Лабораторная посуда из стекла
Химические реактивы для лабораторий и лабораторных исследований
Лабораторный пластик
Измерительные приборы
Прочие лабораторные принадлежности
Изделия из фарфора
Резинотехнические изделия
Фильтровальные материалы
Лабораторное оборудование и приборы
Средства защиты
Лабораторная техника
Кварцевое лабораторное стекло
Российское боросиликатное стекло
Медицинские принадлежности
Подставки, штативы, держатели, чехлы
Силиконовые и резиновые трубки
Наборы юного химика
Бюджетное стекло и фарфор
Лабораторная мебель

Суперкислоты. Понятие, свойства, применение

  • Суперкислотами или сверхкислотами в химии называютСуперкислоты класс веществ, обладающих большей кислотностью, чем серная кислота 100%-ной концентрации. Автор термина — известный химик Д. Конант, предложивший в начале XX века использовать его для более сильных кислот, чем известные на тот момент неорганические кислоты.

    Сверхкислота может быть моновеществом или смесью веществ. Свойствами суперкислот и их применением занимается отдельная область химии — химия суперкислот.

    Параметр кислотности определяет способность вещества отдавать протоны другому реактиву. Это точная количественная характеристика, которая может быть вычислена для каждой кислоты. Ее еще называют «функцией кислотности Гаммета» и обозначают H0. Для серной кислоты H0 равна -12.

    Немного теории

    Кислотами называют вещества, состоящие из атома (атомов) водорода и кислотного остатка. В химических реакциях с металлами они выделяют водород, а в реакциях с основаниями образуют соли. При этом молекула кислоты отдает свой атом или атомы водорода, присоединяя к себе атом или молекулу реактива, с которым вступает во взаимодействие. Именно эта способность кислот отдавать протон (протонировать) любому основанию определяют как силу кислоты или ее функцию кислотности.

    Фторсульфоновая кислотаХлорная кислота 65% "хч"
    Фторсульфоновая кислотаХлорная кислота 65% "хч"


    Суперкислоты

    К суперкислотам относят такие, как хлорная с функцией кислотности равной -13, хлорсульфоновая (-13,8), фторсульфоновая (-15,1) и некоторые другие чистые кислоты. Гораздо более сильными параметрами кислотности обладают смеси, например, фтороводорода и пентафторида сурьмы (HF и SbF5 с показателем H0 равным -28), или смесь фторсульфороновой кислоты с пентафторидом сурьмы, которую называют магической кислотой (HSO3F и SbF5). Это несколько необычное название закрепилось за реактивом после того, как один химик показал на рождественской вечеринке фокус — он опустил восковую свечу в неизвестное вещество и свеча полностью в нем растворилась.

    К суперкислотам относят также многие пентафториды металлов, трифторид бора. Существуют твердые суперкислоты — некоторые цеолиты, кислые глины (бентонит, каолин), полимер нафион.

    Это интересно

    Если вы думаете, что к суперкислотам непременно должна относиться и плавиковая кислота, то вы заблуждаетесь. Несмотря на то, что эта кислота разрушает стекло, суперкислотными свойствами она не обладает. Ее H0 равна -10, а ее способность разрушать стекло связана не с кислотными свойствами, а со способностью ионов фтора взаимодействовать с оксидом кремния, основой любого стекла.

    В тоже время, карборановая кислота H(CHB11Cl11), которая сильнее серной в миллион раз, спокойно хранится в стеклянных емкостях. Дело в том, что ее кислотный остаток крайне устойчив и не вступает в дальнейшие химические реакции после того, как кислота отдаст атомы водорода. Эта кислота была создана искусственно американскими и российскими химиками.

    Применение суперкислот

    Свойства сверхкислот активно используются в науке Сверхкислотыи промышленности. В среде суперкислот многие вещества — например углеводороды, фуллерены, иодониевые, бромониевые соли проявляют необычные для них реакционные щелочные свойства.

    С помощью сверхкислот в промышленности удается в обычных условиях запустить процессы, которые иначе требуют высоких температур или давлений: изомеризация парафинов, каталитический крекинг, алкилирование, ацилирование, карбоксилирование, галогенирование и другие реакции синтеза различных углеводородов. Как правило, в этих процессах сверкислоты выступают мощными катализаторами промышленных реакций.

    В науке сверхкислоты используются для глубокого изучения свойств веществ и разработки методов синтеза.Так, с помощью карборановой кислоты химики пытаются «заставить» вступить в химическую реакцию крайне устойчивый ксенон; изучают «кислотные» органические соединения, образующиеся при присоединении к молекулам атомов водорода. Эти соединения играют большую роль в процессах переваривания пищи, производстве фармацевтических средств, переработке нефти. 

  • Написать комментарий