資源簡介 強酸、超強酸有哪些相傳,江湖上有一種神奇的物質——化骨水,它能夠把人類的血肉之軀和最堅韌的兵器化于無形。在科學不斷前行的過程中,人們不斷地發明出越來越強大,也越來越恐怖的化骨水——超級強酸。從化尸粉到硫酸在金庸小說《鹿鼎記》里,韋小寶在皇宮里用化尸粉化掉了小太監小桂子的尸體,小說里這樣描述道:“(韋小寶)倒了些藥末,撒在尸身傷口之中……只聽得小桂子尸身的傷口中嗤嗤發聲,升起淡淡煙霧,跟著傷口中不住流出黃水,煙霧漸濃,黃水也越流越多,發出又酸又焦的臭氣,眼見尸身的傷口越爛越大。尸身肌肉遇到黃水,便即發出煙霧,慢慢地也化為水,連衣服也是如此?!毕麥缫粋€人如此簡單,真使人有點毛骨悚然。?那么,這種化人于無形的化尸粉真的存在嗎?其實,在科技不發達的古代,這種神奇的化尸粉并不存在。而到了今天,神奇的化學家已經研制出比化尸粉厲害千百倍的化骨水了。什么樣的東西才能把人體腐蝕掉?最早、最有名的就是三強酸——硫酸、硝酸、鹽酸,其中有代表性的就是濃硫酸,它具有強大的腐蝕性,民間常常有向仇家潑濃硫酸毀容的事情發生。濃硫酸為什么能毀容呢?因為濃硫酸具有極強的吸水能力,當它碰到含有氫和氧的物質時,濃硫酸就把這些物質中的氫和氧湊成水吸取出來。而皮肉的細胞一般是碳水化合物組成的,有碳、有氫、有氧,當遭遇到濃硫酸后,氫和氧就會乖乖跑出來,湊成水被濃硫酸吸走。之后,被濃硫酸打劫后的皮肉就只剩下碳,呈黑色了。濃硫酸中的酸根離子也很厲害,它和其它物質發生反應的能力很強,可以與一些人體的有機物反應,使人體面目全非。這樣一來,人的皮肉不就完蛋了?除此之外,硝酸也可以腐蝕我們日常生活中見到的很多物質,鹽酸的腐蝕能力則較差一些。硫酸、硝酸、鹽酸都是在中世紀西方煉金術士手中誕生的,由于它們具有相當強的溶解金屬的能力,備受煉金術士們的推崇。說起來,煉金術士可是化學這門學科的開山鼻祖,他們試驗各種方法提煉長生不老的金丹,連大科學家牛頓都對煉金術迷戀不已。長生不老的金丹從來就沒有煉成過,不過,種瓜得豆,煉金術士嘗試出了很多實驗方法,都為后來的化學家所繼承,他們提煉出來的很多新的化合物,也對人類社會的發展做出了很大貢獻。話說回來,硫酸最多也就是毀毀皮肉,不可能把人完全化掉。另外,硫酸對諸如黃金這樣不活潑的金屬更是無可奈何的,那么有沒有能夠溶解黃金的化金水呢?王水稱霸江湖化金水還真的有。不過化金水仍然是由煉金術士首先發現的。公元800年左右,波斯一名簡稱叫哈楊的煉金術士將食鹽與硫酸混合到一起時發現了鹽酸,后來,他將鹽酸與硝酸混合在一起發明了能夠溶解黃金的王水。所謂“王水”,也叫“王酸”。這“王水”可真的不得了,它確實是一種連黃金都能溶解的水。雖然王水的兩個組成部分——鹽酸與硝酸,單獨都無法溶解黃金,但它們聯合起來卻可以溶解黃金。那個波斯煉金術士確實是個天才,把兩大強酸相配,終于造就了一代酸王。王水是按1:3的比例將濃硝酸與濃鹽酸混合后配成的混合酸。當金屬浸入王水中,先是金屬外層原子的電子被濃硝酸拉跑了,使金屬原子帶上了正電。然后鹽酸中帶負電的氯離子立刻撲上去,與金屬離子結合在一起,形成了易溶的化合物。如此這般,金子就是這么一點點被王水剝蝕并溶解掉的。王水的這種能力常被過去的珠寶商用來偷取顧客的金首飾。當顧客拿著金首飾到珠寶商那清洗時,黑心的珠寶商用王水作為清洗液,可想而知,雖然金首飾會煥然一新,但也會被王水“扒掉幾層皮”。清洗的金首飾多了,王水中積累的金離子被還原后,就是一錠金子。此法偷金子真是神不知鬼不覺!濃硝酸與濃鹽酸的混合比例當然不一定是1:3,只是1:3的比例時腐蝕黃金等金屬的能力最強。而如果反過來,把濃硝酸與濃鹽酸按3:1的比例混合,則王水就變成了逆王水。逆王水同樣具有超強的腐蝕性。白銀是王水無法啃動的硬骨頭,但逆王水就可以把白銀等金屬溶解掉。王水和逆王水可謂天生一對雙煞,有它們聯手,天底下它們溶解不了的金屬剩不下幾個了。但王水和逆王水并不是包打天下的豪杰,它們對鉭等少數金屬卻無可奈何,并且對石蠟等碳氫化合物和玻璃等無機物也無能為力。有沒有既可以溶解金屬,又可以溶解石蠟和玻璃的全能強酸呢?魔酸橫空出世王水雖然足以令人恐懼,但為什么對普通的石蠟和玻璃卻無計可施呢?原來石蠟是幾種高級烷烴的混合物,其分子結構很穩定,王水和逆王水根本都無法對其產生化學反應,所以無計可施。另外,王水對巖石等無機物也只能望而興嘆,這足以說明王水的溶解功力仍然有限,所謂“王”水,無非是“山中無老虎,猴子稱霸王”罷了。時間在流逝,千年歲月倏忽而過,誰是真正的山中老虎、一代酸王呢?雖然科學在隆隆向前發展,但科學家的技藝卻沒能突破千年之前的煉金術士。直到上世紀60年代,一代新的超強酸誕生了——不過這種超強酸的構成太不大眾化了,需要我們費點腦筋才能記住——1966年圣誕前,美國的歐拉教授的學生偶然將一支圣誕蠟燭放入到氟磺酸-五氟化銻混合液中,驚奇地發現蠟燭竟然溶解了,歐拉教授立即做出了一系列相關測試,發現蠟燭居然已經分解,溶液中沒有任何蠟燭成分。原來,由氟磺酸與五氟化銻(油狀液體)按不同比例混合后,得到的溶液就像獲得了魔法一樣,不但可以將金、銀、鉑等極不活潑的金屬溶解,還會把玻璃化掉。更可怕的是,它還能迅速溶解烷烴類的有機物,連蠟燭放進這種溶液中都很快就不見了蹤影。這種超強酸一問世,就被冠上了“魔酸”的稱號。魔酸可以溶解盛放王水的玻璃容器,一般的塑料也會被它化掉。所以為了尋找盛放魔酸的容器,人們犯了難。后來人們終于找到了一種能夠在魔酸攻擊下巋然不動的材料——聚四氟乙烯,魔酸才算是有了棲身之所。魔酸不僅腐蝕性讓王水望塵莫及,就連酸性也非常強大。當氟磺酸和五氟化銻以最合適的比例混合時,魔酸的酸性竟然達到了純硫酸酸性的1千萬倍!1994年,制造出魔酸的科學家因為對超強酸的研究而獲得了的諾貝爾化學獎。強中更有強中手魔酸已經如此厲害,難道還有比它更兇悍的超強酸?有,最強的酸要比魔酸還強10億倍!它與魔酸的配料類似,只是用氟化氫代替了氟磺酸,另一種配料還是五氟化銻,形成的酸叫氟銻酸。氟銻酸也是歐拉教授苦心研究的結果,與魔酸算是同胞兄弟。氟銻酸不僅可以溶解各種金屬,還會與玻璃、沙石,甚至泥土等劇烈反應,幾乎可以溶解所有有機物(某幾種有機物除外)。比如一種叫做正丁烷的有機物,分子結構的主干由四個碳原子連成一線,是很穩定的有機物,但遇到氟銻酸,會立刻繳械投降,被分解成氫氣和甲烷。如果韋小寶懷揣一小瓶氟銻酸(當然需要用聚四氟乙烯塑料裝著),遇到敵人,撒上幾滴,就會馬上在敵人身上腐蝕出幾個透心窟窿,并且會很快擴大。如果全身都撒上一些,一具碩大的人體,頃刻間即化為無形,這可真正是恐怖的化骨水!韋小寶的化尸粉最后還會剩下一灘黃水,而這化骨水可以讓尸體完全無影無蹤!魔酸和氟銻酸兄弟倆的腐蝕性為何會這么強?原來氟磺酸、五氟化銻和氟化氫各自的腐蝕性本來就很強,搭配組合成魔酸和氟銻酸后,腐蝕性簡直天下無敵!它們腐蝕金屬的方式,其實與王水類似,但魔酸和氟銻酸中的氟化物是個邪派高手,它的氟離子可以與各種金屬離子結合,生成更容易溶解的物質,也就是說,當魔酸和氟銻酸攻擊金的時候,一個金原子剛被五氟化銻氧化,就被氟離子馬上變成了易溶的化合物,這個速度要比氯離子快多了。這樣把金表面的原子一層層地“咬”下來,使金很快地被溶解。更厲害的是,魔酸兄弟倆的氟離子不但會與金屬結合,甚至還能與玻璃中的硅結合,生成四氟化硅,而四氟化硅居然是氣體!我們知道,玻璃的主要成分是硅酸鹽,所以,玻璃一遇到魔酸兄弟,很快就變成一縷青煙,消失得無影無蹤了。氟銻酸不僅腐蝕性冠絕當世,酸性之強也令人匪夷所思,它的酸性在最強的時候,是魔酸的10億倍!是純硫酸的2×10的19次方倍!它們之所以酸性如此強,是因為在其它酸中,氫離子和別的物質像情侶一樣手拉手地在一起,而它們的氫離子有很多簡直就是單個的質子,極其活潑,極易與有機物或堿性物質發生反應,因此賦予了這兄弟倆超強的酸性。當有機物遇到魔酸兄弟時,魔酸兄弟手中的氫離子與有機物中的碳和氫都可以結合生成氣體,所以對碰到的有機物一概通吃,于是蠟燭、生物體之類的有機物在魔酸兄弟面前,簡直不堪一擊。超級“奪命法寶”魔酸和氟銻酸之所以魔力如此之強,與它們都含氟很有關系,氟離子增進了它們的氧化性和酸性。說起氟,那才是真正的超級奪命物質。氟是一種呈淡黃色的氣體,它是天然化學元素中最活躍的,幾乎能與任何物質發生反應,氟在受熱的情況下,可以與包括金、鉑等惰性金屬在內的所有金屬劇烈反應,即使是自然界最無活力的惰性氣體如氖、氙、氪與氡等等,氟都能與之產生反應,生成化合物。氟遇到有機物時,反應更是劇烈得無法控制,甚至會引起燃燒和爆炸。如果韋小寶用氟來對付敵人,那么他噴出氟后,就得趕快跑,否則敵人身體爆炸也會把他炸傷。即使氟變成氟離子,也極活潑,很容易與別的物質結合。氟銻酸中,就是氟離子與五氟化銻結合成了穩定的原子團,從而讓氫離子游離出來,變得極活潑,使氟銻酸的酸性極強。而氟離子與金屬氧化物的快速結合,會讓氟銻酸的腐蝕性增強??梢哉f,由氟組成的化合物不少都有強烈的腐蝕性,以氫氟酸為例,它就是一種可怕的化骨水,人的身體與氫氟酸接觸后,氟離子不斷滲透到深層組織,與體內鈣、鎂離子結合,造成人體脫鈣,甚至于侵蝕骨骼與肌肉,造成骨骼組織變黑壞死。估計人攝入1.5克氫氟酸就可能立即死亡。制造魔酸的氟磺酸,也是一種含氟的強酸,同樣有極強的刺激性和腐蝕性,揮發出的氣體能嚴重刺激眼睛、皮膚和呼吸系統,造成極其嚴重的灼傷,濺到皮膚上會讓皮膚瞬間變成焦炭。正是由于氟的性質太活潑,幾乎能與所有物質發生反應,使得歷史上科學家對氟的分離實驗,成為化學元素發現史上最為悲壯的一頁。自1813年以來的幾十年中,有許多化學家為分離氟元素而獻身。由此可見,氟才是超級恐怖的化骨物質。酸的“左右手”人有一雙手,酸的厲害之處也在于它有兩只手:左手是酸性,右手是腐蝕性。各種酸中,這兩只手的作用并不是相同的,有的是“左撇子”,就是說酸性強的,腐蝕性不一定很強,這兩種性質并不成同比關系。酸性強弱,主要看酸中的氫離子的含量和活潑性,氫離子含量越大,越活潑,酸性就越強。像濃硫酸的酸性已經很強了,但魔酸的酸性是它的上千萬倍,氟銻酸又超過魔酸10億倍,可見氟銻酸的酸度有多大!之所以這些酸有如此超強的酸性,不但氫離子含量大,而且這些酸中氫離子特別自由,不受約束,因此酸性就特別強。而腐蝕性的強弱,主要看酸中酸根離子的攻擊力的大小。有些酸中,主要是酸根離子與金屬或是化合物發生氧化反應,像濃硫酸等酸類;王水中則是氯離子和硝酸根聯合發起攻擊,因此才能把金給溶掉;而魔酸和氟銻酸之所以腐蝕性最強,是因為氟離子和五氟化銻的聯手,而氟離子的攻擊性更強。各種酸的酸性和腐蝕性有很大差別:鹽酸的酸性不弱,但它的腐蝕性卻比濃硫酸差遠了,鹽酸濺到身上,只要馬上沖洗,就不會有太大問題,它算是酸中的“左撇子”。而魔酸和氟銻酸,不但酸性極強,而且腐蝕性也是酸中之王,屬于左右手都能搏擊的高手,所以武功蓋世,是真正的化骨水。由于超強酸具有的特性,因此它們備受化學家的青睞。但超強酸的極強腐蝕性和危險性卻又讓科學家發怵,它們經常把各種設備腐蝕掉,就像帶著一群狼去打獵一樣,實在令人望而生畏!所以超強酸無法得到廣泛應用。但工業生產中經常要用到酸,有沒有酸性極強,而腐蝕性很小的酸呢?獨臂“劍客”這種酸還真有!2004年,美國加州大學的研究者合成出了另一種形式的超強酸,這種酸的奇特之處是酸性超強,但腐蝕性卻很小,非常溫和。這種新的“既強又溫和”的超強酸名叫“碳硼烷酸”。它的酸度是濃硫酸的百萬倍,但腐蝕性卻微不足道,跟鹽酸差不多,連銅都腐蝕不了。所以這名叫碳硼烷酸的超強酸就像武俠小說中的獨臂“劍客”,雖然只有一只“左手”,但依然從容取勝。碳硼烷酸并不是混合酸,它的腐蝕性如此低,原因在于它本身體形巨大,是由20多個原子組成的碩大的原子團,形狀像個圓球。在碳硼烷酸中,它的氫離子很活潑,使它的酸性很大,但它的其他部分則是原子量巨大的碳硼烷離子,幾乎不會與其他物質結合,也沒有什么氧化性,因此碳硼烷酸的腐蝕性相當低。傳統的石油化工、精細化工和合成藥物工業中常常使用傳統的酸作催化劑,但一般的液體酸腐蝕性強、污染嚴重,且難以回收或再生使用,已不適應未來綠色化工的發展潮流。而碳硼烷酸獨特的性質正好可以成為無污染的酸催化劑,實現傳統高污染行業向綠色化工工藝轉型。超強酸的吸星大法在金庸小說《笑傲江湖》里,日月神教教主任我行會一種吸星大法的武功,可以把別人的功力吸來為自己所用。在強酸里面,也有一種酸,它雖然沒有氫離子,但它會吸星大法,可以把別的物質中的氫拿來為己所用,成為強酸中的超強酸。更讓人稱奇的是,這種酸與眾不同,是固體的,并且是一種不含氫的固體酸。酸不都是液體嗎?固體也叫酸?簡直聞所未聞!而且不含氫還能算是酸嗎?要知道,氫離子是酸性的代表,一種化合物中自由的氫離子含量越多,這種物質的酸性就越強。沒有氫離子怎么會是酸呢?并且還是超強酸?你可真別把固體超強酸不當酸,它是超強酸中的高高手。這種固體超強酸的獨門絕技就在于,它雖然沒有自己的氫離子,但卻可以在反應中迅速吸取含氫化合物中氫原子的電子,產生了大量的氫離子。這是典型的吸星大法。通過這種方式,固體超強酸獲得了極強的酸性,可以達到純硫酸的十倍甚至萬倍。不過,這位超強酸中的高高手處世低調,平時如果周圍沒有含氫化合物,它就會平和地呆在那里,對周圍物質沒有腐蝕性,也沒有污染。真所謂“靜如處子,動如脫兔”。正因為固體超強酸不腐蝕設備、后續處理簡單、很少污染環境的特性,在未來的綠色化工工藝中會大顯身手。說了一大堆強酸、超強酸,其中有可以稱作化骨水的魔酸兄弟,也有頗具王者風范的碳硼烷酸和固體超強酸,誰是酸中的霸主呢?每人心中自有評說吧。 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