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碳硼烷酸（最強的單一分子酸）

次瀏覽 | 更新時間：2023-05-19

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碳硼烷酸

最強的單一分子酸

碳硼烷酸是一種化學(xué)物質(zhì)，分子式H(CHB??Cl??)。是一種超強酸，是最強的單一分子酸，酸性為濃硫酸的一百萬倍、氟磺酸的數(shù)百倍。

基本信息

中文名	碳硼烷酸
化學(xué)式	H(CHB11Cl11)
時間	2004
屬性	超強酸
合成團(tuán)隊	Chris Reed 團(tuán)隊

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分子結(jié)構(gòu)圖片

碳硼烷酸

右側(cè)圖片為其共軛堿的分子結(jié)構(gòu)圖片

特性

造成碳硼烷酸強酸性的原因，是由于其共軛堿CHBCl?非常穩(wěn)定，而且具有高電負(fù)性的氯取代基，能有效分散負(fù)電荷。而外側(cè)的氯包覆碳硼烷核心，使碳硼烷酸根非常穩(wěn)定，不易與其他化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)。

碳硼烷酸雖然酸性強，但不具強烈的腐蝕性與氧化性。混合酸，如魔酸、氟銻酸的酸性更強，但會生成氟離子造成副反應(yīng)，生成的氫氟酸(HF)會腐蝕玻璃，造成使用上的困難。氟會攻擊富勒烯(C)，故H(CHBCl)成為已知唯一能質(zhì)子化富勒烯但不會將其分解的酸，能與富勒烯形成1：1的鹽類。

碳硼烷酸具備令人吃驚的釋放氫離子的能力，酸性是水的一百萬億倍。但由于碳硼烷酸中碳硼烷的結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定，釋放氫離子后，由11個硼原子和一個碳原子排列而成的20面體結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生任何變化，不發(fā)生進(jìn)一步的化學(xué)反應(yīng)，因此腐蝕性很低。

碳硼烷酸的應(yīng)用十分廣泛，可以用來制造“酸化”的有機分子，研究這些在自然界中短暫存在的有機分子有助于科學(xué)家了解物質(zhì)發(fā)生變化的深層次機理，而目前科學(xué)家希望用碳硼烷酸酸化惰性氣體氙，確定該氣體的惰性強度。

歷史

2004年，加州大學(xué)河濱校區(qū)（UCRiverside）的ChrisReed團(tuán)隊首先合成出碳硼烷酸。

人們對酸的認(rèn)識是逐漸加深的。硫酸(H2SO4)、鹽酸(HCl)、硝酸(HNO3)，被稱為三大強酸，它們可以腐蝕我們?nèi)粘Ｉ钪幸姷降暮芏辔镔|(zhì)。而王水是由濃硝酸和濃鹽酸按1:3的比例混合而成，能夠和化學(xué)性質(zhì)極不活潑的金屬(Au)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。所以在很長的一段時間內(nèi)，人們認(rèn)為王水就是酸中之王，是最強的酸了。

后來，奧萊教授和他的學(xué)生偶然發(fā)現(xiàn)了一種奇特的溶液，它能溶解不溶于當(dāng)時已知的任何酸的高級烷烴蠟燭，人們才知道其實高氯酸并不是最強的酸，還有比它強的酸，這就是魔酸，又叫超強酸。自從奧萊教授和他的學(xué)生發(fā)現(xiàn)超強酸，人們又開始研究起強酸，相繼找到了多種新的超強酸。

在超強酸出現(xiàn)之前，最強的簡單分子結(jié)構(gòu)的酸性物質(zhì)為三氟甲基磺酸以及氟磺酸，而后發(fā)現(xiàn)的超強酸，則多是氟化氫及氟基路易斯酸的混合體系，例如HF(SbF)氟磺酸與五氟化銻混合體系等，這些超強質(zhì)子酸大多含有氟化氫，可以直接溶解玻璃，無法在玻璃器皿中盛放。而碳硼烷酸則是已知超強酸中第一個可以在玻璃器皿中保存的超強酸性物質(zhì)。

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