Nejsilnější kyselina. Vzorec nejsilnější kyseliny

O tom, jaká kyselina je nejsilnější, argumentovala více než jedna generace chemiků. V různých časech získal tento název dusík, síru, kyselina chlorovodíková. Někteří věřili, že nemůže být sloučenina silnější než kyselina fluorovodíková. Nedávno byly získány nové sloučeniny se silnými kyselými vlastnostmi. Možná, mezi nimi je nejsilnější kyselina na světě? Tento článek popisuje vlastnosti nejsilnějších perzistentních kyselin naší doby a dává jejich krátké chemické vlastnosti.

Koncept kyseliny

Chemie je přesná kvantitativní věda. A název "Nejsilnější kyselina" musí být přiměřeně připisován jedné nebo jiné látce. Co může být hlavní indikátor, který charakterizuje sílu jakéhokoli spojení?

Zaprvé si pamatujme klasickou definici kyseliny. V podstatě se toto slovo používá pro složité chemické sloučeniny, které se skládají z vodíku a kyselých zbytků. Počet atomů vodíku v sloučenině závisí na valenci zbytku kyseliny. Například v molekule kyseliny chlorovodíkové je pouze jeden atom vodíku; a kyselina sírová již má dva atomy H ⁺ .

Vlastnosti kyselin

Všechny kyseliny mají určité chemické vlastnosti, které lze nazývat společnými pro tuto třídu chemických sloučenin.

• Schopnost interakce s kovy při uvolňování vodíku.
• Schopnost interakce se základnami, zatímco zvýraznění solí.
• Schopnost měnit barvu indikátorů - například způsobit zarudnutí lakmusového papíru.

Ve všech výše uvedených vlastnostech se projevuje další "dovednost" jakékoliv známé kyseliny - schopnost darovat atom vodíku, nahrazení atomem jiné chemické látky nebo molekulou sloučeniny. Tato schopnost charakterizuje "sílu" kyseliny a stupeň její interakce s jinými chemickými prvky.

Voda a kyselina

Přítomnost vody významně snižuje schopnost kyseliny uvolňovat vodíkové atomy. Je to proto, že vodík dokáže vytvořit svůj vlastní chemické vazby mezi molekulami kyseliny a vody, takže její schopnost oddělit se od báze je nižší než schopnost nezředěných kyselin.

Superacid

Slovo "superacid" bylo uvedeno do chemického slovníku v roce 1927, s lehkou rukou známého chemik James Conant.

Standardní pevnost této chemické sloučeniny je koncentrovaná kyselina sírová. Chemická látka nebo jakákoli směs, která přesahuje kyselost koncentrované kyseliny sírové, se nazývá superaktivní látka. Hodnota superkyseliny je určena svou schopností pozitivní elektrický náboj z jakéhokoli důvodu. Pro základní parametr pro stanovení kyselosti byl přijat odpovídající ukazatel H ₂ SO ₄ . Mezi silnými kyselinami existují látky s poměrně neobvyklými názvy a vlastnostmi.

Známé silné kyseliny

Nejslavnějšími kyselinami z anorganické chemie jsou kyselina jodovodíková (HI), kyselina bromovodíková (HBr), kyselina chlorovodíková (HCl), kyselina sírová (H2SO4) a kyselina dusičná (HNO3). Všechny mají vysoký index kyselosti a jsou schopny reagovat s většinou kovů a bází. V této řadě je nejsilnější kyselinou směs kyseliny dusičné a kyseliny chlorovodíkové, nazývané "aqua regia". Vzorec nejsilnější kyseliny této série je HNO _{3 + 3} HCl. Tato sloučenina je schopna rozpouštět i drahé kovy, jako je zlato a platina.

Podivně, kyselina fluorovodíková, která je sloučeninou vodíku s nejsilnějším halogenem a fluorem, nedosáhla do soutěžících o titul "Nejsilnější kyselina v chemii". Jedinou vlastností této látky je schopnost rozpouštět sklo. Proto je taková kyselina uložena v kontejneru z polyethylenu.

Silné organické kyseliny

Žadatelé o titul "Nejsilnější kyselina v organické chemii" - formic a acetic kyseliny. Kyselina mravenčí je nejsilnější v homologním rozsahu omezujících kyselin. Získalo jméno kvůli tomu, že některé z nich jsou obsaženy v sekreci mravenců.

Kyselina octová je mírně slabší než kyselina mravenčí, ale její spektrum distribuce je mnohem širší. Často se vyskytuje v šťávě rostlin a vytváří se během oxidace různých organických látek.

Nejnovější vývoj v oblasti chemie umožňuje syntetizovat novou látku, která může konkurovat tradičním organickým látkám. Kyselina trifluormethansulfonová má index kyselosti vyšší než je hodnota kyseliny sírové. Současně CF3S03H je stabilní hygroskopická kapalina se stanovenými fyzikálně-chemickými vlastnostmi za normálních podmínek. Dnes může být této sloučenině přidělen název "Nejsilnější organická kyselina".

Mnozí si mohou myslet, že stupeň kyselosti nemůže být výrazně vyšší než rychlost kyseliny sírové. Nedávno však vědci syntetizovali řadu látek, jejichž parametry kyselosti jsou několik tisíckrát vyšší než hodnoty kyseliny sírové. Sloučeniny získané interakcí protonových kyselin s Lewisovými kyselinami mají abnormálně vysoké hodnoty kyselosti. Ve vědeckém světě se nazývají komplexní protonové kyseliny.

Kyselina magická

Ano Dobře Kouzelná kyselina. Říká se tomu. Kyselina magická je směs fluorovodíku nebo kyseliny fluorsulfónové s pentafluoridem antimonu. Chemický vzorec této sloučeniny je uveden na obrázku:

Tento podivný název magické kyseliny přijal na vánoční party chemiků, k nimž došlo v časných šedesátých letech minulého století. Člen výzkumného týmu, J. Olaha, ukázal zábavný trik a rozpustil voskovou svíčku v této úžasné tekutině. Jedná se o jednu z nejsilnějších kyselin nové generace, ale látka, která ji překračuje v síle a kyselosti, byla již syntetizována.

Nejsilnější kyselina na světě

Kyselina karboran je kyselina karboranová, která je zdaleka nejsilnější složkou na světě. Vzorec nejsilnější kyseliny vypadá takto: H (CHB11Cl11).

Toto monstrum bylo vytvořeno v roce 2005 na Kalifornské univerzitě v úzké spolupráci s Novosibirským katalýzovým ústavem SB RAS.

Samotná myšlenka syntézy vznikla v myslích vědců spolu se snem nových, bezprecedentních molekul a atomů. Nová kyselina je milionkrát silnější než kyselina sírová, zatímco je zcela neagresivní a nejsilnější kyselina může být snadno skladována ve skleněné láhvi. Během času se však sklo stále rozpouští a se zvyšující se teplotou se rychlost této reakce významně zvyšuje.

Tato úžasná měkkost je způsobena vysokou stabilitou nové směsi. Stejně jako všechny chemikálie související s kyselinami, kyselina karboranová snadno reaguje a vzdát svého jediného protonu. Báze kyseliny je natolik stabilní, že chemická reakce není dále.

Chemické vlastnosti kyseliny karboranové

Nová kyselina je vynikajícím donorem protonů H ⁺ . To určuje pevnost této látky. Roztok kyseliny karboranové obsahuje více vodíkových iontů než jakákoli jiná kyselina na světě. Při chemické reakci SbF ₅ - pentafluorid antimonu se váže fluoridový iont. Současně se uvolňují nové a nové atomy vodíku. Proto je kyselina karboranová nejsilnější na světě - suspenze protonů v roztoku je 2 × 10 až ¹⁹ krát vyšší než roztok kyseliny sírové.

Kyselinová báze této sloučeniny je však pozoruhodně stabilní. Molekula této látky tvoří jedenáct atomů bromu a stejný počet atomů chloru. Ve vesmíru tvoří tyto částice složitou, geometricky pravidelnou postavu, která se nazývá ikosahedron. Toto uspořádání atomů je nejstabilnější a to vysvětluje stabilitu kyseliny karboranové.

Hodnota kyseliny karboranové

Nejsilnější kyselina na světě přinesla svým tvůrcům zasloužené odměny a uznání ve vědeckém světě. Ačkoli všechny vlastnosti nové látky nejsou plně pochopeny, je již jasné, že význam tohoto objevu jde nad rámec laboratoří a výzkumných ústavů. Kyselina karboranová může být použita jako účinný katalyzátor při různých průmyslových reakcích. Kromě toho může nová kyselina interagovat s nejnáročnějšími chemikáliemi - inertními plyny. V současné době probíhají práce, které umožňují vstup xenonu do reakce.

Nepochybně se úžasné vlastnosti nových kyselin nacházejí v různých oblastech vědy a techniky.