碳硼烷酸

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碳硼烷酸H(CHB11Cl11) 为一种超强酸,是最强的单一分子酸,酸性为浓硫酸的一百万倍、氟磺酸的数百倍。
中文名
碳硼烷酸
化学式
H(CHB11Cl11)
合成时间
2004年
合成地点
加州大学河滨校区
合成团队
Chris Reed 团队
属    性
超强酸

碳硼烷酸分子结构图片

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右侧图片为分子结构图片
氢-白色 氯-绿色 硼-粉色 碳-黑色 氢-白色 氯-绿色 硼-粉色 碳-黑色

碳硼烷酸特性

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造成碳硼烷酸强酸性的原因,是由于其共轭碱CHB11Cl11-非常稳定,而且具有高电负性的氯取代基,能有效分散负电荷。而外侧的氯包覆碳硼烷核心,使碳硼烷酸根非常稳定,不易与其他化学物质反应。
碳硼烷酸虽然酸性强,但不具强烈的腐蚀性与氧化性混合酸,如魔酸氟锑酸的酸性更强,但会生成氟离子造成副反应,生成的氢氟酸(HF)会腐蚀玻璃,造成使用上的困难。氟会攻击富勒烯(C60),故H(CHB11Cl11)成为已知唯一能质子化富勒烯但不会将其分解的酸,能与富勒烯形成1:1的盐类。
碳硼烷酸具备令人吃惊的释放氢离子的能力,酸性是水的一百万亿倍。但由于碳硼烷酸中碳硼烷的结构十分稳定,释放氢离子后,由11个原子和一个碳原子排列而成的20面体结构没有发生任何变化,不发生进一步的化学反应,因此腐蚀性很低。
碳硼烷酸的应用十分广泛,可以用来制造“酸化”的有机分子,研究这些在自然界中短暂存在的有机分子有助于科学家了解物质发生变化的深层次机理,而目前科学家希望用碳硼烷酸酸化惰性气体,确定该气体的惰性强度。

碳硼烷酸历史

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2004年,加州大学河滨校区(UC Riverside)的 Chris Reed 团队首先合成出碳硼烷酸。
人们对酸的认识是逐渐加深的。硫酸(H2SO4)、盐酸(HCl)、硝酸(HNO3),被称为三大强酸,它们可以腐蚀我们日常生活中见到的很多物质。而王水是由浓硝酸浓盐酸1:3的比例混合而成,能够和化学性质极不活泼的金(Au)发生化学反应。所以在很长的一段时间内,人们认为王水就是酸中之王,是最强的酸了。
后来,奥莱教授和他的学生偶然发现了一种奇特的溶液,它能溶解不溶于王水的高级烷烃蜡烛,人们才知道其实王水并不是最强的酸,还有比它强的酸,这就是魔酸,又叫超强酸。自从奥莱教授和他的学生发现超强酸,人们又开始研究起强酸,相继找到了多种新的超强酸。
在碳硼烷酸出现之前,最强的酸性物质氟乙酰氨硫酸(FCH2-CO-NH-SO3H),这种酸腐蚀性极强,可以轻易穿透玻璃器皿,而碳硼烷酸则是已知超强酸中第一个可以在玻璃器皿中保存的超强酸性物质。
词条标签:
理学