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強酸

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“強酸”這個概念是由丹麥化學家J.N.Bro ted和英國化學家T.M.Lowry提出的。強酸主要指高錳酸鹽酸(氫氯酸)、硫酸硝酸高氯酸硒酸氫溴酸氫碘酸氯酸,其中高氯酸、氫碘酸、氫溴酸、鹽酸(氫氯酸)、硫酸、硝酸合稱為六大無機強酸,它們都有強烈刺激和腐蝕作用,人體接觸會造成嚴重燒傷,宜用清水沖洗或蘇打水沖洗。
中文名
強酸
外文名
strong acids
提    出
T.M.Lowry、J.N.Bro ted
主    要
高錳酸鹽酸硫酸硝酸
分    類
六大無機強酸
處理方法
清水沖洗或蘇打水沖洗

強酸強酸介紹

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強酸定義

英國化學家們把“酸”定義為 proton donor (質子,其實也就是H +的貢獻體)。根據他們的理論,強酸就被定義為 “an acid undergoes fully dissociation” (也就是可以自主完全電離的酸,比如1mol HCl在水中生成1 mol H+ 還有另外1 mol Cl-)。符合這個條件的酸一般都為無機酸。在溶液中完全電離的酸是強酸,強酸的電離使用等號, 如:HCl=H++Cl-
現今強酸的判斷標準為其在水溶液中的電離常數,一般來説pKa(酸度係數,電離常數的負對數)小於1的為強酸(注:pKa=1~4為中強酸,大於4為弱酸。),有些pKa值為零點幾的酸也可被視為強酸。 [1] 

強酸常見的強酸

無機強酸:
硫酸(H2SO4)、硝酸(HNO3)、高氯酸(HClO4)、鹽酸(HCl)、氫溴酸(HBr)、氫碘酸(HI)、高溴酸(HBrO4)、氯酸(HClO3)、溴酸(HBrO3)、氟硅酸(H2SiF6)、氯鉛酸(H2PbCl6)、偏磷酸(HPO3)、鋨酸(OsO4·2H2O或寫作H2[OsO4(OH)2])、高錳酸(HMnO4)、硒酸(H2SeO4)、高鐵酸(H2FeO4)、氟硼酸(HBF4)、氟磺酸(HSO3F)、氰酸(HOCN)、硫氰酸(HSCN)、偏高碘酸(HIO4)
有機強酸:
2,4,6-三硝基苯酚苦味酸,HC6H2N3O7)、2,4,6-三硝基苯甲酸(焦性苦味酸,HC7H2N3O8)、三氟乙酸(TFA,CF3COOH)、三氯乙酸(CCl3COOH)、甲磺酸(CH3SO3H)、苯磺酸(C6H5SO3H)、KMD酸(環己硫醇磺酸,C6H10(SH)SO3H即C6H12S2O3)、2-氯乙硫醇(CH3CHClSH,一般視為強酸)
氟銻酸(HSbF6質子酸SbF5與HF的混合物)、氟銻磺酸(SbF6SO3H俗稱魔酸)、全氟磺酸樹脂(Nafion-H)、氯氟鋁酸(HAlCl3F,含配離子AlCl3F-)、碳硼烷酸(H[CHB11Cl11])、固體超強酸(如FeCl3·HClO4·SiO2·nH2O)

強酸最強的純酸

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碳硼烷酸(Carborane superacid):2004年,河濱加州大學的Christopher Reed研究小組合成出了這種最強的純酸—碳硼烷酸(化學式:CHB11Cl11),碳硼烷的結構十分穩定且體積較大,一價負電荷被分散在碳硼烷陰離子的表面,因而與氫陽離子的作用很弱,從而具有令人吃驚的釋放氫離子的能力。酸性是氟硫酸的一千倍,純硫酸的一百萬倍,但由於碳硼烷的結構穩定,在釋出氫離子後難以再發生變化,因此腐蝕性極低,又被稱為最温和的強酸。它能溶解不溶於王水的高級烷烴蠟燭。碳硼烷酸的應用十分廣泛,可以用來製造“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於科學家瞭解物質發生變化的深層次機理,而科學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。(哈米特酸度函數 =-18.0)

強酸強酸中毒

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強酸中毒多由於生產過程中接觸或呼吸道吸入或誤服所致。藥物接觸局部,導致局部充血、水腫、壞死和潰瘍,甚至腔管臟器穿孔,以後形成疤痕、狹窄和變形,隨着藥物吸入血循環,引起內臟器官的損害,以肝、腎受損較重。

強酸中毒症狀

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1.經口腔誤服強酸中毒者,立即感到口腔、咽部、肋骨和腹部劇烈的灼熱性疼痛,並可見皮膚粘膜灼傷、壞死或潰瘍,並有噁心、嘔吐或吐出棕色或帶血的腐爛粘膜症狀。另外還有腹瀉、口渴、吞嚥吐困難、喉頭水腫或痙攣,甚至窒息。口服中毒還可造成嚴重的消化道灼傷,引起劇痛、少尿、尿閉、消化道穿孔以及酸中毒及肝、腎功能的損害。
2.接觸性中毒者,各接觸部位所受的損傷不同。眼部受到強酸的刺激和腐蝕後,可產生角膜渾濁穿孔、視力減退、甚至失明。口腔粘膜接觸不同酸類腐蝕劑,可產生不同色的痂,如硝酸為黃色痂,鹽酸呈灰色痂。
3.酸霧吸入中毒可有嗆咳、咯泡沫或血性痰,並可發生喉頭水腫、痙攣、支氣管痙攣呼吸困難紫紺、窒息、肺炎及肺水腫等。吸入高濃度強酸煙霧,呼吸中樞可因反射性地受到抑制而發生“電擊樣”死亡。
4.皮膚接觸者,可有三度燒傷樣病變表現,局部凝固性壞死、潰瘍或結痂

強酸急救處理

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1.皮膚灼傷時,立即脱掉衣物,用清水、石灰水、蘇打水沖洗,然後用生理鹽水清洗,切忌用強鹼液沖洗。
2.眼部燒傷,即刻用清水沖洗。沖洗方法是用一盆清水,將面部放入水中,兩眼睜大,頭部在水中左右搖晃,如此反覆換幾次水沖洗,然後再以3%碳酸氫鈉溶液清洗,之後滴入0.01硫酸阿託敏藥水。

強酸最強的超酸的應用

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液體超強酸,有的比100%硫酸強近10^12倍,有嚴重腐蝕性和嚴重公害。
固體超強酸:硫酸處理的氧化物TiO2·H2SO4;ZrO2·H2SO4;路易斯酸處理的TiO2·SiO2等。全氟磺酸樹脂(Nafion-H)是現在已知的最強固體超強酸,具有耐熱性能好、化學穩定性和機械強度高等特點。一般是將帶有磺酸基的全氟乙烯基醚單體四氟乙烯進行共聚,得到全氟磺酸樹脂。由於Nafion-H分子中引入電負性最大的氟原子,產生強大的場效應和誘導效應,從而使其酸性劇增。與液體超強酸相比,用作催化劑時,易於分離,可反覆使用。且腐蝕性小,引起公害少,選擇性好,容易應用於工業化生產。近年世界上已開發和研製了比硫酸、鹽酸、硝酸酸性強幾百萬倍,甚至幾十億倍的超強酸。
這些超強酸酸性極強。以HF~SbF5為例,物質的量為1:0.3的氫氟酸和五氟化銻混合時的酸性強度要比無水硫酸(100%)的強度約大1億倍。而HF~SbF5的物質的量比1:1時其酸性估計可達無水硫酸的10萬兆倍。這些超強酸如魔酸,它是五氟化銻和氫氟酸按體積比1:1混合製成的混酸,其酸度只是無水硫酸的100倍。目前,在世界市場上已有商品出售。超強酸在化學和化學工業上極有應用價值,它既是無機及有機的質子化試劑,又是活性極高的催化劑。過去很多在普通環境下極難實現或根本無法實現的化學反應超強酸環境中,卻能異常順利地完成。
超強酸用途:
a. 非電解質成為電解質,能使很弱的鹼質子化(碳正離子
b. 超酸中,解離出多鹵素陽離子(I2)+、(I3)+、(Br2)+、(Cl2)+等
c. 良好的催化劑

強酸酸度對照

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以下的資料是以哈米特酸度函數作為依據,酸度以大負數H0值表示(負數的絕對值越大,酸性越強,純硫酸的哈米特酸度函數為-11.93):
氟銻酸【1:1】(1990)(pKa值= -28)
魔酸【1:1】(1974)(pKa值= -25)
碳硼烷酸(1969)(pKa值= -18.0)
氟磺酸(1944)(pKa值=-15.6)
三氟甲磺酸(1940)(pKa值=-14.6)
固體超強酸SbF5—SiO2—Al2O3,SbF5—TiO2—SiO2(pKa值= = -13.75 ~ -14.52)
高氯酸(pKa值=-13)
純硫酸(pKa值=-11.93)
參考資料