超盐酸:修订间差异
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== 工业生产 == | == 工业生产 == | ||
超盐酸是重要的化工产品,但是由于其实验室合成的条件已相当苛刻,所以现在各大化工厂都是高额向化学实验室分批收购,通过特别的镀铯卡车运输。由于各实验室的[[RP]]有所不同,送来的超盐酸也有所不同,所以工业制品超盐酸的浓度不高,质量也不甚好。 | [[File:运输超盐酸的镀铯卡车.png|frame|left|运输超盐酸的镀铯卡车]] | ||
超盐酸是重要的化工产品,但是由于其实验室合成的条件已相当苛刻,基本无法工业化生产,所以现在各大化工厂都是高额向化学实验室分批收购,通过特别的镀铯卡车运输。由于各实验室的[[RP]]有所不同,送来的超盐酸也有所不同,所以工业制品超盐酸的浓度不高,质量也不甚好。 | |||
== 实验室合成 == | == 实验室合成 == | ||
[[File:立式超盐酸合成塔.png|frame|立式超盐酸合成塔]] | |||
超盐酸的合成条件很苛刻,目前只有一种人工的实验室合成方法,是由中国籍锑星裔的著名物理学家、化学家[[赵明毅]]于公元前250年发现的。经《[[锑氏秘集]]》的记载,这个方法“得天独厚,浑然天成,乃锑氏赵家之秘传也”。但由于年代久远,没人知道他是否真正合成了超盐酸,所以赵明毅只被认为是发现了该方法而不是首次应用了该方法。 | 超盐酸的合成条件很苛刻,目前只有一种人工的实验室合成方法,是由中国籍锑星裔的著名物理学家、化学家[[赵明毅]]于公元前250年发现的。经《[[锑氏秘集]]》的记载,这个方法“得天独厚,浑然天成,乃锑氏赵家之秘传也”。但由于年代久远,没人知道他是否真正合成了超盐酸,所以赵明毅只被认为是发现了该方法而不是首次应用了该方法。 | ||
[[File:座式超盐酸合成塔.png|frame|left|座式超盐酸合成塔]] | |||
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-鉲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: | 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-鉲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-鉲的催化下生成反-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)。 | ① 2分子氯化氢在γ-鉲的催化下生成反-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]] | |||
② 3分子一氯代乙氯(III)烷在锑单质的催化下形成四元氯环:三乙氯(III)烷基环丁氯(III)烷(tris(1λ<sup>3</sup>,2λ<sup>3</sup>-dichloranyl)-1<sup>3</sup>,2<sup>3</sup>,3<sup>3</sup>,4<sup>3</sup>-tetrachloretane)。(以下用R-代表乙氯(III)烷基)。 | ② 3分子一氯代乙氯(III)烷在锑单质的催化下形成四元氯环:三乙氯(III)烷基环丁氯(III)烷(tris(1λ<sup>3</sup>,2λ<sup>3</sup>-dichloranyl)-1<sup>3</sup>,2<sup>3</sup>,3<sup>3</sup>,4<sup>3</sup>-tetrachloretane)。(以下用R-代表乙氯(III)烷基)。 | ||
[[File:超盐酸合成2.svg|upright=1.0]] | |||
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。 | 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。 | ||
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== 结构 == | == 结构 == | ||
[[File:超盐酸的布-万氏结构式.svg|frame|left|超盐酸的布-万氏结构式]] | |||
超盐酸是一个结构复杂的化合物,按照经典的[[布-万氏结构式]],超盐酸的结构如图4。 | 超盐酸是一个结构复杂的化合物,按照经典的[[布-万氏结构式]],超盐酸的结构如图4。 | ||
[[File:超盐酸中魔键的形成过程.png|frame|超盐酸中魔键的形成过程]] | |||
但是这个模型很难解释超盐酸独特的理化性质。因此,赵明毅运用了[[量子超理学]],成功的解释了超盐酸复杂的结构。实际上,超盐酸在刚合成时成键的确如图所示。但在合成后0.1s,氯原子核开始按照超理统计规律分裂,即每个氯原子核完全分裂成质子和中子。中子几乎保持静止,而180个质子则通过强相互作用形成了庞大介稳的p<sub>180</sub>结构,即赵明毅所说的“[[魔键]]”(图5)。其余的180个电子在这个结构中高速运动,由于此时原子核事实上已经不存在,电子可以看作既在原子核中运动又在原子核外运动。赵明毅对超盐酸结构的解释被称为[[质子轨道理论]]。该理论很好地符合了实验结果,因此赵明毅获得了1098年的第一届[[沈括杯梦溪化学奖]]。 | 但是这个模型很难解释超盐酸独特的理化性质。因此,赵明毅运用了[[量子超理学]],成功的解释了超盐酸复杂的结构。实际上,超盐酸在刚合成时成键的确如图所示。但在合成后0.1s,氯原子核开始按照超理统计规律分裂,即每个氯原子核完全分裂成质子和中子。中子几乎保持静止,而180个质子则通过强相互作用形成了庞大介稳的p<sub>180</sub>结构,即赵明毅所说的“[[魔键]]”(图5)。其余的180个电子在这个结构中高速运动,由于此时原子核事实上已经不存在,电子可以看作既在原子核中运动又在原子核外运动。赵明毅对超盐酸结构的解释被称为[[质子轨道理论]]。该理论很好地符合了实验结果,因此赵明毅获得了1098年的第一届[[沈括杯梦溪化学奖]]。 | ||
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由于其标准电极电势高于地球人安全电压36.0V,超盐酸在氧化还原中的使用受到[[锑星标准APS-B0250]]的严格控制。 | 由于其标准电极电势高于地球人安全电压36.0V,超盐酸在氧化还原中的使用受到[[锑星标准APS-B0250]]的严格控制。 | ||
[[File:二氯化九氦.png|frame|left|二氯化九氦]] | |||
[[File:二氯化九氦的布-万氏结构式.svg|frame|二氯化九氦的布-万氏结构式]] | |||
超盐酸能氧化氦气,产生9273.15K的高温,生成一种彩色荧光的液体。经赵明毅测定该产物为[[二氯化九氦]],但其中氦的分数氧化数令他百思不得其解。2007年2月,万草园主在经过了闭门29天的“[[格旧书致知]]”,终于提出了He<sub>9</sub>Cl<sub>2</sub>的布-万氏结构式(如图6)。并根据“[[诱导效应]]”,判断其中的Cl为-5价,8/9的He为+1价,1/9的He为+2价。 | 超盐酸能氧化氦气,产生9273.15K的高温,生成一种彩色荧光的液体。经赵明毅测定该产物为[[二氯化九氦]],但其中氦的分数氧化数令他百思不得其解。2007年2月,万草园主在经过了闭门29天的“[[格旧书致知]]”,终于提出了He<sub>9</sub>Cl<sub>2</sub>的布-万氏结构式(如图6)。并根据“[[诱导效应]]”,判断其中的Cl为-5价,8/9的He为+1价,1/9的He为+2价。 | ||