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目前已知酸性最强的液体之一氟锑酸(fluoroantimonic acid)

时间:2026-01-09 13:54:37 世界之最

氟锑酸(fluoroantimonic acid)化学式通常写作 HSbF₆,实际是由 HF 与 SbF₅ 按不同比例混合得到的“混酸体系”,而不是一种可单独分离的纯化合物;它是目前已知酸性最强的液体之一。

组成与结构

主要离子对:[H₂F]⁺[SbF₆]⁻(1 : 1 时)

过量 SbF₅ 时还会出现 [Sb₂F₁₁]⁻ 等更大阴离子,酸性更强。

阴离子:[SbF₆]⁻ 为正八面体,非配位、弱碱性,让质子几乎“裸露”。

阳离子:[H₂F]⁺(氟化氢桥质子),在溶液中自由迁移,导致极端酸性。

酸性指标

哈米特酸度函数 H₀ = –21 ~ –31(视配比)

比纯硫酸(H₀ = –12)强 2×10¹⁹ 倍。

可质子化烷烃、CO、H₂O、甚至高氯酸,生成碳正离子、氧鎓离子等。

制备方法(实验室/工业)

路线 1(最常用)

SbCl₅ + 5 HF → SbF₅ + 5 HCl

SbF₅ + HF → 氟锑酸体系(直接混合,–40 °C 以下操作)

路线 2(元素氟化)

2 Sb₂O₅ + 10 F₂ → 4 SbF₅ + 5 O₂

后续再与 HF 配成酸。

物理性质

外观:无色至浅黄油状粘稠液体,发烟,无固定沸点。

密度:≈ 2.9 g cm⁻³(1 : 1 体系)。

低温共晶:HF–SbF₅ 体系可在 –30 °C 仍保持液态,适合低温超酸催化。

化学行为

烷烃质子化/裂解

(CH₃)₃CH + H⁺ → (CH₃)₃C⁺ + H₂

用于石油重整、异构化、烷基化。

脱羟基化

R–OH + 2 H⁺ → R⁺ + H₃O⁺

醇、酚、羧酸在室温即可生成碳正离子。

超强酸聚合

使惰性烯烃、甚至苯质子化,引发阳离子聚合。

安全与操作

腐蚀性:可穿透玻璃、腐蚀石英;必须用 PTFE(特氟龙)或金属蒙乃尔容器。

遇水爆炸:H⁺ + H₂O → H₃O⁺ 放热剧烈,伴随 HF 和 SbF₅ 喷溅。

剧毒蒸气:含 HF 与 SbF₅,吸入后造成肺水肿+氟中毒;皮肤接触深度烧伤+锑中毒。

典型应用

领域 作用
石油化工 催化异构化、烷基化、重整(提高辛烷值)
精细化工 制备高活性碳正离子中间体
材料合成 阳离子聚合引发剂(聚异丁烯、丁基橡胶)
实验室 制备稳定的碳正离子盐(如 [t-Bu]⁺[SbF₆]⁻)