Najsilniejszy kwas. Formuła najsilniejszego kwasu

O tym, jaki kwas jest najsilniejszy, argumentuje więcej niż jedno pokolenie chemików. W różnym czasie ten tytuł otrzymał azot, siarkowy, kwas chlorowodorowy. Niektórzy uważali, że nie może być związku silniejszego niż kwas fluorowodorowy. Ostatnio otrzymano nowe związki o silnych właściwościach kwasowych. Być może wśród nich jest najsilniejszy kwas na świecie? W tym artykule omówiono cechy najsilniejszych uporczywych kwasów naszych czasów i podano ich krótką charakterystykę chemiczną.

Koncepcja kwasu

Chemia jest dokładną nauką ilościową. A tytuł "Najsilniejszy kwas" należy rozsądnie przypisać do jednej lub drugiej substancji. Co może być głównym wskaźnikiem, który charakteryzuje siłę każdego połączenia?

Po pierwsze, pamiętajmy o klasycznej definicji kwasu. Zasadniczo to słowo jest używane w przypadku złożonych związków chemicznych, które składają się z wodoru i pozostałości kwasowej. Liczba atomów wodoru w związku zależy od wartościowości kwasowej pozostałości. Na przykład w cząsteczce kwasu chlorowodorowego jest tylko jeden atom wodoru; a kwas siarkowy ma już dwa atomy H ⁺ .

Właściwości kwasowe

Wszystkie kwasy mają określone właściwości chemiczne, które można nazwać powszechnymi dla tej klasy związków chemicznych.

• Zdolność do interakcji z metalami przy uwalnianiu wodoru.
• Zdolność do interakcji z zasadami, przy jednoczesnym podkreślaniu soli.
• Możliwość zmiany koloru wskaźników - na przykład w celu wywołania zaczerwienienia papieru lakmusowego.

We wszystkich wyżej wymienionych właściwościach ujawnia się kolejna "umiejętność" dowolnego znanego kwasu - zdolność do oddania atomu wodoru, zastępując go atomem innego związku chemicznego lub cząsteczki związku. Ta zdolność charakteryzuje "siłę" kwasu i stopień jego oddziaływania z innymi pierwiastkami chemicznymi.

Woda i kwas

Obecność wody znacznie zmniejsza zdolność kwasu do uwalniania atomów wodoru. Dzieje się tak dlatego, że wodór jest w stanie sam tworzyć wiązania chemiczne między cząsteczkami kwasu i wody, przez co jego zdolność do oddzielania od zasady jest mniejsza niż nierozcieńczonych kwasów.

Superkwas

Słowo "superkwas" zostało wprowadzone do słownika chemicznego w 1927 roku, z lekką ręką słynnego chemika Jamesa Conanta.

Standardem wytrzymałości tego związku chemicznego jest stężony kwas siarkowy. Substancja chemiczna lub jakakolwiek mieszanina, która przekracza kwasowość stężonego kwasu siarkowego, nazywana jest superkwasem. Wartość superkwasu zależy od jego zdolności do dawania pozytywnego ładunek elektryczny jakikolwiek powód. Dla podstawowego parametru do oznaczania kwasowości przyjęto odpowiedni wskaźnik H2SO4. Wśród mocnych kwasów znajdują się substancje o dość nietypowych nazwach i właściwościach.

Znane silne kwasy

Najsłynniejsze kwasy z chemii nieorganicznej to kwas jodowodorowy (HI), bromowodorowy (HBr), kwas solny (HCl), kwas siarkowy (H2SO4) i kwas azotowy (HNO3). Wszystkie mają wysoki wskaźnik kwasowości i są w stanie reagować z większością metali i zasad. W tej serii najsilniejszym kwasem jest mieszanka kwasu azotowego i chlorowodorowego, zwana "aqua regia". Formuła najsilniejszego kwasu z tej serii jest HNO _{3 + 3} HCl. Ten związek może rozpuszczać nawet metale szlachetne, takie jak złoto i platyna.

Co dziwne, kwas fluorowodorowy, który jest związkiem wodoru z najsilniejszym fluorowcem - fluorem, nie dostał się do pretendentów do tytułu "Najsilniejszy kwas w chemii". Jedyną cechą tej substancji jest zdolność rozpuszczania szkła. Dlatego taki kwas jest przechowywany w pojemniku z polietylenu.

Silne kwasy organiczne

Zgłaszający się do tytułu "Najmocniejszy kwas w chemii organicznej" - mrówkowy i octowy kwas. Kwas mrówkowy jest najsilniejszy w zakresie homologicznym kwasów limitujących. Otrzymała swoją nazwę ze względu na fakt, że niektóre z nich zawarte są w wydzielinach mrówek.

Kwas octowy jest nieco słabszy niż kwas mrówkowy, ale jego spektrum dystrybucji jest znacznie szersze. Często występuje w sokach roślin i powstaje podczas utleniania różnych substancji organicznych.

Ostatnie osiągnięcia w dziedzinie chemii pozwoliły zsyntetyzować nową substancję, która może konkurować z tradycyjnymi substancjami organicznymi. Kwas trifluorometanosulfonowy ma wyższy wskaźnik kwasowości niż kwas siarkowy. W tym samym czasie CF3SO3H jest stabilną cieczą higroskopijną o ustalonych właściwościach fizykochemicznych w normalnych warunkach. Dzisiaj tytuł "Najsilniejszy kwas organiczny" można przypisać do tego związku.

Wielu może myśleć, że stopień kwasowości nie może być znacząco wyższy niż poziom kwasu siarkowego. Ale ostatnio naukowcy zsyntetyzowali szereg substancji, których parametry kwasowości są kilka tysięcy razy wyższe niż wartości kwasu siarkowego. Związki otrzymane przez oddziaływanie kwasów protonowych z kwasami Lewisa mają nienormalnie wysokie wartości kwasowości. W świecie naukowym nazywa się je: złożone kwasy protonowe.

Magiczny kwas

Tak W porządku Magiczny kwas. To się nazywa. Magiczny kwas jest mieszaniną fluorowodoru lub kwasu fluorosulfonowego z pentafluorkiem antymonu. Wzór chemiczny tego związku przedstawiono na rysunku:

Ta dziwna nazwa magiczny kwas otrzymała na przyjęciu bożonarodzeniowym chemików, który pojawił się na początku lat sześćdziesiątych. Członek zespołu badawczego, J. Olaha, pokazał zabawną sztuczkę, rozpuszczając świecę woskową w tym niesamowitym płynie. Jest to jeden z najsilniejszych kwasów nowej generacji, ale substancja, która przewyższa go siłą i kwasowością została już zsyntetyzowana.

Najsilniejszy kwas na świecie

Kwas karboranowy jest kwasem karbo- nowym, który jest zdecydowanie najsilniejszym związkiem na świecie. Wzór najsilniejszego kwasu wygląda następująco: H (CHB11Cl11).

Ten potwór powstał w 2005 roku na Uniwersytecie Kalifornijskim, w ścisłej współpracy z Nowosybirskim Instytutem Katalizy SB RAS.

Sama idea syntezy pojawiła się w umysłach naukowców, wraz z marzeniem o nowych, niespotykanych molekułach i atomach. Nowy kwas jest milion razy mocniejszy od kwasu siarkowego, natomiast jest całkowicie nieagresywny, a najsilniejszy kwas można łatwo przechowywać w szklanej butelce. Jednak po pewnym czasie szkło nadal się rozpuszcza, a wraz ze wzrostem temperatury szybkość tej reakcji wzrasta znacznie.

Ta niesamowita miękkość wynika z wysokiej stabilności nowego związku. Podobnie jak wszystkie kwasy związane chemikalia, kwas karboranowy reaguje łatwo, rezygnując z jedynego protonu. Podstawa kwasu jest tak stabilna, że ​​reakcja chemiczna nie idzie dalej.

Właściwości chemiczne kwasu karboranowego

Nowy kwas jest doskonałym donorem protonu H ⁺ . To właśnie określa siłę tej substancji. Roztwór kwasu karboranowego zawiera więcej jonów wodorowych niż jakikolwiek inny kwas na świecie. W reakcji chemicznej SbF ₅ - pentafluorku antymonu wiąże jon fluoru. Jednocześnie uwalniane są nowe i nowe atomy wodoru. Dlatego kwas karboranowy jest najsilniejszy na świecie - zawiesina protonów w roztworze jest 2 × 10 ¹⁹ razy większa niż w przypadku kwasu siarkowego.

Jednak kwasowa zasada tego związku jest wyjątkowo stabilna. Cząsteczka tej substancji składa się z jedenastu atomów bromu i tej samej liczby atomów chloru. W kosmosie cząstki te tworzą złożoną, geometrycznie regularną figurę, która nazywa się dwudziestościanem. Ten układ atomów jest najbardziej stabilny, a to tłumaczy stabilność kwasu karboranowego.

Wartość kwasu karboranowego

Najsilniejszy kwas na świecie sprawił, że jego twórcy zasłużyli sobie na nagrody i uznanie w świecie naukowym. Chociaż wszystkie właściwości nowej substancji nie są w pełni zrozumiałe, to już staje się jasne, że znaczenie tego odkrycia wykracza poza laboratoria i instytuty badawcze. Kwas karboksylowy może być stosowany jako silny katalizator w różnych reakcjach przemysłowych. Ponadto nowy kwas może wchodzić w interakcje z najbardziej opornymi chemikaliami - gazami obojętnymi. Obecnie trwają prace nad umożliwieniem wejścia w reakcję ksenonu.

Niewątpliwie niesamowite właściwości nowych kwasów znajdą swoje zastosowanie w różnych dziedzinach nauki i technologii.