Сама сильна кислота. Формула самої сильної кислоти

Про те, яка кислота найсильніша, сперечалися не одне покоління хіміків. В різні часи це звання отримувала азотна, сірчана, соляна кислота. Деякі вважали, що сильніше плавикової кислоти сполуки бути не може. Останнім часом отримано нові сполуки з сильними кислотними властивостями. Може бути, саме серед них є сама сильна кислота в світі? У цій статті розглянуто характеристики найбільш сильних стійких кислот нашого часу і дано їх короткі хімічні характеристики.

Поняття кислоти

Хімія - точна кількісна наука. І звання «найсильніша кислота» повинно бути обґрунтовано приписано того чи іншого речовини. Що ж може бути головним показником, який характеризує силу будь-з'єднання? Для початку давайте згадаємо класичне визначення кислоти. В основному це слово застосовується для складних хімічних сполук, які складаються з водню і кислотного залишку. Кількість атомів водню в з'єднанні залежить від валентності кислотного залишку. Наприклад, у молекулі соляної кислоти присутній лише один атом водню; а сірчана кислота вже володіє двома атомами Н + .

Властивості кислот

Всі кислоти володіють деякими хімічними властивостями, які можна назвати загальними для даного класу хімічних сполук.

Здатність взаємодіяти з металами, виділяючи при цьому водень.

Здатність взаємодіяти з підставами, виділяючи при цьому солі.

Здатність змінювати колір індикаторів – наприклад, викликати почервоніння лакмусового паперу.

У всіх вищеназваних властивості проявляється ще одне «вміння» будь-якої відомої кислоти – це здатність віддавати атом водню, замінюючи його на атом іншого хімічної речовини або молекулу якого-небудь з'єднання. Саме ця здатність характеризує силу кислоти і ступінь її взаємодії з іншими хімічними елементами.

Вода і кислота

Наявність води значно зменшує здатність кислоти віддавати атоми водню. Це пояснюється тим, що водень здатний утворювати власні хімічні зв'язки між молекулами кислоти і води, тим самим його здатність відділятися від підстави менше, ніж у нерозбавлених кислот.

Суперкислота

Слово «суперкислота» введений в хімічний словник в 1927 році, з легкої руки знаменитого хіміка Джеймса Конанта. Еталоном фортеці цієї хімічної сполуки є концентрована сірчана кислота. Хімічна речовина або якась суміш, що перевищує показник кислотності концентрованої сірчаної кислоти, називається суперкислотой. Значення сверхкислоти визначається її здатністю надавати позитивний електричний заряд будь-якій підставі. За базовий параметр для визначення кислотності прийнятий відповідний показник 2 SO 4 . Серед кислот сильної дії спостерігаються речовини з досить незвичайними назвами і властивостями.

Відомі сильні кислоти

Найвідоміші кислоти з курсу неорганічної хімії - це йодоводородная (HI), бромоводородная (HBr), соляна (HCl), сірчана (H 2 SO 4 ) і азотна (HNO 3 ) кислоти. Всі вони володіють великим показником кислотності і здатні реагувати з більшістю металів і підстав. У цьому ряду самою сильною кислотою є суміш азотної і соляної кислоти, яка отримала назву «царська горілка». Формула самої сильної кислоти цього ряду - HNO 3+3 HCl. Це з'єднання здатне розчиняти навіть дорогоцінні метали, такі як золото і платину. Як не дивно, плавикова кислота, яка являє собою з'єднання водню найсильнішим галогеном – фтором, претенденти на звання «найсильніша кислота в хімії» так і не потрапила. Єдиною особливістю цієї речовини є здатність розчиняти скло. Тому зберігають таку кислоту в поліетиленовій тарі.

Сильні органічні кислоти

Претенденти на титул «найсильніша кислота в органічній хімії» - мурашина і оцтова кислоти. Мурашина кислота є найсильнішою в гомологическом ряду граничних кислот. Свою назву вона отримала з-за того, що деяка частина її міститься в виділеннях мурашок. Оцтова кислота трохи слабкіше мурашиної, але спектр її поширення набагато ширше. Вона часто зустрічається в соках рослин і утворюється при окисленні різної органіки. Останні розробки в галузі хімії дали змогу синтезувати нове речовина, здатне конкурувати з традиційними органічними речовинами. Трифторметансульфокислота має показник кислотності вище, ніж у сірчаної. При цьому CF3SO3H є стабільною гігроскопічної рідиною з встановленими фізико-хімічними властивостями при нормальних умовах. На сьогодні титул "найсильніша органічна кислота" може бути присвоєний цьому з'єднанню. Багато хто може подумати, що ступінь кислотності не може бути значно вище показника сірчаної кислоти. Але останнім часом учені синтезували ряд речовин, у яких параметри кислотності в кілька тисяч раз перевищують значення сірчаної кислоти. Аномально високими значеннями кислотності володіють сполуки, одержувані при взаємодії протонних кислот з кислотами Льюїса. У науковому світі вони називаються: комплексні протонні кислоти.

Магічна кислота

Так. Все правильно. Магічна кислота. Так і називається. Магічна кислота є сумішшю фтороводень або фтор сульфороновой кислоти з пентафлоридом сурми. Хімічна формула цього з'єднання представлена на малюнку: Така дивна назва магічна кислота отримала на різдвяній вечірці хіміків, яка сталася на початку 1960 років. Один із співробітників дослідної групи Дж. Олаха показав забавний фокус, розчинивши воскову свічку в цій дивній рідини. Ця одна з найбільш сильних кислот нового покоління, але речовина, яка перевершить її по силі і кислотності, вже синтезовано.

Сама сильна кислота в світі

Carborane acid – карборановая кислота, яка є на сьогоднішній день найбільш сильним з'єднанням у світі. Формула самої сильної кислоти виглядає таким чином: H(CHB11Cl11). Цей монстр був створений в 2005 році в Каліфорнійському університеті при тісній співпраці з Новосибірським інститутом каталізу СО РАН. Сама ідея синтезу виникла в головах вчених разом з мрією про нових, небачених досі молекулах і атомах. Нова кислота в мільйон разів сильніше сірчаної, при цьому вона зовсім не агресивна, і сама сильна кислота легко може зберігатися в скляній пляшці. Правда, з часом скло все-таки розчиняється, а при підвищенні температури швидкість такої реакції значно збільшується. Така дивовижна м'якість обумовлена високою стабільністю нового з'єднання. Як і всі хімічні речовини, що відносяться до кислот, карборановая кислота легко вступає в реакцію, віддаючи свій єдиний протон. При цьому підстава кислоти є настільки стабільним, що хімічна реакція далі не йде.

Хімічні властивості карборановой кислоти

Нова кислота – відмінний донор протона Н + . Саме це і визначає силу цієї речовини. Розчин карборановой кислоти містить більше іонів водню, ніж будь-яка інша кислота в світі. У хімічній реакції SbF 5 - пентафторид сурми, пов'язує ілон фтору. При цьому вивільняються нові і нові атоми водню. Тому карборановая кислота і є найсильнішою у світі – суспензія протонів в її розчині більше аналогічного показника сірчаної кислоти в 2x10 19 раз. Однак кислотне основу цього з'єднання приголомшливо стабільно. Молекула цієї речовини складається з одинадцяти атомів брому і такої ж кількості атомів хлору. У просторі ці частинки утворюють складну, геометрично правильну фігуру, яку називають икосаедром. Таке розташування атомів є найбільш стійким, і це пояснює стабільність карборановой кислоти.

Значення карборановой кислоти

Сама сильна кислота у світі принесла своїм творцям заслужені нагороди і визнання в науковому світі. Хоча всі властивості нового речовини до кінця не вивчені, вже стає ясним, що значення цього відкриття виходить за межі лабораторій і науково-дослідних інститутів. Карборановую кислоту можна використовувати в якості потужного каталізатора при різних промислових реакціях. Крім цього, нова кислота може взаємодіяти з найбільш упертими хімічними речовинами – інертними газами. В даний час ведуться роботи, що допускають можливість вступу в реакцію ксенону. Безсумнівно, дивовижні властивості нових кислот знайдуть своє застосування в самих різних областях науки і техніки.