О том, какая кислота самая сильная, спорили не одно поколение химиков. В разные времена это звание получала азотная, серная, соляная кислота. Некоторые считали, что сильнее плавиковой кислоты соединения быть не может. В последнее время получены новые соединения с сильными кислотными свойствами. Может быть, именно среди них имеется самая сильная кислота в мире? В этой статье рассмотрены характеристики наиболее сильных стойких кислот нашего времени и даны их краткие химические характеристики.
Понятие кислоты
Химия – точная количественная наука. И звание «Самая сильная кислота» должно быть обоснованно приписано тому или иному веществу. Что же может являться главным показателем, который характеризует силу любого соединения?
Для начала давайте вспомним классическое определение кислоты. В основном это слово применяется для сложных химических соединений, которые состоят из водорода и кислотного остатка. Количество атомов водорода в соединении зависит от валентности кислотного остатка. Например, в молекуле соляной кислоты присутствует лишь один атом водорода; а серная кислота уже владеет двумя атомами Н + .
Свойства кислот
Все кислоты обладают некоторыми химическими свойствами, которые можно назвать общими для данного класса химических соединений.
- Способность взаимодействовать с металлами, выделяя при этом водород.
- Способность взаимодействовать с основаниями, выделяя при этом соли.
- Способность менять цвет индикаторов – например, вызывать покраснение лакмусовой бумаги.
Во всех вышеназванных свойствах проявляется еще одно «умение» любой известной кислоты – это способность отдавать атом водорода, заменяя его на атом другого химического вещества или молекулу какого-либо соединения. Именно эта способность характеризует «силу» кислоты и степень ее взаимодействия с остальными химическими элементами.
Вода и кислота
Наличие воды значительно уменьшает способность кислоты отдавать атомы водорода. Это объясняется тем, что водород способен образовывать собственные химические связи между молекулами кислоты и воды, тем самым его способность отделяться от основания меньше, чем у неразбавленных кислот.
Суперкислота
Слово «суперкислота» введен в химический словарь в 1927 году, с легкой руки знаменитого химика Джеймса Конанта.
Эталоном крепости этого химического соединения является концентрированная серная кислота. Химическое вещество или какая-либо смесь, превышающая показатель кислотности концентрированной серной кислоты, называется суперкислотой. Значение сверхкислоты определяется ее способностью придавать положительный электрический заряд любому основанию. За базовый параметр для определения кислотности принят соответствующий показатель H2SO4 . Среди кислот сильного действия наблюдаются вещества с довольно необычными названиями и свойствами.
Известные сильные кислоты
Самые известные кислоты из курса неорганической химии – это йодоводородная (HI), бромоводородная (HBr), соляная (HCl), серная (H2SO4) и азотная (HNO3) кислоты. Все они обладают большим показателем кислотности и способны реагировать с большинством металлов и оснований. В этом ряду самой сильной кислотой является смесь азотной и соляной кислоты, получившая название «царская водка». Формула самой сильной кислоты этого ряда – HNO3+3 HCl. Это соединение способно растворять даже драгоценные металлы – такие, как золото и платину.
Как ни странно, плавиковая кислота, которая представляет собой соединение водорода самым сильным галогеном – фтором, в претенденты на звание «Самая сильная кислота в химии» так и не попала. Единственной особенностью этого вещества является способность растворять стекло. Поэтому хранят такую кислоту в полиэтиленовой таре.
Сильные органические кислоты
Претенденты на титул «Самая сильная кислота в органической химии» – муравьиная и уксусная кислоты. Муравьиная кислота является самой сильной в гомологическом ряду предельных кислот. Свое название она получила из-за того, что некоторая часть ее содержится в выделениях муравьев.
Уксусная кислота чуть слабее муравьиной, но спектр ее распространения гораздо шире. Она часто встречается в соках растений и образуется при окислении различной органики.
Последние разработки в области химии позволили синтезировать новое вещество, способное конкурировать с традиционными органическими веществами. Трифторметансульфокислота имеет показатель кислотности выше, чем у серной. При этом CF3SO3H является стабильной гигроскопичной жидкостью с установленными физико-химическими свойствами при нормальных условиях. На сегодня титул "Самая сильная органическая кислота" может быть присвоен этому соединению.
Многие могут подумать, что степень кислотности не может быть значительно выше показателя серной кислоты. Но в последнее время ученые синтезировали ряд веществ, у которых параметры кислотности в несколько тысяч раз превышают значения серной кислоты. Аномально высокими значениями кислотности обладают соединения, получаемые при взаимодействии протонных кислот с кислотами Льюиса. В научном мире они называются: комплексные протонные кислоты.
Магическая кислота
Да. Все правильно. Магическая кислота. Так и называется. Магическая кислота является смесью фтороводорода или фтор сульфороновой кислоты с пентафлоридом сурьмы. Химическая формула этого соединения представлена на рисунке:
Такое странное название магическая кислота получила на рождественской вечеринке химиков, которая произошла в начале 1960 годов. Один из сотрудников исследовательской группы Дж. Олаха показал забавный фокус, растворив восковую свечу в этой удивительной жидкости. Эта одна из самых сильных кислот нового поколения, но вещество, которое превзойдет ее по силе и кислотности, уже синтезировано.
Самая сильная кислота в мире
Carborane acid – карборановая кислота, которая является на сегодняшний день самой сильным соединением в мире. Формула самой сильной кислоты выглядит таким образом: H(CHB11Cl11).
Этот монстр был создан в 2005 году в Калифорнийском университете при тесном сотрудничестве с Новосибирским институтом катализа СО РАН.
Сама идея синтеза возникла в головах ученых вместе с мечтой о новых, невиданных доселе молекулах и атомах. Новая кислота в миллион раз сильнее серной, при этом она совершенно не агрессивна, и самая сильная кислота легко может храниться в стеклянной бутылке. Правда, со временем стекло все-таки растворяется, а при повышении температуры скорость такой реакции значительно увеличивается.
Такая удивительная мягкость обусловлена высокой стабильностью нового соединения. Как и все химические вещества, относящиеся к кислотам, карборановая кислота легко вступает в реакцию, отдавая свой единственный протон. При этом основание кислоты является настолько стабильным, что химическая реакция дальше не идет.
Химические свойства карборановой кислоты
Новая кислота – отличный донор протона Н + . Именно это и определяет силу этого вещества. Раствор карборановой кислоты содержит больше ионов водорода, чем любая другая кислота в мире. В химической реакции SbF5 – пентафторид сурьмы, связывает илон фтора. При этом высвобождаются новые и новые атомы водорода. Поэтому карборановая кислота и является сильнейшей в мире – взвесь протонов в ее растворе больше аналогичного показателя серной кислоты в 2×10 19 раз.
Однако кислотное основание этого соединения потрясающе стабильно. Молекула этого вещества состоит из одиннадцати атомов брома и такого же количества атомов хлора. В пространстве эти частицы образуют сложную, геометрически правильную фигуру, которую называют икосаэдром. Такое расположение атомов является наиболее устойчивым, и это объясняет стабильность карборановой кислоты.
Значение карборановой кислоты
Самая сильная кислота в мире принесла своим создателям заслуженные награды и признание в научном мире. Хотя все свойства нового вещества до конца не изучены, уже становится ясным, что значение этого открытия выходит за рамки лабораторий и научно-исследовательских институтов. Карборановую кислоту можно использовать в качестве мощного катализатора при различных промышленных реакциях. Кроме этого, новая кислота может взаимодействовать с наиболее упрямыми химическими веществами – инертными газами. В настоящее время ведутся работы, допускающие возможность вступления в реакцию ксенона.
Несомненно, удивительные свойства новых кислот найдут свое применение в самых различных областях науки и техники.
Неоргани́ческие (минера́льные) кисло́ты — неорганические вещества, обладающие комплексом физико-химических свойств, которые присущи кислотам. Вещества кислотной природы известны для большинства химических элементов за исключением щелочных и щёлочноземельных металлов.
Содержание
Свойства и классификация неорганических кислот [ править | править код ]
Формы существования и агрегатное состояние [ править | править код ]
Большинство неорганических кислот при обычных условиях существуют в жидком состоянии, некоторые – в твёрдом состоянии (ортофосфорная, борная, вольфрамовая, поликремниевые (гидраты SiO2) и др.). Кислотами также являются водные растворы некоторых газообразных соединений (галогеноводородов, сероводорода H2S, диоксида азота NO2, диоксида углерода CO2 и др.). Некоторые кислоты (например, угольную Н2СО3, сернистую Н2SO3, хлорноватистую HClO и др.) невозможно выделить в виде индивидуальных соединений, они существуют только в растворе.
По химическому составу различают бескислородные кислоты (HCl, H2S, HF, HCN) и кислородсодержащие (оксокислоты)(H2SO4, H3PO4) [1] . Состав бескислородных кислот можно описать формулой: HnХ, где Х — химический элемент образующий кислоту (галоген, халькоген) или бескислородный радикал: например, бромоводородная HBr, циановодородная HCN, азидоводородная HN3 кислоты. В свою очередь, все кислородсодержащие кислоты имеют состав, который можно выразить формулой: НnXОm, где X — химический элемент, образующий кислоту.
Атомы водорода в кислородсодержащих кислотах чаще всего связаны с кислородом полярной ковалентной связью. Известны кислоты с несколькими (чаще двумя) таутомерными или изомерными формами, которые различаются положением атома водорода:
Отдельные классы неорганических кислот образуют соединения, в которых атомы кислотообразующего элемента образуют молекулярные гомо- и гетерогенные цепные структуры. Изополикислоты — это кислоты, в которых атомы кислотообразующего элемента связаны через атом кислорода (кислородный мостик). Примерами выступают полисерные H2S2O7 и H2S3O10 и полихромовые кислоты H2Cr2O7 и H2Cr3O10. Кислоты с несколькими атомами разных кислотообразующих элементов, соединенных через атом кислорода, называются гетерополикислотами. Существуют кислоты, молекулярная структура которых образована цепочкой одинаковых кислотообразующих атомов, например в политионовых кислотах H2SnO6 или в сульфанах H2Sn, где n≥2.
Читайте также: Точки на теле отвечающие за зрение
Отдельно выделяют пероксокислоты — кислоты, содержащие пероксогруппы [–O–O–], например пероксомоносерная H2SO5 и пероксодисерная H2S2O8 кислоты. Тиокислотами называют кислоты, содержащие вместо атомов кислорода атомы серы, например тиосерная кислота H2SO3S. Существуют и комплексные кислоты, например: H2[SiF6], H[AuCl4], H4[Fe(CN)6] и др.
Равновесные процессы в водных растворах [ править | править код ]
Химические свойства кислот определяются способностью их молекул диссоциировать в водной среде с образованием гидратированных ионов H + и анионов кислотных остатков А – :
H A + H 2 O ⇄ H 3 O + + A − <displaystyle <mathsf O
ightleftarrows H_<3>O^<+>+A^<->>>> H A → H + + A − <displaystyle <mathsf +A^<->>>> (упрощённая запись)
В зависимости от значения константы химического равновесия, также называемой константой кислотности Ka [2] , выделяют сильные и слабые кислоты:
10^<7>>>> H N O 2 → H + + N O 2 − K a 10 − 5 <displaystyle <mathsf
ightarrow H^<+>+NO_<2>^<-> K_
10^<-5>>>>
Из числа распространённых кислот к сильным относятся хлорная, азотная, серная и хлороводородная. Азотистая HNO2, угольная H2CO3 (CO2·H2O), фтороводородная HF – примеры слабых кислот. Также используется более детальная классификация по значению Ka на очень слабые (≤10 −7 ), слабые (
10 −2 ), средней силы (
10 3 ), очень сильные (≥10 8 ).
Для неорганических кислородсодержащих кислот вида HnXOm известно эмпирическое правило, по которому значение первой константы связано со значением (m – n). При (m – n) = 0 кислота очень слабая, при 1 – слабая, при 2 – сильная, и, наконец, при 3 – кислота очень сильная [3] :
| HClO | 10 −8 | |
| H3AsO3 | 10 −10 | |
| Н2SО3 | 1 | 10 −2 |
| Н3РО4 | 1 | 10 −2 |
| HNO3 | 2 | 10 1 |
| H2SO4 | 2 | 10 3 |
| HClO4 | 3 | 10 10 |
Данная закономерность обусловлена усилением поляризации связи Н-О вследствие сдвига электронной плотности от связи к электроотрицательному атому кислорода по подвижным π-связям Э=O и делокализацией электронной плотности в анионе.
Неорганические кислоты обладают свойствами, общими для всех кислот, среди которых: окрашивание индикаторов, растворение активных металлов с выделением водорода (кроме HNO3), способность реагировать с основаниями и основными оксидами с образованием солей, например:
2 H C l + M g → M g C l 2 + H 2 ↑ <displaystyle <mathsf <2HCl+Mg
ightarrow MgCl_<2>+H_<2>uparrow >>> H N O 3 + N a O H → N a N O 3 + H 2 O <displaystyle <mathsf +NaOH
ightarrow NaNO_<3>+H_<2>O>>> 2 H C l + C a O → C a C l 2 + H 2 O <displaystyle <mathsf <2HCl+CaO
ightarrow CaCl_<2>+H_<2>O>>>
Число атомов водорода, отщепляемых от молекулы кислоты и способных замещаться на металл с образованием соли, называется основностью кислоты. Кислоты можно разделить на одно-, двух- и трехосновные. Кислоты с более высокой основностью неизвестны.
Одноосновными являются многие неорганические кислоты: галогеноводородные вида HHal, азотная HNO3, хлорная HClO4, роданистоводородная HSCN и др. Серная H2SO4, хромовая H2CrO4, сероводородная H2S служат примерами двухосновных кислот и т. д.
Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато, каждой ступени отвечает своя константа кислотности, причем всегда каждая последующая Кa меньше предыдущей ориентировочно на пять порядков. Ниже показаны уравнения диссоциации трехосновной ортофосфорной кислоты:
H 3 P O 4 ⇄ H + + H 2 P O 4 − K a 1 = 7 ⋅ 10 − 3 <displaystyle <mathsf PO_<4>
ightleftarrows H^<+>+H_<2>PO_<4>^<-> K_=7cdot 10^<-3>>>> H 2 P O 4 − ⇄ H + + H P O 4 2 − K a 2 = 6 ⋅ 10 − 8 <displaystyle <mathsf PO_<4>^<->
ightleftarrows H^<+>+HPO_<4>^<2-> K_=6cdot 10^<-8>>>> H P O 4 2 − ⇄ H + + P O 4 3 − K a 3 = 1 ⋅ 10 − 12 <displaystyle <mathsf ^<2->
ightleftarrows H^<+>+PO_<4>^<3-> K_=1cdot 10^<-12>>>>
Основность определяет число рядов средних и кислых солей − производных кислоты [4] .
К замещению способны только атомы водорода, входящие в состав гидроксигрупп −OH, поэтому, например, ортофосфорная кислота H3PO4 образует средние соли – фосфаты вида Na3PO4, и два ряда кислых − гидрофосфаты Na2HPO4 и дигидрофосфаты NaH2PO4. Тогда как, у фосфористой кислоты H2(HPO3) только два ряда − фосфиты и гидрофосфиты, а у фосфорноватистой кислоты H(H2PO2) − только ряд средних солей − гипофосфитов.
Исключение составляет борная кислота H3BO3, которая в водном растворе существует в виде одноосновного гидроксокомплекса:
H 3 B O 3 + 2 H 2 O ⇄ H 3 O + [ B ( O H ) 4 ] − <displaystyle <mathsf BO_<3>+2H_<2>O
ightleftarrows H_<3>O^<+>[B(OH)_<4>]^<->>>>
Современные теории кислот и оснований значительно расширяют понятие кислотных свойств. Так, кислота Льюиса — вещество, молекулы или ионы которого способны принимать электронные пары, в том числе и не содержащие ионов водорода: например, катионы металлов (Ag + , Fe 3+ ), ряд бинарных соединений (AlCl3, BF3, Al2O3, SO3, SiO2). Протонные кислоты рассматриваются теорией Льюиса как частный случай класса кислот.
Окислительно-восстановительные свойства [ править | править код ]
Все пероксокислоты и многие кислородсодержащие кислоты (азотная HNO3, серная H2SO4, марганцовая HMnO4, хромовая Н2CrO4, хлорноватистая HClO и др.) — сильные окислители. Окислительная активность этих кислот в водном растворе выражена сильнее, чем у их солей; при том окислительные свойства сильно ослабевают при разбавлении кислот (например, свойства разбавленной и концентрированной серной кислоты). Неорганические кислоты также всегда менее термически устойчивы, чем их соли. Указанные различия связаны с дестабилизирующим действием сильнополяризованного атома водорода в молекуле кислоты. Наиболее выразительно это проявляется в свойствах кислородсодержащих кислот-окислителей, например, хлорной и серной. Этим же объясняется невозможность существования вне раствора ряда кислот при относительной стабильности их солей. Исключение составляет азотная кислота и её соли, проявляющие сильно выраженные окислительные свойства вне зависимости от разбавления раствора. Такое поведение связано с особенностями строения молекулы HNO3.
Номенклатура [ править | править код ]
Номенклатура неорганических кислот прошла долгий путь развития и складывалась постепенно. Наряду с систематическими названиями кислот широко применяются традиционные и тривиальные. Некоторые распространённые кислоты могут в различных источниках иметь разные названия: например, водный раствор HCl может именоваться соляной, хлороводородной, хлористоводородной кислотой.
Традиционные русские названия кислот образованы прибавлением к названию элемента морфем -ная или -овая (хлорная, серная, азотная, марганцовая). Для разных кислородсодержащих кислот, образованных одним элементом, используется -истая для более низкой степени окисления (сернистая, азотистая). В ряде случаев для промежуточных степеней окисления дополнительно используются морфемы -новатая и -новатистая (см. ниже названия кислородсодержащих кислот хлора).
Традиционные названия некоторых неорганических кислот и их солей приведены в таблице:
| H3AsO4 | Мышьяковая | Арсенаты | |
| H3ВO3 | Борная | Бораты | |
| Н2СО3 (CO2•H2O) | Угольная | Карбонаты | |
| НCN | Циановодородная | Синильная | Цианиды |
| Н2CrO4 | Хромовая | Хроматы | |
| НМnO4 | Марганцовая | Перманганаты | |
| HNO3 | Азотная | Нитраты | |
| HNO2 | Азотистая | Нитриты | |
| Н3РО4 | Ортофосфорная | Фосфорная | Ортофосфаты |
| H2SO4 | Серная | Сульфаты | |
| Н2SiO3 (SiO2•H2О) | Метакремниевая | Кремниевая | Метасиликаты |
| H4SiO4 (SiO2•2H2O) | Ортокремниевая | Ортосиликаты | |
| H2S | Сероводородная | Сульфиды | |
| HF | Фтороводородная | Плавиковая | Фториды |
| НCl | Хлороводородная | Соляная | Хлориды |
| НВr | Бромоводородная | Бромиды | |
| HI | Иодоводородная | Иодиды |
Для менее известных кислот, содержащих кислотообразующие элементы в переменных степенях окисления, обычно применяются систематические названия.
В систематических названиях кислот к корню латинского названия кислотообразующего элемента добавляют суффикс -ат, а названия остальных элементов или их групп в анионе приобретают соединительную гласную -о. В скобках указывают степень окисления кислотообразующего элемента, если она имеет целочисленное значение. В противном случае в название включают и число атомов водорода [5] . Например (в скобках традиционные названия):
HClO4 — тетраоксохлорат(VII) водорода (хлорная кислота) HClO3 — триоксохлорат(V) водорода (хлорноватая кислота) HClO2 — диоксохлорат(III) водорода (хлористая кислота) HClO — оксохлорат(I) водорода (хлорноватистая кислота) H2Cr2O7 — гептаоксодихромат(VI) диводорода (дихромовая кислота) H2S4O6 — гексаоксотетрасульфат диводорода (тетратионовая кислота) Н2В4О6 — гексаоксотетраборат диводорода (тетраметаборная кислота) HAuCl4 — тетрахлороаурат(III) водорода (золотохлористоводородная кислота) H[Sb(OH)6] — гексагидроксостибат(V) водорода
Ниже приведены корни латинских названий кислотообразующих элементов, не совпадающие с корнями русских названий тех же элементов: Ag — аргент(ат), As — арсен(ат), Аu — аур(ат), Cu — купр(ат), Fe — ферр(ат), Hg — меркур(ат), Pb — плюмб(ат), Sb — стиб(ат), Si — силик(ат), Sn — станн(ат), S — сульф(ат).
В формулах тиокислот, образованных из оксикислот замещением атомов кислорода на атомы серы, последние помещают в конце: H3PO3S — тиофосфорная кислота, H2SO3S — тиосерная кислота.
Общие методы получения кислот [ править | править код ]
Существует множество методов получения кислот, в т. ч. общих, среди которых в промышленной и лабораторной практике можно выделить следующие:
- Взаимодействие кислотных оксидов (ангидридов) с водой, например:
P 2 O 5 + 3 H 2 O → 2 H 3 P O 4 <displaystyle <mathsf O_<5>+3H_<2>O
ightarrow 2H_<3>PO_<4>>>>2 C r O 3 + H 2 O → H 2 C r 2 O 7 <displaystyle <mathsf <2CrO_<3>+H_<2>O
ightarrow H_<2>Cr_<2>O_<7>>>>
- Вытеснение более летучей кислоты из её соли менее летучей кислотой, например:
C a F 2 + H 2 S O 4 → C a S O 4 + 2 H F ↑ <displaystyle <mathsf +H_<2>SO_<4>
ightarrow CaSO_<4>+2HFuparrow >>>K N O 3 + H 2 S O 4 → K H S O 4 + H N O 3 ↑ <displaystyle <mathsf +H_<2>SO_<4>
ightarrow KHSO_<4>+HNO_<3>uparrow >>>
- Гидролиз галогенидов или солей, например:
P C l 5 + 4 H 2 O → H 3 P O 4 + 5 H C l <displaystyle <mathsf +4H_<2>O
ightarrow H_<3>PO_<4>+5HCl>>>A l 2 S e 3 + 6 H 2 O → 2 A l ( O H ) 3 + 3 H 2 S e <displaystyle <mathsf Se_<3>+6H_<2>O
ightarrow 2Al(OH)_<3>+3H_<2>Se>>>
- Синтез бескислородных кислот из простых веществ:
H 2 + C l 2 → 2 H C l <displaystyle <mathsf +Cl_<2>
ightarrow 2HCl>>>
- Реакции ионного обмена на поверхности ионообменных смол: хемосорбция катионов растворенных солей и замена их на Н + .
Применение [ править | править код ]
Минеральные кислоты широко применяют в металло- и деревообработке, текстильной, лакокрасочной, нефтегазовой и других отраслях промышленности и в научных исследованиях. К числу веществ, производимых в наибольшем объёме, относятся серная, азотная, фосфорная, соляная кислоты. Суммарное годовое производство в мире этих кислот исчисляется сотнями миллионов тонн в год.
В металлообработке они часто используются для травления железа и стали и в качестве очищающих агентов перед сваркой, металлизацией, окраской или гальванической обработкой.
Серная кислота, метко названная Д. И. Менделеевым «хлебом промышленности», применяется в производстве минеральных удобрений, для получения других минеральных кислот и солей, в производстве химических волокон, красителей, дымообразующих и взрывчатых веществ, в нефтяной, металлообрабатывающей, текстильной, кожевенной, пищевой и др. отраслях промышленности, в промышленном органическом синтезе и т. п.
Читайте также: Как сделать ванночку из марганцовки
Соляная кислота применяется для кислотной обработки, очищения руд олова и тантала, для производства патоки из крахмала, для удаления накипи с котлов и теплообменного оборудования ТЭЦ. Она также используется в качестве дубильного вещества в кожевенной промышленности.
Азотная кислота применяется при получении аммонийной селитры, использующейся в качестве удобрения и в производстве взрывчатых веществ. Кроме того, она применяется в процессах органического синтеза, в металлургии, при флотации руды и для переработки отработанного ядерного топлива.
Ортофосфорную кислоту широко используют при производстве минеральных удобрений. Она используется при пайке в качестве флюса (по окисленой меди, по чёрному металлу, по нержавеющей стали). Входит в состав ингибиторов коррозии. Также применяется в составе фреонов в промышленных морозильных установках как связующее вещество.
Пероксокислоты, кислородсодержащие кислоты хлора, марганца, хрома находят применение как сильные окислители.
Многие пытаются выяснить для себя ответ на вопрос о том, какая она – самая сильная кислота. Разобраться в этом не очень сложно, однако необходимо почитать специальную литературу. Для тех, кто хочет просто узнать ответ на данный вопрос, написана эта статья.
Многие считают, что самая сильная кислота – плавиковая, ведь она способна растворять стекло. Это суждение практически необосновано. В понимании иных самая сильная кислота – серная. Последнее утверждение имеет вполне логическое объяснение. Дело в том, что серная кислота является очень сильной среди тех, которые применяются в промышленности. При контакте с живой тканью она способна обугливать плоть, оставлять сильные ожоги, которые заживают долго и проблематично. Её производство не требует особых материальных затрат. И можно с уверенностью утверждать, что она не является самой сильной. Науке известны так называемые суперкислоты. Речь о них пойдёт далее. А на бытовом уровне самой распространённой из сильных кислот является всё же серная. Именно поэтому она представляет опасность.
Так как же кислота может быть сильной и нежной? Ответ заключается в том, как химики определяют прочность кислоты. Кислотная прочность – это способность кислоты добавлять ион водорода к основным молекулам. Другим примером является выбор кислоты для очистки известковых отложений внутри медного чайника, отметил он. Мудрый домовладелец выбирает соляную кислоту, а не азотную кислоту, потому что хлорная часть хлористоводородной кислоты не нападает на меди, тогда как нитратная часть азотной кислоты растворяет чайник в беспорядке токсичных коричневых паров.
Многие современные ученые-химики считают, что самая сильная кислота в мире – карборановая. Это подтверждено результатами тщательных исследований. Данная кислота мощнее серной концентрированной более чем в миллион раз. Её феноменальным свойством является способность храниться в пробирке, которым не обладают многие другие вещества из упомянутого ряда. Химический состав, который считался самым едким, не мог сохраняться в стеклянной таре. Дело в том, что карборановая кислота обладает значительной химической стабильностью. Как и другие подобные ей вещества, при реакции с иными реагентами она жертвует им атомы водорода с зарядами. Однако оставшийся после реакции состав, хоть и имеет отрицательный заряд, но является очень устойчивым и не может действовать далее. Карборановая кислота имеет несложную формулу: H(CHB 11 Cl 11). Но добыть готовое вещество в обычной лаборатории непросто. Стоит отметить, что она кислее обычной воды более чем в триллиард раз. По словам изобретателя, данное вещество появилось в результате разработки новых химикалий.
Новые «сильные, но нежные» кислоты называются карбонатными кислотами. Секрет их силы двоякий. Самое главное, что карбонатная часть кислоты является чрезвычайно слабым основанием, слабее, чем фторсульфатная часть фторсерной кислоты, которая была предыдущим рекордным держателем для самой сильной кислоты. Во-вторых, карбораны обладают исключительной химической стабильностью.
По словам Рида, у них есть икосаэдрическое расположение одиннадцати атомов бора плюс один атом углерода, который, вероятно, является наиболее химически устойчивым кластером атомов во всей химии. Это означает, что карборановая часть кислоты не может участвовать в химии коррозии и разложения, которую показывают фторид и нитрат в плавиковой кислоте и азотной кислоте. В результате кислоты карборана могут добавлять ионы водорода к слабоосновным молекулам, не разрушая часто деликатные положительно заряженные молекулы, которые образуются.
Фтористоводородную, плавиковую и другие сильные кислоты список самых едких веществ содержит. Промышленные реагенты туда не входят. Однако всё же необходимо опасаться таких распространённых кислот, как серная, соляная, азотная и прочие. Не хотелось бы пугать кого-либо, но для осуществления посягательств на здоровье и умышленного уродования внешности используются, как правило, вещества именно из этого перечня.
Это и есть их сильные, но нежные качества, добавил Рид. Ни одна из этих положительно заряженных молекул не была «помещена в бутылку» при комнатной температуре раньше, потому что ранее используемые кислоты разлагали их. Сильные, но нежные карбонановые кислоты преодолевают эту трудность, позволяя химикам более внимательно рассмотреть важные молекулы, существование которых, как правило, мимолетно, сказал Рид. Подкисленные молекулы являются важными недолговечными промежуточными продуктами в огромном разнообразии катализируемых кислотой химических превращений, включая переваривание пищевых продуктов, улучшение бензина, образование полимера и синтез фармацевтических препаратов.
Интересным фактом является то, что среди жирных кислот, которые содержатся в продуктах питания, самой сильной является муравьиная. Она часто применяется для консервации овощей и в медицинских целях, но только в форме раствора.
Необходимо ещё раз сказать, что самой сильной кислотой является карборановая. Но на сегодняшний день необходимо больше опасаться веществ, которые используются в промышленности и быту. Химия – довольно полезная и сложная наука, но широкое производство несложных составов не требует особых знаний, а посему и кислоту добыть в достаточном количестве просто. Это создаёт повышенную опасность в случае неаккуратного обращения или реализации плохих намерений.
Насколько сильны кислоты карборана? Самый сильный из них, по крайней мере, в миллион раз сильнее, чем концентрированная серная кислота, и в сотни раз сильнее, чем предыдущий рекордсмен, фторсерная кислота. Концентрированная серная кислота уже более чем в миллиард раз сильнее разбавленной кислоты бассейна или кислоты в желудке. Кислотные среды, имеющие или превышающие кислотность карбонатных кислот, были достигнуты ранее добавлением пентафторида сурьмы к фторсерной кислоте, но эти смеси являются очень коррозионными и имеют другие ограничения.
Если говорить языком химии, то кислоты – это те вещества, которые проявляют способность отдачи катионов водорода, или же вещества, которые имеют возможность приема электронной пары в результате образования ковалентной связи. Однако в обычном разговоре под кислотой чаще всего понимают только те соединения, которые при образовании водных растворов дают избыток H30+. Наличие данных катионов в растворе придает веществу кислый вкус, возможность реагировать на индикаторы. В этом материале мы расскажем о том, какое вещество – самая сильная кислота, а также расскажем о других кислотных веществах.
Кислоты, которые являются такими сильными, называются суперкислотами, и они реагируют с углеводородами из нефти в процессе, называемом растрескиванием углеводородов. Это важный процесс повышения октановых уровней бензина. Новые кислоты могут стать очень важными для понимания и улучшения этого процесса, сказал Рид. Карборановые кислоты продвинули это поле еще дальше.
Наиболее известная сильная кислота
Есть много других молекул, реакции которых с традиционными кислотами беспорядочны и поэтому не очень полезны. Карборановые кислоты обеспечивают очень чистую кислотность без свирепости. Таким образом, должен быть возможен более чистый кислотный катализ реакций, важных для производства фармацевтических препаратов и нефтепродуктов.
Пентафторид сурьмы фтористоводородной кислоты (HFSbF5)
Для описания кислотности того или иного вещества существует показатель PH, который является отрицательным десятичным логарифмом концентрации ионов водорода. Для обычных веществ этот показатель находится в пределах от 0 до 14. Однако для описания HFSbF5, который называют еще “суперкислотой”, этот показатель не подходит.
Рид говорит: Наши исследования связаны с созданием молекул, которые никогда не были сделаны раньше. Карборановые кислоты позволяют нам это делать. Это истинная ценность этого исследования. Наука развивается, и в то же время студенты испытывают острые ощущения от открытия, поскольку они становятся учеными.
Университет Калифорнии, Риверсайд, является докторантным исследовательским университетом, живой лабораторией для новаторского исследования проблем, имеющих решающее значение для внутренней части Южной Калифорнии, государства и общин во всем мире. Сильная кислота определяется как значение рН, которое является силой водорода, что делает кислоту сильной. Однако значение рН не работает в порядке возрастания. Чем ниже значение рН, тем сильнее будет кислота. Шкала рН варьируется от 1 до раствора, значение рН которого меньше 7, рассматривается как кислоты, тогда как растворы с рН более 7 считаются основаниями.
Точных данных об активности данного вещества не существует, однако известно, что даже 55% раствор HFSbF5 почти в 1 000 000 сильнее концентрированной H2SO4, которая в обывательских умах считается одной из самых сильных кислот. Тем не менее, пентафторид сурьмы является достаточно редким реагентом, а само вещество создавалась лишь в лабораторных условиях. В промышленных масштабах оно не выпускается.
Список самых сильных кислот и их использование
Кислоты с величиной рН менее 1 считаются самыми сильными, а растворы, имеющие значение выше 13, считаются сильным основанием. Значение рН составляет 2 и считается одним из полезных кислот. Соль или сливки тартара, найденные в этом, развиваются естественным образом во время изготовления вина. Он смешивается с бикарбонатом натрия и коммерчески продается в качестве выпечки. Он используется при приготовлении пищи и обладает уникальным кислым вкусом.
Читайте также: Зев сомкнут при беременности
Это факт, что он является источником алмазов, найденных на пробке бутылки или ее нижней части. Это используется как органическое соединение, и оно производится с помощью всех живых организмов. Эти сладости предупреждают о них, информируя клиентов о том, что они могут вызвать раздражение рта. Лимон, как правило, содержится в лимонах и имеет значение рН. Обычно она содержится в пищу цитрусовых, и она также действует как промежуточное звено в цикле лимонной кислоты, которое происходит в метаболизме аэробных организмов, Это сильная и съедобная кислота, которая используется в еде и напитке на вкус, например, безалкогольные напитки и лимонады.
Карборановая кислота (H)
Еще одна суперкислота. H) – самая сильная кислота в мире из тех, которые допускаются к хранению в специальной посуде. Молекула вещества имеет вид икосаэдра. Карборановая кислота гораздо сильнее серной. Она способна растворить металлы и даже стекло.
Создано данное вещество в Калифорнийском университете Соединенных Штатов Америке при участии ученых из Новосибирского института каталитических процессов. Как сказал один из сотрудников американского университета, идеей создания служило стремление создать молекулы, ранее никому не известные.
Он добавляется в мороженое, где он действует как эмульгатор, который предотвращает выделение жиров. Он также действует как очищающий агент и может использоваться для удаления извести из испарителей и котлов. Он смягчает воду, что делает ее полезной при изготовлении моющих средств для стирки и мыла. Он не имеет запаха и может использоваться в косметических и диетических добавках.
Следовательно, он используется в широком спектре промышленных, а также отечественных продуктов. Серный также известен как сернистый; значение рН составляет 5 и это химическое соединение. Существует мало свидетельств того, что это существует в растворе, но оно существует в газовой фазе. Основаниями этого являются обычные анионы, бисульфат и сульфит. Это действует как восстановитель и дезинфицирующие средства. Они также действуют как мягкие отбеливатели и могут помочь тем материалам, которые уничтожаются хлорсодержащими отбеливателями.
Сила H) обусловлена тем, что она прекрасно отдает ион водорода. В растворах этого вещества концентрация данных ионов намного выше, чем в других. Другая же часть молекулы, после отдачи водорода включает в себя одиннадцать углеродных атомов, которые и образуют икосаэдр, который является достаточно стабильной структурой, повышая коррозионную инертность.
Значение рН составляет 5 и это минеральная кислота. Ингибитор ржавчины Пищевая добавка Используется в стоматологических продуктах Электролитный агент Диспергирующий агент Промышленный травитель Используется в домашних чистящих средствах. Это также кристаллическое твердое вещество, действует как восстановитель и имеет конъюгирующее основание.
Использование этой щавелевой кислоты включает следующее. Очистка и отбеливание Удаление ржавчины Сохраняется пчеловодами, используемыми в качестве митицида против клеща варроа, который является паразитом.
- Наносится на мраморные скульптуры для герметизации поверхности.
- Отбеливатель для дерева.
- Удаление черных пятен с целью проникновения воды.
Это значение рН 2 и, поскольку оно сильно, оно используется в белковых осадителях для клинической химии. Это также полезно, когда дело доходит до удаления бородавок.
Еще одной самой сильной кислотой является более знакомый нам фтористый водород. Промышленность выпускает ее в виде растворов, чаще всего сорока-, пятидесяти- или семидесятипроцентных. Своим названием вещество обязано плавиковому шпату, который служит сырьем для фтороводорода.
Данное вещество не имеет цвета. При растворении в H20 происходит значительное выделение теплоты. При небольших температурах HF способен образовывать слабые соединения с водой.
Он поглощает влагу из воздуха и представляет собой бесцветное кристаллическое твердое вещество. Он образует сироп и растворим в воде, когда он выделяется с высокой температурой. Это значение рН равно 0, и это бесцветная жидкость. Он используется для. Производство неорганических и органических нитратов Производство нитросоединений для удобрений Красители-промежуточные продукты Органические химические вещества Взрывчатые вещества. Если человек постоянно подвергается воздействию паров, это может вызвать химический пеномонит и хронический бронхит.
Вещество разъедает стекло и многие другие материалы. Для ее транспортировки используют полиэтилен. Очень хорошо реагирует с большинством металлов. Не вступает в реакции с парафином.
Достаточно токсична и оказывает наркотический эффект. При попадании внутрь может вызвать острое отравление, нарушение кроветворения, сбой в работе органов, нарушение в работе дыхательной системы.
Это бесцветная жидкость, которая при выпуске в воду отдает белые пары. Двумя другими названиями этой кислоты являются серная окись и серный ангидрид. Он широко используется в производстве химических веществ и взрывчатых веществ. Например, он используется при изготовлении синтетических моющих средств, медикаментов, промышленных красителей и пигментов, удобрений и т.д. длительное воздействие может оказывать негативное воздействие на здоровье и может сильно повредить организм человека.
Соляная кислота имеет значение рН. Это агрессивная и самая мощная кислота, которая в основном используется в лабораторных условиях. Образование этой кислоты осуществляют с помощью растворения хлористого водорода в воде. Он используется для многих вещей, таких как производство хлоридов, удобрений и умирающих. Другие виды использования кислоты включают текстиль, гальванизацию и изготовление резины. Если человек подвергается воздействию этой сильной соляной кислоты, то воздействие приведет к следующим вещам.
Оказывают токсического воздействие также и пары вещества, которые могут раздражать также кожу, слизистые оболочки, глаза. При попадании на кожу сперва вызывает раздражение, но очень быстро всасывается, что вызывает необходимость обращения к специалистам для проведения лечения. Имеет мутагенное свойство.
Хронический бронхит. Кислоты находятся в форме растворов, газов, жидкостей и твердых состояний, и он имеет кислотность и обладает способностью растворять металлы. Противоположностью кислотных растворов являются растворы, которые являются базовыми, которые имеют горький вкус и являются неряшливыми по своей природе. Чтобы узнать, является ли раствор кислой или щелочной, лакмусовая бумага используется для обозначения состояния раствора. Красная бумага лакмусовой бумажки меняет свой цвет на синий, когда он не поврежден кислотными растворами. Даже молоко содержит кислоту, известную как молочная кислота. Это помогает в создании йогурта. Витамин С является, естественно, кислой, что очень полезно для здоровья. Химическое название витамина С – аскорбиновая кислота. Если вы хотите очистить свои украшения, вымойте его мягким раствором кислоты.
- Раздражение глаз, носа и дыхания.
- Легочный отек.
- Коррозия слизистой оболочки.
- Тяжелые ожоги.
- Они переносят ионы водорода, когда их смешивают в воде.
Выше представлены список самых сильных кислот в мире по отношению к их значению рН.
Серная кислота (H2S04)
Мало еще какая кислота известна более, чем серная. Действительно, по объемам производства H2S04 является самой распространенной. Именно поэтому это самая опасная кислота в мире.
Вещество представляет собой сильную кислоту с двумя основами. Сера в соединении имеет высшую степень окисления (плюс шесть). Не имеет запаха и цвета. Чаще всего используется в растворе с водой или серным ангидридом.
Существует несколько способов получения H2S04:
- Промышленный метод (окисление диоксида).
- Башенный метод (получение с помощью оксида азота).
- Другие (основаны на получение вещества из взаимодействия диоксида серы с различными веществами, мало распространены).
Концентрированная H2SO4 очень сильная, однако и ее растворы представляют серьезную опасность. При нагревании представляет собой достаточно сильный окислитель. При взаимодействии с металлами происходит их окисление. При этом H2S04 восстанавливается до диоксида серы.
H2SO4 очень едкая. Она способна поражать кожу, дыхательные пути, слизистые оболочки и внутренние органы человека. Очень опасно не только попадание ее внутрь организма, но и вдыхание ее паров.
Муравьиная кислота (HCOOH)
Данное вещество представляет собой насыщенную кислоту с одной основой. Интересно, что, несмотря на свою силу, она используется как пищевая добавка. В нормальных условиях не имеет цвета, хорошо растворяется в ацетоне и легко смешивается с водой.
HCOOH опасна при высоких концентрация. С концентрацией меньше десяти процентов она оказывает лишь раздражающий эффект. При более высоких – способна разъедать ткани и многие вещества.
Концентрированная HCOOH при попадании на кожу вызывает очень сильный ожог, что вызывает серьезный болевой синдром. Пары вещества способны повредить глаза, органы дыхания и слизистые оболочки. Попадание ее внутрь вызывает серьезное отравление. Однако кислота в очень слабых концентрациях легко перерабатывается в организме и выводится из него.
При отравлениях метанолом в организме также образуется муравьиная кислота. Именно ее работа в данном процессе приводит к нарушениям зрения из-за повреждения зрительного нерва.
Данное вещество содержится в небольшом количестве во фруктах, крапиве, выделениях некоторых насекомых.
Азотная кислота (HNO3)
Азотная кислота является сильной кислотой с одной основой. Хорошо смешивается с H20 в различных пропорциях.
Данное вещество является одним из самых массовых продуктов химической промышленности. Существует несколько методов ее получения, однако чаще всего применяется окисление аммиака в присутствии платинового катализатора. Используется HNO3 чаще всего при производстве удобрений для сельского хозяйства. Кроме того, ее используют в военной сфере, при создании взрывчатки, в ювелирной промышленности, для определения качества золота, а также при создании некоторых лекарств (например, нитроглицерина).
Вещество очень опасно для человека. Пары HNO3 повреждают дыхательные пути и слизистые оболочки. Кислота, попавшая на кожу, оставляет после себя язвы, которые очень долго заживают. Также кожный покров приобретает желтый оттенок.
Под воздействием высокой температуры или света HNO3 распадается до диоксида азота, который является достаточно токсичным газом.
HNO3 не вступает в реакции со стеклом, поэтому именно этот материал используют для хранения вещества. Впервые кислота была получена алхимиком Джабиром.
Источник:
