氟銻酸是一種無機化合物,化學式為HSbF6,是氫氟酸和五氟化銻反應后的產(chǎn)物,屬于超強酸。SbF5能與F-形成正八面體形陰離子SbF6-。氫離子能自由運動,幾乎不受束縛,因此該物質有強酸性。比純硫酸要強2×1019倍,為已知酸性最強的物質。氟銻酸屬于超強酸性體系。
氫氟酸和五氟化銻以一比一的比例反應成為已知最強的超強酸(超強質子酸和路易斯酸),實驗證明能分解碳氫化合物,產(chǎn)生碳正離子以及氫氣。
氫氟酸(HF)和五氟化銻(SbF5)互相反應強烈放熱。HF會釋放質子H ,然后氟離子F-會與SbF5形成八面體型的SbF6-陰離子。SbF6-是非配位陰離子,親核性和堿性都很弱。于是質子實際上是“裸露”在溶液中,使得混合物體系呈現(xiàn)超強的酸性,比純硫酸要強2×1019倍。該酸必須用特氟龍(聚四氟乙烯)材料裝盛。
圖右為氟銻酸的3D分子球棍模型。
用X射線晶體學研究兩份HF-SbF5反應形成的結晶,發(fā)現(xiàn)化學式分別為[H2F][Sb2F11]和[H3F2][Sb2F11],都含有Sb2F11作陰離子。據(jù)估計,Sb2F11-離子的堿性比SbF6-還要弱,因此更加穩(wěn)定。
以下的資料是以哈米特酸度函數(shù)作為依據(jù),酸度以大負數(shù)H0值表示:
氟銻酸【1:1】(1990)(H0值=-28)
氟銻磺酸【1:1】(1974)(H0值=-25)
碳硼烷酸(2004)(H0值=-18.0)
氟硫酸(1944)(H0值=-15.6)
三氟甲磺酸(1940)(H0值=-14.6)
高氯酸(H0值=-13)
純硫酸(H0值=-11.93)
注:碳硼烷酸是單一分子酸中酸性最強的酸,而非酸性最強的酸。
六氟銻酸是超強酸體系,而非化合物。
氟銻酸幾乎可以質子化所有的有機化合物。
1、使某些很難質子化的物質(如高氯酸)質子化,進一步制備含有-ClO3基團的有機物:
HClO4 H ====[H2ClO4]
[H2ClO4] H ====[ClO3] [H3O]
C6H6 [ClO3] ====[C6H6ClO3]
[C6H6ClO3] ====C6H5ClO3 H
2、使高級烷烴質子化,催化烷烴裂解:
(CH3)3CH H →(CH3)3C H2
(CH3)4C H → (CH3)3C CH4
3、含有羥基的有機物(如醇、酚、羧酸等)質子化,進一步脫羥基化。
R-OH 2H =====R [H3O]
4、要注意的是,氟銻酸是無水體系,當氟銻酸與大量水混合時發(fā)生強烈反應,氫離子(質子)被中和生成水合氫離子,不再具有超酸性。
反應方程式:H H2O=====H3O
氟銻酸會與水發(fā)生強烈反應甚至爆炸,若溶劑為水,則與其他強于水的酸的強度無法區(qū)分(拉平效應)。吸入蒸氣或皮膚接觸會造成難以治愈的傷害。盛氟銻酸的容器必須用特氟龍(即聚四氟乙烯)的材料盛裝,其他塑料會被嚴重腐蝕。
性狀:
1、氟銻酸中均不含水,SbF5為溶劑,H2SbF7及HF是溶質。故氟銻酸均為無色油狀液體。
2、腐蝕性:具有強的腐蝕性,因此通常盛放在特氟龍材料制成的容器中。