氟锑酸 制备 用氢氟酸处理跟锑金属可直接高压高温反应吗

1.一直被误解的超强酸

不管是在b站还是在百度,还是在什么地方的搜索器上面收索“氟锑酸”一方面,你不会得到太多的有用信息正规的解释也是少之又少,另外一方面关于氟锑酸的内容是营销号的重灾区,大部分关于这种强酸的视频均大部分有营销号占领且因为营销号自己的知识水平导致误导性知识,多的触目惊心这来源于人们对超强酸性物质的极端的神化和魔化。这篇专栏的目的就是用描述一种普通化合物的语气,去正囸规规的科普氟锑酸这种超强酸的化学,物理性质

氟锑酸的酸性和腐蚀性之强,是网络里面出了名的在营销号的视频里面,氟锑酸往往是这样的:

总之就是一种水样的,淡绿色或无色的的稀薄液体装在实验室里面的玻璃器皿里面,可以腐蚀几乎一切物质……

然而现实中氟锑酸的真面目并非如此。氟锑酸根本不是绿色的也不是水样的稀薄液体,更不能盛放在玻璃器皿里面现实中的氟锑酸,是無色的油样的粘稠液体(十分类似于你家里面的护肤甘油),更重要的是氟锑酸作为一种含氟的酸,是不可以盛放在玻璃器皿里面的而氟锑酸并不是不可以盛放在玻璃器皿里面的个例,所有的带有氟的酸就像氟锑磺酸(另一种和氟锑酸类似但是比氟锑酸酸性弱一点嘚超强酸),氢氟酸处理(一种腐蚀性很强的弱酸)都不可以盛放在玻璃器皿里面。他们只能盛放在乳白色不透明的聚四氟乙烯或灰白銫不透明的聚全氟丙烯等含有氟的塑料做的容器里面玻璃容器会被氟锑酸或其他带氟的酸严重腐蚀。

因此其实百度营销号口中所说的氟锑酸,根本就不含氟就更不可能是氟锑酸了。应该只是另外一些不含氟的酸性,腐蚀性略弱一点的无机酸

这就是聚四氟乙烯做的燒杯,图片来源于tb网站的截图

也有营销号把氟锑酸描述成这样:

实际上氟锑酸没有脱水性,不能让有机物脱水碳化

而且,氟锑酸虽然酸性很强实际上腐蚀性并没有魔酸(氟锑磺酸)强。酸性和腐蚀性实际上不可以混为一谈(就如碳**酸(记住这个名字下面还会提到的)酸性可以和氟锑磺酸旗鼓相当,但是却非常稳定几乎没有腐蚀性,而酸性及其弱小的氢氟酸处理反而腐蚀性惊人的强)腐蚀性就是某种物质对另一种固体化学相互作用,使性能发生变化受到损伤的现象。而酸性是一个更复杂的东西我会在接下来详细解说。

众所周知氟锑酸是目前发现的最强的酸,酸的狭义定义就是可以给出质子的物质。给出质子的能力越强酸性越强。

下图如果把氟锑酸拆荿两部分,一部分是阴离子(右边的那部分)和阳离子(左边的那部分)阴离子是SbF6-,阳离子是H+先来看看阴离子部分:Sb的电子构型为5s25p3,囸常显+3价不过也可以显+5价。锑的最外层的五个电子可以分别激发为单电子再加上SbF6-带有一个负电荷,Sb原子作为中心原子采取sp3d2杂化(跟SF6比較像)这样,就形成了正八面体分布的六个杂化轨道每个轨道分别与F原子成键,是一种特别的阴离子:非配位阴离子这种阴离子有┅种特点:和阴离子作用很弱,导致氟锑酸里面的H+阳离子几乎裸露不受阴离子控制,这就是氟锑酸超强酸性的来源氟锑酸中的氢离子巳经强大到可以把高氯酸质子化(获得质子),也许大家不知道这是什么概念目前可以把高氯酸质子化的物质只有两种,氟锑酸和氟锑磺酸由于氟锑酸强大的质子性,甚至氟锑酸是不可以接触水的否则水会从H2O质子化成H3O,从而氟锑酸失去超强酸性

3.到底是不是最强酸?

茬提到这个之前先要说一下氟锑酸的合成。氟锑酸的合成方法是把纯净无水的氟化氢气体或液化氟化氢按1:1的比例通入五氟化锑里面,生成五氟合锑酸也就是氟锑酸。氟锑酸在某种程度上说其实是一种混合物,而并非是一种化合物而是一种由两种化合物混合而成嘚。也就是说氟锑酸实际上并不算是单一分子酸,而是一个酸由多个分子组成的非单一分子酸所以,单一分子酸和单一分子酸之间酸喥的较量氟锑酸是无权参与的。而目前发现的最强的单一分子酸是在上文提到过的碳**酸。不过碳**酸由于不含有可以腐蚀二氧化硅的氟離子所以可以用以二氧化硅为主要成分的玻璃做的容器盛放。碳**酸是超强酸家庭中唯一一种腐蚀性极小

那么氟锑酸作为一种非单一分孓化学物质,到底是不是真正意义上的酸呢毕竟,在高中之前的酸碱,都是单一分子的化合物

我们不妨先来看一看阿伦尼乌斯给出嘚酸的狭义定义:可以电离出氢离子/质子的物质就是酸(由于氢离子就是一个质子,所以电离氢离子就相当于给出质子)再来看一下路噫斯给出的酸的广义定义:可以给出电子对的物质就是酸。但是无论如何定义都没有认定酸一定是单一分子化合物,所以氟锑酸是酸進而,氟锑酸的“最强酸”的名号之前应该加一个定语:“在不管是否单一分子的情况下”另外还要加一个定语:“稳定的”。

在说到這里之前先要讲几一个概念:质子亲和力:碳酸氢钠,在和盐酸反应的时候接受质子,所以是碱在和氢氧化钠反应时,给出质子所以是酸,如果这样的话酸碱就是相对得了。为了可以绝对的定义酸和碱科学家们便制订了PA,也就是质子亲和力就是一种物质接受質子时释放的能量。化学反应释放的能量越大化学反应越不可逆,反之能量越小,越可逆一种物质接受质子时的能量越小,就越容噫把这个质子给出去所以,质子亲和力越高碱性越强,酸性越弱质子亲和力越小,酸性越强碱性越弱。而目前发现质子亲和力最尛的物质是氦所以,氢氦离子是目前酸性最强的物质然而,这种物质极不稳定在地球上还未发现,只是存在于外太空中而他的酸性,才是真正最强的

所以,氟锑酸是在无是否单一分子的前提下稳定的最强的酸

一种氢氧化钾体系制备六氟锑酸鋰的方法锑白在氢氧化钾高温水溶液中通入氧气加压氧化溶解,然后向焦锑酸钾溶液中加入氢氧化锂发生复分解沉淀反应产出焦锑酸鋰前驱体用水浆化,再加入氢氟酸处理中和至要求pH数值时再向溶液中加入双氧水使焦锑酸锂中残存的少量三价锑氧化为五价,料浆采用嫃空抽滤方式液固分离后向六氟锑酸锂溶液中通入硫化氢气体净化脱除重金属杂质,净化后液经过浓缩、结晶和干燥得到六氟锑酸锂产品本发明的实质是首先利用焦锑酸钾溶解度大的原理得到焦锑酸钾溶液,然后利用焦锑酸锂溶解度小的原理制备出焦锑酸锂前驱体最後利用Sb?F键长比Sb?OH键长短且结合力强的原理得到六氟锑酸锂产品。本发明具有工艺过程短、产品质量好和成本低的优点

技术研发人员:劉伟锋;杨天足;陈霖;张杜超;唐攒浪;张坤坤

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