超强酸的研究历史

人们对酸的认识是逐渐加深的。硫酸、盐酸、硝酸，被称为三大强酸，它们可以腐蚀我们日常生活中见到的很多物质。而王水则是由一份浓硝酸和三份浓盐酸混合而成，即使是“总要闪光”的金子在王水里也要“香消玉殒”。所以在很长的一段时间内，人们认为王水就是酸中之王，是最强的酸了。

　　直到上世纪60年代左右，一代新的超强酸诞生了：美国加利福尼亚大学的Olah G A教授和他的学生偶然发现了一种奇特的溶液，是由氢氟酸（HF）或氟磺酸（HFSO3）与五氟化锑（SbF5）按不同比例组成的混合物，也叫氟锑酸，氢氟酸中氟离子（F−）与亲氟的五氟化锑生成具有八面体稳定结构的六氟化锑阴离子（SbF6−），使质子能够“自由”移动， 因而具有极强的酸性。氟锑酸的酸性通常是纯硫酸的成千上万倍，酸性强度随两种成分的比例而不同，是史上最强的混酸。直到此时，人们才知道其实王水并不是最强的酸，还有比它更强的酸，这就是超强酸（当时叫魔酸）。

　　超强酸的发现极具戏剧性：1966年圣诞前，Olah G A教授的学生偶然将一支圣诞蜡烛放入到他们配置的氢氟酸-五氟化锑混合酸液中，竟然惊奇的发现蜡烛溶解了，然后立即做出了酸性等一系列相关测试，发现蜡烛居然已经分解，溶液中没有任何蜡烛成分，这如同将铁丢入酸中产生了氢气和酸化铁一般的化学反应，因此也发现了它们的酸性强的令人难以置信，0lah G A教授这一发现为他1994年获得诺贝尔化学奖奠定了基础。自从0lah G A教授和他的学生发现超强酸以后，各国学者相继研究出多种新的超强酸，并且明确定义超强酸为比100%浓硫酸更强的酸，用Hammett指数H0来定量表征酸强度：100%的浓硫酸H0值为-11.8，H0值小于-11.8的酸为超强酸。按不同比例混合而成的氢氟酸-五氟化锑混合酸强度最高的H0值可达-20以下（即酸强度比100%硫酸高108倍）。迄今发现的液体超强酸都具有另外一个特性，即强腐蚀性，也就是强氧化性。尤其是酸性极强的氟锑酸，能腐蚀很多物质，几乎覆盖整个元素周期表。

超强酸的应用领域

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。比如正丁烷，在超强酸的作用下，可以发生碳氢键的断裂，生成氢气，也可以发生碳碳键的断裂，生成甲烷，还可以发生异构化生成异丁烷，这些都是普通酸催化剂做不到的。可以预料，随着这些超强酸的相继问世，化学和化学工业将会迅速走进新时代。

　　液体超强酸的极强腐蚀性和危险性大大限制了它的实际应用，近20年来，对固体超强酸（如ZrO2-SO42-、TiO2-SO42-、Nafion，杂多酸、SbF5/Al2O3等）的研究开发和应用一直是国内外化学化工领域的热点课题，利用固体超强酸无腐蚀、无污染的优势及其高催化性能实现现代化学工业、制药工业的清洁化、绿色化成为学术界致力追求的目标。但目前已开发出来的固体超强酸仍存在各种缺陷，如ZrO2-SO42-、TiO2-SO42-酸强度不稳定，易吸附空气中的水分而导致酸强度显著降低为非超强酸；Nafion、杂多酸酸强度不是很高（仅仅略高于100%浓硫酸），且价格极为昂贵；SbF5/Al2O3仍具有腐蚀性且强酸中心易流失等，目前还没有开发出真正具备产业化价值的固体超强酸。