1頤1的SbF5·HSO3F超強酸的發現,重新點燃了人們對強酸研究的興趣之火。迄今為止,化學家們又找到了多種新的超強酸。不僅有液體超強酸,如HF·SbF5·HSO3F等;還有固體超強酸,如SbF6·SO2ZrO、SbF5·HSO3F·A12O3等。它們都具有與1頤1的SbF5·HSO3F溶液相似的性質。
從成分上看,超強酸都是由兩種或兩種以上的化合物組成的,且都含有氟元素。它們的酸性強得令人不可思議,真不愧是酸中的“巨魔”。例如超強酸HF·SbF5的“摩爾比”為1頤0郾3時,其酸性強度是濃硫酸的1億倍;當其“摩爾比”為1頤1時,其酸性強度約為濃硫酸的10億倍。它們是強酸家族的新秀,也是名副其實的超級明星,王水在它們麵前隻是“小巫見大巫”了。
由於超強酸的酸性和腐蝕性強得出奇,因此過去在化學領域中一些極難或根本無法實現的化學反應,在超強酸的條件下便能異常順利地完成了。
對於超強酸為什麼能使正丁烷發生上述化學反應,其詳細反應機理至今也不清楚。
過去,化學界是用瑞典化學家阿侖尼烏斯的“電離理論”來定義酸和堿的。根據這一理論,把酸定義為“電離時生成的陽離子全部是氫離子的化合物”,把堿定義為“電離時生成的陰離子全部是氫氧根離子的化合物”。在已發現的幾種超強酸中,有的根本就不含氫元素,因此無法電離出氫離子來,既然如此,也就不能用阿侖尼烏斯的電離理論來認識超強酸了。這樣,人們又想到了路易斯的“電子對理論”。根據路易斯的理論,酸是其分子或離子在反應過程中能夠接受電子對的物質,堿則是其分子或離子含有可以配給電子對的物質。不過,超強酸又與能用路易斯理論解釋的一般酸不同。一般酸都是一種化合物,而超強酸都是由兩種或兩種以上的化合物組成的,且都含有氟元素。那麼,究竟什麼樣的兩種化合物可以組合成超強酸,組合是否有一定的規律,超強酸還能有多少新成員……這些都是未知數。
凡是學過化學的人都知道結構決定性質。超強酸為什麼具有如此特殊的化學性質,它們的結構有什麼顯著特征,也有待於人們進行深入的探索。
現在已知的幾種超強酸,除了可以做催化性能極高的酸性催化劑以及做有機化合物和無機化合物的質子化試劑外,在其他領域裏還有哪些應用,這方麵的謎也藏得很深很深,等待著人們去發現。
石油氣為何能變成橡膠呢
我們手中拿一塊橡膠,就會感到它是具有彈性、韌性和強度高的物質。正因為橡膠有這種優良的性質,幾乎每一個工業部門都需要橡膠製品,甚至很多生活製品也離不開它。隨著工業的飛速發展,對橡膠的需要越來越廣泛,天然橡膠已不能滿足人們的需要,人們便開始探索獲取橡膠的新方法。從19世紀開始,人們經過許多次科學實驗,逐漸認識橡膠是碳氫化合物,由丁二烯和異戊二烯分子所組成。
既然橡膠能夠分解成單體的丁二烯分子和異戊二烯分子,那麼在一定溫度和壓力的條件下,將異戊二烯分子和丁二烯分子聚合就可以生成合成橡膠,也就是人造橡膠。我國現在已經能夠生產氯丁橡膠、丁腈橡膠、丁鈉橡膠、丁苯橡膠等各種合成橡膠。
人們從生產實踐中,發現石油氣體中含有良好的製造橡膠的原料。
從石油中提煉出汽油以後,其中餘下一部分蒸餾氣體,我們叫它石油氣。
石油氣是含有各種有機碳氫化合物的氣體。石油氣再經過高溫裂解、分離提純,就能得到製造合成橡膠的各種氣體:如乙烯、丁烯、丁烷、異丁烯、異戊烯、戊烯、異戊烷等等。乙烯在一定的條件下與水分子作用,可以合成乙醇,兩個醇分子脫去水分子就生成丁二烯。丁烯和丁烷在高溫下經過化學反應,同樣可以生成了二烯。本二烯經過聚合就能變成丁鈉橡膠。而丁二烯與苯乙烯共聚又能生成丁苯橡膠。丁二烯與丙烯腈共聚,則生成丁腈橡膠。
同樣,異戊烷和異戊烯通過高溫裂解,可以生成異戊二烯;異戊二烯聚合就生成了異戊橡膠。現從石油氣中可以提煉多種合成橡膠的原料。可見,合成橡膠不僅充分利用了豐富的石油工業資源,而且還具有比天然橡膠更優越的耐磨、耐寒、耐油、耐酸等性能。如丁苯橡膠比天然橡膠更耐磨;氯丁橡膠有極好的耐曲撓性能,可防火、耐酸、耐油;丁腈橡膠耐油性能更好……因此,合成橡膠是工農業生產、國防、科學研究十分需要的材料。