Най-силната киселина. Формула на най-силната киселина

За каква киселина е най-силната, твърдят повече от едно поколение химици. В различно време това заглавие получи азот, сярна, солна киселина. Някои смятаха, че не може да има съединение, по-силно от флуороводородна киселина. Напоследък са получени нови съединения със силни киселинни свойства. Може би сред тях има най-силната киселина в света? Тази статия разглежда характеристиките на най-силните устойчиви киселини на нашето време и дава техните кратки химически характеристики.

Киселинно понятие

Химията е точна количествена наука. И заглавието „Най-силната киселина“ трябва да бъде разумно приписано на едно или друго вещество. Какъв може да бъде основният показател, който характеризира силата на всяка връзка?

Първо, нека си припомним класическата дефиниция на киселината. По принцип, тази дума се използва за сложни химични съединения, които се състоят от водороден и киселинен остатък. Броят на водородните атоми в съединението зависи от валентността на киселинния остатък. Например, в молекулата на солна киселина има само един водороден атом; и сярната киселина вече има два H ⁺ атома.

Киселинни свойства

Всички киселини имат определени химични свойства, които могат да бъдат наречени общи за този клас химични съединения.

• Способността да взаимодейства с метали, докато освобождава водород.
• Способност за взаимодействие с основи, като същевременно се подчертават соли.
• Възможността за промяна на цвета на индикаторите - например, за да предизвика зачервяване на лакмусова хартия.

Във всички гореспоменати свойства се проявява друго „умение” на всяка известна киселина - способността да се дарява водороден атом, заменяйки го с атом на друго химично вещество или молекула на съединение. Именно тази способност характеризира "силата" на една киселина и степента на нейното взаимодействие с други химични елементи.

Вода и киселина

Наличието на вода значително намалява способността на киселината да освобождава водородни атоми. Това е така, защото водородът е способен да формира свой собствен химически връзки между молекули на киселина и вода, като по този начин способността му да се отдели от основата е по-малка от тази на неразредените киселини.

superacid

Думата "superacid" е въведена в химическия речник през 1927 г. с леката ръка на известния химик Джеймс Конан.

Стандартът на якост на това химично съединение е концентрирана сярна киселина. Химическо вещество или смес, която надвишава киселинността на концентрирана сярна киселина, се нарича свръхкиселина. Стойността на свръхкислотата се определя от способността му да даде положително електрически заряд всяка причина. За основния параметър за определяне на киселинността е приет съответният индикатор за H2SO4. Сред силните киселини има вещества с доста необичайни имена и свойства.

Известни са силни киселини

Най-известните киселини от хода на неорганичната химия са хидройодните (HI), бромоводородните (HBr), солната (HCl), сярните (H ₂ SO ₄ ) и азотните (HNO3) киселини. Всички те имат висок индекс на киселинност и могат да реагират с повечето метали и основи. В тази серия най-силната киселина е смес от азотна и солна киселина, наречена "аква-област". Формулата на най-силната киселина от тази серия е HNO3 _{+ 3} НС1. Това съединение е способно да разтвори дори благородни метали като злато и платина.

Колкото и да е странно, флуороводородна киселина, която е съединение на водород с най-силния халоген - флуор, не се превърна в претендентите за титлата "Най-силната киселина в химията". Единствената особеност на това вещество е способността за разтваряне на стъкло. Следователно, такава киселина се съхранява в полиетиленов контейнер.

Силни органични киселини

Кандидати за звание "Най-силната киселина в органичната химия" - мравчена и оцетна киселина. Мравчена киселина е най-силният в хомоложния обхват на ограничаващи киселини. Получил е името си поради факта, че част от него се съдържа в секретите на мравките.

Оцетната киселина е малко по-слаба от мравчената киселина, но нейният спектър на разпространение е много по-широк. Често се среща в соковете на растенията и се образува по време на окисляването на различни органични вещества.

Последните разработки в областта на химията позволиха да се синтезира ново вещество, което може да се конкурира с традиционните органични вещества. Трифлуорометансулфоновата киселина има индекс на киселинност по-висок от този на сярната киселина. В същото време CF3SO3H е стабилна хигроскопична течност с установени физикохимични свойства при нормални условия. Днес заглавието „Най-силната органична киселина“ може да бъде присвоено на това съединение.

Мнозина могат да мислят, че степента на киселинност не може да бъде значително по-висока от тази на сярната киселина. Но напоследък учените са синтезирали редица вещества, чиито параметри на киселинност са няколко хиляди пъти по-високи от стойностите на сярната киселина. Съединенията, получени чрез взаимодействието на протонни киселини с киселини на Lewis, имат необичайно високи стойности на киселинност. В научния свят те се наричат: сложни протонни киселини.

Магична киселина

Да. Добре Магична киселина. Нарича се така. Магичната киселина е смес от водороден флуорид или флуорсулфонова киселина с антимонов пентафлуорид. Химичната формула на това съединение е показана на фигурата:

Това странно име магическа киселина, получено на коледното парти на химици, което се случи в началото на 60-те години. Член на изследователския екип, J. Olaha, показа странен трик, разтваряйки восъчна свещ в тази невероятна течност. Това е една от най-силните киселини на новото поколение, но вече е синтезирано вещество, което го надхвърля по сила и киселинност.

Най-силната киселина в света

Карборановата киселина е карборанова киселина, която е най-силното съединение в света. Формулата на най-силната киселина изглежда така: H (CHB11Cl11).

Това чудовище е създадено през 2005 г. в Калифорнийския университет, в тясно сътрудничество с Новосибирския институт за катализ на СО РАН.

Самата идея за синтез възникна в съзнанието на учените, заедно с мечтата за нови, безпрецедентни молекули и атоми. Нова киселина е милион пъти по-силна от сярна, докато е напълно неагресивна и най-силната киселина може лесно да се съхранява в стъклена бутилка. С течение на времето обаче стъклото все още се разтваря и с увеличаване на температурата скоростта на тази реакция се увеличава значително.

Тази невероятна мекота се дължи на високата стабилност на новото съединение. Както всички химикали, свързани с киселини, карборановата киселина реагира лесно, като се отказва от единствения си протон. Основата на киселината е толкова стабилна, че химичната реакция не продължава по-нататък.

Химични свойства на карборанова киселина

Нова киселина е отличен донор на протони Н ⁺ . Това определя силата на това вещество. Разтвор на карбонанова киселина съдържа повече водородни йони, отколкото всяка друга киселина в света. При химичната реакция SbF ₅ - антимонен пентафлуорид, свързва флуорен йон. В същото време се освобождават нови и нови водородни атоми. Следователно, карборановата киселина е най-силната в света - суспензията на протоните в неговия разтвор е 2 × 10 ¹⁹ пъти повече от тази на сярната киселина.

Обаче, киселинната основа на това съединение е забележително стабилна. Молекулата на това вещество се състои от единадесет бромови атоми и същия брой хлорни атоми. В пространството тези частици образуват сложна, геометрично правилна фигура, която се нарича икосаедър. Това разположение на атомите е най-стабилно и това обяснява стабилността на карборановата киселина.

Стойността на карборановата киселина

Най-силната киселина в света донесе своите създатели заслужени награди и признание в научния свят. Въпреки че всички свойства на ново вещество не са напълно разбрани, вече става ясно, че значимостта на това откритие надхвърля лабораториите и изследователските институти. Карборановата киселина може да се използва като мощен катализатор в различни индустриални реакции. Освен това, новата киселина може да взаимодейства с най-упоритите химикали - инертни газове. В момента работата е в ход, което позволява възможността за влизане в реакцията на ксенон.

Безспорно, невероятните свойства на новите киселини ще намерят приложение в различни области на науката и технологиите.