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美发现碳硼烷酸将来可用于多种化学反应
2004.11.26   点击378次

美国每日科学网站11月22日刊登了一篇题为《一种新酸可能在将来用于多种化学反应》的文章,编译如下:

加利福尼亚大学的研究人员发现了世界上最强的酸,令人惊奇的是,它同时也是最温和的酸。这种酸在改善汽油质量、开发聚合材料以及药品开发等过程中可能发挥重要作用。

一种酸怎么会既强又温和呢?答案就在于化学家对酸的强度的定义。酸的强度是酸在碱性分子中加入氢离子的能力。另一方面,酸的腐蚀性又与其负电荷的特性有关。

例如,此项研究报告的作者之一、加利福尼亚大学化学教授克里斯托弗·里德发现,氢氟酸(化学式为HF)能溶解玻璃,因为在氢与氧原子发生反应的同时,这种酸中的氟会与玻璃中的硅原子发生反应。

这种新的“既强又温和”的酸名叫碳硼烷酸,其强度来自两个方面。最特殊的一点是,其碳硼烷部分是一种极弱的碱,比氟磺酸的氟硫酸盐部分还弱。在发现碳硼烷酸之前,氟磺酸是已知强度最大的酸。其次,碳硼烷有非比寻常的化学稳定性。

其11个硼原子和1个碳原子排列成20面体,里德说,这可能是化合物中化学性质最为稳定的原子组合。这意味着这种酸的碳硼烷不会有氢氟酸和硝酸中的氟和硝酸根所表现出的腐蚀性。其结果是碳硼烷酸可以在弱碱分子中加入氢离子,而不会破坏由此形成的往往很脆弱的正电荷结构。里德补充说,这就是这种酸既强又温和的实质。

此类强酸被称作超酸,它们与石油中的碳氢化合物发生的反应叫做烃裂化。这对提高汽油的辛烷含量非常重要。里德说,这种新酸对于理解和改进该过程可能十分重要。

碳硼烷酸是一种清洁的酸。因此可以实现生产药物和石化产品所需的催化反应。里德和他的研究小组还想在氙原子中加入氢离子,“因为从来没有人这样做过”,氙是一种对酸反应惰性极强的元素。