超盐酸:修订间差异
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[[File:座式超盐酸合成塔.png|frame|left|座式超盐酸合成塔]] | [[File:座式超盐酸合成塔.png|frame|left|座式超盐酸合成塔]] | ||
====锑 | ====锑锎催化法==== | ||
2007年,经[[万草园主]]的研究和改良,提出了当今世界各地使用的方法——锑[[鉲]]催化法,在实验室合成塔进行。其步骤为:在盛有γ- | 2007年,经[[万草园主]]的研究和改良,提出了当今世界各地使用的方法——锑[[鉲|锎]]催化法,在实验室合成塔进行。其步骤为:在盛有γ-锎和锑单质的密闭容器中配制38%的氯化氢水溶液,小心把温度升高到523.15K,压强升高到500MPa,氯化氢分子会按10:1的比例化合成(HCl)<sub>10</sub>分子。该反应的机理如下: | ||
① 2分子氯化氢在γ- | ① 2分子氯化氢在γ-锎的催化下生成反-乙氯(III)烯((E)-1λ<sup>3</sup>,2λ<sup>3</sup>-dichlorene),再加成1个HCl分子生成一氯代乙氯(III)烷(1λ<sup>3</sup>,2λ<sup>3</sup>-trichlorane)。 | ||
[[File:超盐酸合成1.svg]] | [[File:超盐酸合成1.svg]] | ||
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[[File:超盐酸合成2.svg|upright=1.0]] | [[File:超盐酸合成2.svg|upright=1.0]] | ||
====太阳能催化法==== | ====太阳能催化法==== | ||
近日,科学家又发现一种特殊的三乙亚氯烷基环丁亚氯烷制取方式。科学家们将250mol氯化氢缓缓通入一大容积的圆底烧瓶,并将烧瓶暴露在意大利的阳光下。经过约3.153×10^7s,反应完成。圆底烧瓶内出现25mol的三乙亚氯烷基环丁亚氯烷。制取时务必注意,该反应不可用螺纹盖玻璃小瓶代替圆底烧瓶,否则反应速率会大大降低,甚至无法进行。经进一步研究,用加利福利亚的阳光替代意大利的阳光,反应时间可以缩短近一半(1.7×10^7s)。该制备方法的优势在于免去了锑和 | 近日,科学家又发现一种特殊的三乙亚氯烷基环丁亚氯烷制取方式。科学家们将250mol氯化氢缓缓通入一大容积的圆底烧瓶,并将烧瓶暴露在意大利的阳光下。经过约3.153×10^7s,反应完成。圆底烧瓶内出现25mol的三乙亚氯烷基环丁亚氯烷。制取时务必注意,该反应不可用螺纹盖玻璃小瓶代替圆底烧瓶,否则反应速率会大大降低,甚至无法进行。经进一步研究,用加利福利亚的阳光替代意大利的阳光,反应时间可以缩短近一半(1.7×10^7s)。该制备方法的优势在于免去了锑和锎的催化,但需要耗费大量时间,因此未被广泛采用。<br /> | ||
新合成的超盐酸往往混有HCl杂质,人们通常利用二者沸点不同而将其分离纯化。<br /> | 新合成的超盐酸往往混有HCl杂质,人们通常利用二者沸点不同而将其分离纯化。<br /> | ||
====水银催化法==== | ====水银催化法==== | ||
第67行: | 第67行: | ||
由于超盐酸会在强锑场环境下与水发生以下剧烈反应,因此对于超盐酸的水溶液的实验必须在弱锑场环境下和无锑场环境下进行,反应会生成高氯酸和大量氢气: | 由于超盐酸会在强锑场环境下与水发生以下剧烈反应,因此对于超盐酸的水溶液的实验必须在弱锑场环境下和无锑场环境下进行,反应会生成高氯酸和大量氢气: | ||
:<math>\rm (HCl)<sub>10</sub>+ 40H_2O \rightarrow 10HClO<sub>4</sub>+ 80H_2\uparrow</math> | :<math>\rm (HCl)<sub>10</sub> + 40H_2O \rightarrow 10HClO<sub>4</sub> + 80H_2\uparrow</math> | ||
== 化学性质 == | == 化学性质 == | ||
超盐酸的化学性质繁多,下面仅列出最主要的部分。若欲查看更加前沿的超盐酸的理论研究,请移步本词条末关于超盐酸前沿性质研究的栏目。 | 超盐酸的化学性质繁多,下面仅列出最主要的部分。若欲查看更加前沿的超盐酸的理论研究,请移步本词条末关于超盐酸前沿性质研究的栏目。 | ||
第102行: | 第102行: | ||
====还原性==== | ====还原性==== | ||
超盐酸在电-质子隔离膜([[锑化鉲]])的作用下可直接还原碱金属化合物为单质。在约100~150K的温度条件下,超盐酸可以被碱金属(Cs除外)氧化,生成负氧化态的碱金属化合物,如[[超盐酸钠]](Cl<sub>10</sub>Na<sub>10</sub>)等。 | 超盐酸在电-质子隔离膜([[锑化鉲|锑化锎]])的作用下可直接还原碱金属化合物为单质。在约100~150K的温度条件下,超盐酸可以被碱金属(Cs除外)氧化,生成负氧化态的碱金属化合物,如[[超盐酸钠]](Cl<sub>10</sub>Na<sub>10</sub>)等。 | ||
===腐蚀性=== | ===腐蚀性=== | ||
超盐酸具有极强的腐蚀性,能溶解Pt、Au、V等和几乎所有的有机物: | 超盐酸具有极强的腐蚀性,能溶解Pt、Au、V等和几乎所有的有机物: | ||
第145行: | 第145行: | ||
<span style="color:rgb(51,51,51);font-size:14px;line-height:24px;"> | <span style="color:rgb(51,51,51);font-size:14px;line-height:24px;"> | ||
(1)氧酸H₂OO₃[[File:Bc5974ec54e736d1fc942d7d93504fc2d4626993.png|left]] <span style="color:rgb(51,51,51);font-size:14px;line-height:24px;">机理很简单,利用了氧</span><span style="color:rgb(51,51,51);font-size:14px;line-height:24px;">酸的质子化,但是其对用于超盐酸合成的催化剂Ka-Sb合金的腐蚀严重。</span><span style="color:rgb(51,51,51);font-size:14px;line-height:24px;"><br /> | (1)氧酸H₂OO₃[[File:Bc5974ec54e736d1fc942d7d93504fc2d4626993.png|left]] <span style="color:rgb(51,51,51);font-size:14px;line-height:24px;">机理很简单,利用了氧</span><span style="color:rgb(51,51,51);font-size:14px;line-height:24px;">酸的质子化,但是其对用于超盐酸合成的催化剂Ka-Sb合金的腐蚀严重。</span><span style="color:rgb(51,51,51);font-size:14px;line-height:24px;"><br /> | ||
(2)催化量的超盐酸高 | (2)催化量的超盐酸高锎+铯单质(反应进行后期加入)<span style="color:rgb(51,51,51);font-size:14px;line-height:24px;">反应生成氢气与铯离子,并且能有效钝化可能存在的少量超盐酸,是一种比较安全的方法。</span> | ||
<span style="color:rgb(51,51,51);font-size:14px;line-height:24px;"><br /> | <span style="color:rgb(51,51,51);font-size:14px;line-height:24px;"><br /> | ||
(3)定量的超氢氧化钠(钾,等等)+锑场</span> | (3)定量的超氢氧化钠(钾,等等)+锑场</span> | ||
<span style="color:rgb(51,51,51);font-size:14px;line-height:24px;">反应放出的大量的热足以使溶液剧烈沸腾,利用锑场控制热量将杂质全部蒸出,留下纯度很高的NaH<sub>9</sub>Cl<sub>10</sub>晶体。</span> | |||
<span style="color:rgb(51,51,51);font-size:14px;line-height:24px;">反应放出的大量的热足以使溶液剧烈沸腾,利用锑场控制热量将杂质全部蒸出,留下纯度很高的NaH<sub>9</sub>Cl<sub>10</sub>晶体。</span> </span></span> | |||
===σ配位=== | ===σ配位=== | ||
<span style="color:rgb(51,51,51);font-size:14px;line-height:24px;">[[File:D0503afae6cd7b89bf35a6f6072442a7d8330ec4.png|thumb|left]]<span style="color:rgb(51,51,51);font-size:14px;line-height:24px;">TDTC的三条乙氯基容易弯曲,因此在定量地失去7个质子时,末端氯的负电荷较为集中,因此可以作为一个很好的三齿配体,可以作为构成正八面体或正四面体的的一个面(会略有畸变)。</span> | <span style="color:rgb(51,51,51);font-size:14px;line-height:24px;">[[File:D0503afae6cd7b89bf35a6f6072442a7d8330ec4.png|thumb|left]]<span style="color:rgb(51,51,51);font-size:14px;line-height:24px;">TDTC的三条乙氯基容易弯曲,因此在定量地失去7个质子时,末端氯的负电荷较为集中,因此可以作为一个很好的三齿配体,可以作为构成正八面体或正四面体的的一个面(会略有畸变)。</span> </span> | ||
====正八面体型==== | ====正八面体型==== | ||
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(2)奇盐酸:分子式(HCl)<sub>1000</sub>.用极盐酸根替换超盐酸里所有的氯,即得到奇盐酸。其酸性仍接近于超盐酸差不多。室温下呈柔软固体,熔点27.74°C,沸点约3871°C。<br /> | (2)奇盐酸:分子式(HCl)<sub>1000</sub>.用极盐酸根替换超盐酸里所有的氯,即得到奇盐酸。其酸性仍接近于超盐酸差不多。室温下呈柔软固体,熔点27.74°C,沸点约3871°C。<br /> | ||
(3)魔盐酸:分子式(HCl)<sub>10000</sub>.将1×10^25分子的奇盐酸置于特制圆底烧瓶内,置于撒哈拉的阳光下。同时向原地烧瓶内有规律地定时通入液态 | (3)魔盐酸:分子式(HCl)<sub>10000</sub>.将1×10^25分子的奇盐酸置于特制圆底烧瓶内,置于撒哈拉的阳光下。同时向原地烧瓶内有规律地定时通入液态锎,以制造锑场(研究表明,锑场对于魔盐酸的合成催化效果并不理想)。经过2.50×10^7s左右,方可制得约38分子的魔盐酸。由于制出的量极少,无法进行准确的测量。科学家们估计,魔盐酸的熔点约60°C,沸点约5000°C。<br /> | ||
(4)终盐酸:分子式(HCl)<sub>100000</sub>.这是科学家目前制出的最高阶的超盐酸衍生物,目前科学家已制得大约25分子的终盐酸,妥善保存在世界各地实验室中的小螺纹盖玻璃瓶中。据估算,其熔点约100°C,沸点约7000°C。<br /> | (4)终盐酸:分子式(HCl)<sub>100000</sub>.这是科学家目前制出的最高阶的超盐酸衍生物,目前科学家已制得大约25分子的终盐酸,妥善保存在世界各地实验室中的小螺纹盖玻璃瓶中。据估算,其熔点约100°C,沸点约7000°C。<br /> | ||
(5)虚盐酸:目前停留在假想阶段。理论上,利用终盐酸合成是可行的。但条件极其苛刻,因而未能制取。据科学家推算,其熔点约150°C,室温下应当是固体。这种盐酸由于六魔键极难产生,所以目前无法制造。科学家还推测,倘若将一定量的终盐酸放入圆底烧瓶,不断通入气态 | (5)虚盐酸:目前停留在假想阶段。理论上,利用终盐酸合成是可行的。但条件极其苛刻,因而未能制取。据科学家推算,其熔点约150°C,室温下应当是固体。这种盐酸由于六魔键极难产生,所以目前无法制造。科学家还推测,倘若将一定量的终盐酸放入圆底烧瓶,不断通入气态锎,将它置于锑星的光照下,持续约10^25s,可以合成1分子的虚盐酸。 | ||
== 注释 == | == 注释 == | ||
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