强酸

化学品

“强酸”这个概念是由丹麦化学家J.N.Bro ted和英国化学家T.M.Lowry提出的。强酸主要指高锰酸、盐酸（氢氯酸）、硫酸、硝酸、高氯酸、硒酸、氢溴酸、氢碘酸、氯酸，其中高氯酸、氢碘酸、氢溴酸、盐酸（氢氯酸）、硫酸、硝酸合称为六大无机强酸，它们都有强烈刺激和腐蚀作用，人体接触会造成严重烧伤，宜用清水冲洗或苏打水冲洗。

强酸介绍

定义

英国化学家们把“酸”定义为 proton donor （质子，其实也就是H +的贡献体）。根据他们的理论，强酸就被定义为 “an acid undergoes fully dissociation” （也就是可以自主完全电离的酸，比如1mol HCl在水中生成1 mol H+ 还有另外1 mol Cl-）。符合这个条件的酸一般都为无机酸。在溶液中完全电离的酸是强酸，强酸的电离使用等号，如：HCl=H++Cl－

现今强酸的判断标准为其在水溶液中的电离常数，一般来说pKa（酸度系数，电离常数的负对数）小于1的为强酸（注:pKa=1~4为中强酸，大于4为弱酸。），有些pKa值为零点几的酸也可被视为强酸。

常见的强酸

无机强酸：

硫酸（H2SO4）、硝酸（HNO3）、高氯酸（HClO4）、盐酸（HCl）、氢溴酸（HBr）、氢碘酸（HI）、高溴酸（HBrO4）、氯酸（HClO3）、溴酸（HBrO3）、氟硅酸（H2SiF6）、氯铅酸（H2PbCl6）、偏磷酸（HPO3）、锇酸（OsO4·2H2O或写作H2[OsO4(OH)2]）、高锰酸（HMnO4）、硒酸（H2SeO4）、高铁酸（H2FeO4）、氟硼酸（HBF4）、氟磺酸(HSO3F)、氰酸(HOCN)、硫氰酸(HSCN)、偏高碘酸(HIO4)

有机强酸：

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（环己硫醇磺酸，C6H10(SH)SO3H即C6H12S2O3）、2-氯乙硫醇（CH3CHClSH，一般视为强酸）

超强酸：

氟锑酸（HSbF6，质子酸SbF5与HF的混合物）、氟锑磺酸（SbF6SO3H俗称魔酸）、全氟磺酸树脂（Nafion-H）、氯氟铝酸（HAlCl3F，含配离子AlCl3F-）、碳硼烷酸（H[CHB11Cl11]）、固体超强酸（如FeCl3·HClO4·SiO2·nH2O）

最强的纯酸

碳硼烷酸（Carborane superacid）：2004年，河滨加州大学的Christopher Reed研究小组合成出了这种最强的纯酸—碳硼烷酸（化学式：CHB11Cl11），碳硼烷的结构十分稳定且体积较大，一价负电荷被分散在碳硼烷阴离子的表面，因而与氢阳离子的作用很弱，从而具有令人吃惊的释放氢离子的能力。酸性是氟硫酸的一千倍，纯硫酸的一百万倍，但由于碳硼烷的结构稳定，在释出氢离子后难以再发生变化，因此腐蚀性极低，又被称为最温和的强酸。它能溶解不溶于王水的高级烷烃蜡烛。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，而科学家希望用碳硼烷酸酸化惰性气体氙，确定该气体的惰性强度。（哈米特酸度函数 =-18.0）

强酸中毒

强酸中毒多由于生产过程中接触或呼吸道吸入或误服所致。药物接触局部，导致局部充血、水肿、坏死和溃疡，甚至腔管脏器穿孔，以后形成疤痕、狭窄和变形，随着药物吸入血循环，引起内脏器官的损害，以肝、肾受损较重。

中毒症状

1.经口腔误服强酸中毒者，立即感到口腔、咽部、肋骨和腹部剧烈的灼热性疼痛，并可见皮肤粘膜灼伤、坏死或溃疡，并有恶心、呕吐或吐出棕色或带血的腐烂粘膜症状。另外还有腹泻、口渴、吞咽吐困难、喉头水肿或痉挛，甚至窒息。口服中毒还可造成严重的消化道灼伤，引起剧痛、少尿、尿闭、消化道穿孔以及酸中毒及肝、肾功能的损害。

2.接触性中毒者，各接触部位所受的损伤不同。眼部受到强酸的刺激和腐蚀后，可产生角膜浑浊穿孔、视力减退、甚至失明。口腔粘膜接触不同酸类腐蚀剂，可产生不同色的痂，如硝酸为黄色痂，盐酸呈灰色痂。

3.酸雾吸入中毒可有呛咳、咯泡沫或血性痰，并可发生喉头水肿、痉挛、支气管痉挛、呼吸困难、紫绀、窒息、肺炎及肺水肿等。吸入高浓度强酸烟雾，呼吸中枢可因反射性地受到抑制而发生“电击样”死亡。

4.皮肤接触者，可有三度烧伤样病变表现，局部凝固性坏死、溃疡或结痂。

急救处理

1.皮肤灼伤时，立即脱掉衣物，用清水、石灰水、苏打水冲洗，然后用生理盐水清洗，切忌用强碱液冲洗。

2.眼部烧伤，即刻用清水冲洗。冲洗方法是用一盆清水，将面部放入水中，两眼睁大，头部在水中左右摇晃，如此反复换几次水冲洗，然后再以3%碳酸氢钠溶液清洗，之后滴入0.01硫酸阿托敏药水。

最强的超酸的应用

液体超强酸，有的比100%硫酸强近10^12倍，有严重腐蚀性和严重公害。

固体超强酸：硫酸处理的氧化物TiO2·H2SO4；ZrO2·H2SO4；路易斯酸处理的TiO2·SiO2等。全氟磺酸树脂（Nafion-H）是现在已知的最强固体超强酸，具有耐热性能好、化学稳定性和机械强度高等特点。一般是将带有磺酸基的全氟乙烯基醚单体与四氟乙烯进行共聚，得到全氟磺酸树脂。由于Nafion-H分子中引入电负性最大的氟原子，产生强大的场效应和诱导效应，从而使其酸性剧增。与液体超强酸相比，用作催化剂时，易于分离，可反复使用。且腐蚀性小，引起公害少，选择性好，容易应用于工业化生产。近年世界上已开发和研制了比硫酸、盐酸、硝酸酸性强几百万倍，甚至几十亿倍的超强酸。

这些超强酸酸性极强。以HF～SbF5为例，物质的量为1:0.3的氢氟酸和五氟化锑混合时的酸性强度要比无水硫酸(100%)的强度约大1亿倍。而HF～SbF5的物质的量比1:1时其酸性估计可达无水硫酸的10万兆倍。这些超强酸如魔酸，它是五氟化锑和氢氟酸按体积比1:1混合制成的混酸，其酸度只是无水硫酸的100倍。目前，在世界市场上已有商品出售。超强酸在化学和化学工业上极有应用价值，它既是无机及有机的质子化试剂，又是活性极高的催化剂。过去很多在普通环境下极难实现或根本无法实现的化学反应在超强酸环境中，却能异常顺利地完成。

超强酸用途：

a. 非电解质成为电解质，能使很弱的碱质子化（碳正离子）

b. 超酸中，解离出多卤素阳离子（I2）+、（I3）+、（Br2）+、（Cl2）+等

c. 良好的催化剂

酸度对照

以下的资料是以哈米特酸度函数作为依据，酸度以大负数H0值表示（负数的绝对值越大，酸性越强，纯硫酸的哈米特酸度函数为-11.93）：

氟锑酸【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）

固体超强酸SbF5—SiO2—Al2O3，SbF5—TiO2—SiO2(pKa值= = -13.75 ~ -14.52）