「超盐酸」：修訂間差異
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'''超盐酸'''，Hyperhydrochloric Acid，分子式为(HCl)<sub>10</sub>，学名三乙亚氯烷基环丁亚氯烷。 | |||
== | == 工业生产 == | ||
超盐酸 | 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，通过卡车运输。由于各实验室的[[RP]]①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 == | ||
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]]②于公元前250年发现的。经[[《锑氏密集》]]③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，所以这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。 | |||
2007年，经[[万草园主]]④的研究和改良，提出了当今世界各地使用的方法——锑[[鉲]]⑤催化法，在实验室合成塔进行。其步骤为：在盛有γ-卡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）。 | |||
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）。 | |||
== 结构 == | |||
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]]⑥，超盐酸的结构如图4。 | |||
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]]⑦，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]]⑧”（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]]⑨。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]]⑩。 | |||
== 物理性质 == | |||
超盐酸的密度为2.0g/cm<sub>3</sub>，熔点-273.15K，沸点273.15K（标准大气压），常温常压下是粉红色的气体。经理论推测，纯的超盐酸是无味的，但目前合成的超盐酸具有芳香的气味，这可能是因为混有部分芳香烃（质子再结合导致）的缘故。 | |||
== 化学性质 == | |||
超盐酸是很强的质子酸，在水溶液中完全电离出180个氢离子（质子）和1个一百八十五中子合一百八十电子离子。该电离方程式如下： | |||
:(HCl)<sub>10</sub> <math>\rightleftharpoons</math> 180H<sup>+</sup> + [n<sub>185</sub>e<sub>180</sub>]<sup>180−</sup> | |||
经理论测算，超盐酸的酸性为[[魔酸]]⑪的3.451×10<sup>7</sup>倍，但由于条件的限制，目前在超盐酸的水溶液中并没有观测到(HCl)<sub>10</sub>分子。所以超盐酸被看作是真正的完全电离。 | |||
因为超盐酸中存在几乎裸露的质子和电子，它具有极强的氧化性和还原性，仅次于电极。其氧化还原的标准电极电势如下： | |||
:(HCl)<sub>10</sub> + 180e<sup>-</sup> <math>\rightleftharpoons</math> 90H<sub>2</sub> + [n<sub>185</sub>e<sub>180</sub>]<sup>180−</sup> | |||
:175D<sup>+</sup> + 5T<sup>+</sup> + 180e<sup>-</sup> <math>\rightleftharpoons</math> (HCl)<sub>10</sub> | |||
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]]⑫的严格控制。 | |||
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]]⑬”，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]]⑭”，判断其中的Cl为-5价，8/9的He为+1价，1/9的He为+2价。 | |||
:(HCl)<sub>10</sub> + 9He <math>\longrightarrow</math> He<sub>9</sub>Cl<sub>2</sub> + H<sub>2</sub> + 8HCl | |||
超盐酸能氧化氟气，生成氢气和黑色固体FCl。经测定，固态FCl为离子晶体F<sup>+</sup>Cl<sup>-</sup>，其晶体结构为氯化铯型。对于为什么在FCl中氟显正价目前众说纷纭。比较认同的解释是因为氟的电子亲合势小于氯，同时比氯少了3<sub>s</sub>、3p<sub>x</sub>、3p<sub>y</sub>和3p<sub></sub>z四个轨道的缘故。 | |||
:(HCl)<sub>10</sub> + 5F<sub>2</sub> <math>\longrightarrow</math> 5H<sub>2</sub> + 10FCl | |||
超盐酸具有极强的腐蚀性，能溶解Pt、Au和几乎所有的有机物，但是Cs单质却会在其中钝化，生成难溶的配合物Cs(HCl)<sub>10</sub>。因此超盐酸通常用Cs器皿盛装。 | |||
:(HCl)<sub>10</sub> + Cs <math>\longrightarrow</math> Cs(HCl)<sub>10</sub> | |||
== 生物活性 == | |||
没有确切证据表明超盐酸对生物体有任何的有害作用。但是据报道目前在人类的胃液里发现了[n<sub>185</sub>e<sub>180</sub>]<sup>180−</sup>。很有可能人类在利用微量的超盐酸消化，而不是所谓胃蛋白酶。这一发现证明了人体是一个精密协调的系统，可以合成很多自然界中难以合成的物质。同时这也说明了现代生物学理论有待修改。 | |||
== 用途 == | |||
超盐酸在工业上具有重大用途。超盐酸的年产量和年消耗量往往可以成为一个国家化学工业和其他工业发展繁荣程度的一种相当精确的指标。 | |||
超盐酸主要用于制造合成氯化物、正价的含氧化合物、正价的含氟化合物、稀有气体化合物等。同时可以作为铯单质冶炼时的保护剂。 | |||
医学上超盐酸被用于辅助治疗消化不良等症状，目前全世界各大医院的250个试验点正在进行临床第二期试验。如果试验成功，超盐酸将有望于2010年13月投入市场。这将给世界上百万受消化不良折磨的患者带来福音。 | |||
== 注释 == | |||
① RP，人品之意。因近期具有人品问题的人过多，大家说话时便简化为RPWT。 | |||
② 赵明毅，真名彭化流，代号超级理科生。原籍锑星，移居银河系太阳系地球亚洲中华人民共和国。著名的理论物理学家、理论化学家，21世纪诺贝尔物理奖、化学奖的看好者。由于该人在晚年迷信智慧心法学的小宇宙观，走到了科学的对立面，于2007年被咸蛋超人用破波击毁。赵明毅有句名言：“你们将为你们的无知和狂妄而流下悔恨的眼泪，而这些，我都将作为我科学事业道路上的绊脚石。”著有论文集《锑氏密集》、《超理百科》，自传《大锑赵明毅》、《锑王赵明毅》等。 | |||
③ 《锑氏密集》，赵明毅的论文集。囊括了赵明毅从史前到公元前1年（地球纪元）的所有研究成果，包括酸性的草木灰、碱性的酸雨、钠离子与二氧化碳的反应等等。该书全宇宙仅有3本，1本保存在锑星赵明毅故居，一本保存在地球中国北京百度贴吧，一本保存在地球中国北京圆明园（被英法联军焚毁）。 | |||
④ 万草园主，著名的化学家、辩论家，苏维埃传统化学的支持者。曾维护了pH的理论，坚持了真理。他发展了俄国化学家Александр Михайлович Бутлеров（阿列克萨得尔•米哈依洛维奇•布特列洛夫）提出的结构式，创造出布-万氏结构式。将有机化学中的诱导效应扩展到无机化学领域并成功建立了NH<sub>4</sub>Cl和Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>的分子模型。著有《夜读偶记》、《中学化学指南》等书。 | |||
⑤ 鉲，指卡元素，符号Ka，与钋元素同核异构。质子数平均值为84，相对原子质量平均值为250。原子结构特殊，超出量子力学解释范围，需量子超理学解释。卡元素的氧化态有+2、+3、+4、+6、+7和+8。卡单质有三种晶形，分别是α-卡、β-卡和γ-卡。卡元素性质活泼，主要以化合态存在于泰伯里亚矿中。“鉲”是“锎”的简化字，亦为卡元素的中文名称。 | |||
⑥ 布-万氏结构式，由A.M.Бутлеров提出并被万草园主发展的物质结构理论，成为当代苏派化学科学的主流。该术语由化学家ariosty提出。其主要内容是：一切物质由分子构成，分子内部各原子按照化合价数目比成键。 | |||
⑦ 量子超理学，赵明毅为解决卡元素原子结构而提出的物质结构理论，是对量子力学的补充与发展。其主要内容是：原子核在一定条件下分裂出质子和中子，分子内质子以强相互作用结合产生“魔键”，电子在质子云中高速运动。该理论在解释超盐酸结构时获得了极大的成功。 | |||
⑧ 魔键，一种神秘的化学键。与σ键、π键和δ键不同，魔键的本质是强相互作用而不是电磁相互作用。魔键理论的提出扩展了量子化学的内容，是量子超理学战胜量子化学的一次飞跃，并为其最终取代量子化学奠定了理论基础。 | |||
⑨ 质子轨道理论，PO，又称破理论。是赵明毅应用量子超理学对超盐酸模型的数学近似。其主要内容是：分子中的质子不是孤立的而是整体的，质子在分子中运动形成“质子云”，电子按照量子超理学统计规律在质子云中高速运动。 | |||
⑩ 沈括杯梦溪奖，古代中国的最高自然科学奖。设有数学奖、物理奖、化学奖、生物奖、天文奖和地理奖六大奖项。宋朝政府为纪念伟大的科学家沈括而设立。奖项名称因沈括的科学著作《梦溪笔谈》而得名（图8）。 | |||
⑪ 魔酸，超强酸的一种，由液态氟化氢与五氟化锑混合而成。魔酸是很强的质子酸，其酸性约为纯硫酸的1×10<sup>8</sup>倍。魔酸是究级版化尸水的第一候选（图9）。 | |||
⑫ 锑星标准APS-B0250，the Biology-250th Standard of Antimony Planet，锑星的第250号生物学标准，规定地球人在使用超盐酸进行氧化还原反应时一定要戴银手套或铜手套，以防触电。 | |||
⑬ 格旧书致知，旧文化运动的口号。2005年，万草园主发起旧文化运动，旨在普及苏派化学，宣传辩证唯物主义。其主要内容是：以书为据，特别是苏联和我国的旧书。 | |||
⑭ 诱导效应，是A.M.Бутлеров为解释“同一种元素为何在不同的有机物分子中表现出不同的性质”而提出的理论。其主要内容是：一种元素遇到另一种元素时的表现，必会受到第三元素的影响。万草园主将诱导效应应用于无机化学，解释了N<sub>2</sub>O各原子的化合价（端氮原子-3、中氮原子+5、氧原子-2）获得成功。万草园主还发现了诱导效应的实质，即“分子中各原子的化合价一定正负相间”。 | |||
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於 2011年12月18日 (日) 14:54 的修訂
超鹽酸，Hyperhydrochloric Acid，分子式為(HCl)10，學名三乙亞氯烷基環丁亞氯烷。
工業生產
超鹽酸是重要的化工產品，但是由於其實驗室合成的條件已相當苛刻，所以現在各大化工廠都是高額向化學實驗室分批收購，通過卡車運輸。由於各實驗室的RP①有所不同，送來的超鹽酸也有所不同，所以工業製品超鹽酸的濃度不高，質量也不甚好。
實驗室合成
超鹽酸的合成條件很苛刻，目前只有一種人工的實驗室合成方法，是由中國籍銻星裔的著名物理學家、化學家趙明毅②於公元前250年發現的。經《銻氏密集》③的記載，這個方法「得天獨厚，渾然天成，乃銻氏趙家之秘傳也」。但由於年代久遠，沒人知道他是否真正合成了超鹽酸，所以這趙明毅只被認為是發現了該方法而不是首次應用了該方法。
2007年，經萬草園主④的研究和改良，提出了當今世界各地使用的方法——銻鉲⑤催化法，在實驗室合成塔進行。其步驟為：在盛有γ-卡和銻單質的密閉容器中配製38%的氯化氫水溶液，小心把溫度升高到523.15K，壓強升高到500MPa，氯化氫分子會按10:1的比例化合成(HCl)10分子。該反應的機理如下：
① 2分子氯化氫在γ-鉲的催化下生成反-乙氯(III)烯（(E)-1λ3,2λ3-dichlorene），再加成1個HCl分子生成一氯代乙氯(III)烷（1λ3,2λ3-trichlorane）。
② 3分子一氯代乙氯(III)烷在銻單質的催化下形成四元氯環：三乙氯(III)烷基環丁氯(III)烷（tris(1λ3,2λ3-dichloranyl)-13,23,33,43-tetrachloretane）。（以下用R-代表乙氯(III)烷基）。
結構
超鹽酸是一個結構複雜的化合物，按照經典的布-萬氏結構式⑥，超鹽酸的結構如圖4。
但是這個模型很難解釋超鹽酸獨特的理化性質。因此，趙明毅運用了量子超理學⑦，成功的解釋了超鹽酸複雜的結構。實際上，超鹽酸在剛合成時成鍵的確如圖所示。但在合成後0.1s，氯原子核開始按照超理統計規律分裂，即每個氯原子核完全分裂成質子和中子。中子幾乎保持靜止，而180個質子則通過強相互作用形成了龐大介穩的p180結構，即趙明毅所說的「魔鍵⑧」（圖5）。其餘的180個電子在這個結構中高速運動，由於此時原子核事實上已經不存在，電子可以看作既在原子核中運動又在原子核外運動。趙明毅對超鹽酸結構的解釋被稱為質子軌道理論⑨。該理論很好地符合了實驗結果，因此趙明毅獲得了1098年的第一屆沈括杯夢溪化學獎⑩。
物理性質
超鹽酸的密度為2.0g/cm3，熔點-273.15K，沸點273.15K（標準大氣壓），常溫常壓下是粉紅色的氣體。經理論推測，純的超鹽酸是無味的，但目前合成的超鹽酸具有芳香的氣味，這可能是因為混有部分芳香烴（質子再結合導致）的緣故。
化學性質
超鹽酸是很強的質子酸，在水溶液中完全電離出180個氫離子（質子）和1個一百八十五中子合一百八十電子離子。該電離方程式如下：
- (HCl)10 $ \rightleftharpoons $ 180H+ + [n185e180]180−
經理論測算，超鹽酸的酸性為魔酸⑪的3.451×107倍，但由於條件的限制，目前在超鹽酸的水溶液中並沒有觀測到(HCl)10分子。所以超鹽酸被看作是真正的完全電離。
因為超鹽酸中存在幾乎裸露的質子和電子，它具有極強的氧化性和還原性，僅次於電極。其氧化還原的標準電極電勢如下：
- (HCl)10 + 180e- $ \rightleftharpoons $ 90H2 + [n185e180]180−
- 175D+ + 5T+ + 180e- $ \rightleftharpoons $ (HCl)10
由於其標準電極電勢高於地球人安全電壓36.0V，超鹽酸在氧化還原中的使用受到銻星標準APS-B0250⑫的嚴格控制。
超鹽酸能氧化氦氣，產生9273.15K的高溫，生成一種彩色熒光的液體。經趙明毅測定該產物為二氯化九氦，但其中氦的分數氧化數令他百思不得其解。2007年2月，萬草園主在經過了閉門29天的「格舊書致知⑬」，終於提出了He9Cl2的布-萬氏結構式（如圖6）。並根據「誘導效應⑭」，判斷其中的Cl為-5價，8/9的He為+1價，1/9的He為+2價。
- (HCl)10 + 9He $ \longrightarrow $ He9Cl2 + H2 + 8HCl
超鹽酸能氧化氟氣，生成氫氣和黑色固體FCl。經測定，固態FCl為離子晶體F+Cl-，其晶體結構為氯化銫型。對於為什麼在FCl中氟顯正價目前眾說紛紜。比較認同的解釋是因為氟的電子親合勢小於氯，同時比氯少了3s、3px、3py和3pz四個軌道的緣故。
- (HCl)10 + 5F2 $ \longrightarrow $ 5H2 + 10FCl
超鹽酸具有極強的腐蝕性，能溶解Pt、Au和幾乎所有的有機物，但是Cs單質卻會在其中鈍化，生成難溶的配合物Cs(HCl)10。因此超鹽酸通常用Cs器皿盛裝。
- (HCl)10 + Cs $ \longrightarrow $ Cs(HCl)10
生物活性
沒有確切證據表明超鹽酸對生物體有任何的有害作用。但是據報道目前在人類的胃液里發現了[n185e180]180−。很有可能人類在利用微量的超鹽酸消化，而不是所謂胃蛋白酶。這一發現證明了人體是一個精密協調的系統，可以合成很多自然界中難以合成的物質。同時這也說明了現代生物學理論有待修改。
用途
超鹽酸在工業上具有重大用途。超鹽酸的年產量和年消耗量往往可以成為一個國家化學工業和其他工業發展繁榮程度的一種相當精確的指標。
超鹽酸主要用於製造合成氯化物、正價的含氧化合物、正價的含氟化合物、稀有氣體化合物等。同時可以作為銫單質冶煉時的保護劑。
醫學上超鹽酸被用於輔助治療消化不良等症狀，目前全世界各大醫院的250個試驗點正在進行臨床第二期試驗。如果試驗成功，超鹽酸將有望於2010年13月投入市場。這將給世界上百萬受消化不良折磨的患者帶來福音。
註釋
① RP，人品之意。因近期具有人品問題的人過多，大家說話時便簡化為RPWT。
② 趙明毅，真名彭化流，代號超級理科生。原籍銻星，移居銀河系太陽系地球亞洲中華人民共和國。著名的理論物理學家、理論化學家，21世紀諾貝爾物理獎、化學獎的看好者。由於該人在晚年迷信智慧心法學的小宇宙觀，走到了科學的對立面，於2007年被鹹蛋超人用破波擊毀。趙明毅有句名言：「你們將為你們的無知和狂妄而流下悔恨的眼淚，而這些，我都將作為我科學事業道路上的絆腳石。」著有論文集《銻氏密集》、《超理百科》，自傳《大銻趙明毅》、《銻王趙明毅》等。
③ 《銻氏密集》，趙明毅的論文集。囊括了趙明毅從史前到公元前1年（地球紀元）的所有研究成果，包括酸性的草木灰、鹼性的酸雨、鈉離子與二氧化碳的反應等等。該書全宇宙僅有3本，1本保存在銻星趙明毅故居，一本保存在地球中國北京百度貼吧，一本保存在地球中國北京圓明園（被英法聯軍焚毀）。
④ 萬草園主，著名的化學家、辯論家，蘇維埃傳統化學的支持者。曾維護了pH的理論，堅持了真理。他發展了俄國化學家Александр Михайлович Бутлеров（阿列克薩得爾•米哈依洛維奇•布特列洛夫）提出的結構式，創造出布-萬氏結構式。將有機化學中的誘導效應擴展到無機化學領域並成功建立了NH4Cl和Fe3O4的分子模型。著有《夜讀偶記》、《中學化學指南》等書。
⑤ 鉲，指卡元素，符號Ka，與釙元素同核異構。質子數平均值為84，相對原子質量平均值為250。原子結構特殊，超出量子力學解釋範圍，需量子超理學解釋。卡元素的氧化態有+2、+3、+4、+6、+7和+8。卡單質有三種晶形，分別是α-卡、β-卡和γ-卡。卡元素性質活潑，主要以化合態存在於泰伯里亞礦中。「鉲」是「鐦」的簡化字，亦為卡元素的中文名稱。
⑥ 布-萬氏結構式，由A.M.Бутлеров提出並被萬草園主發展的物質結構理論，成為當代蘇派化學科學的主流。該術語由化學家ariosty提出。其主要內容是：一切物質由分子構成，分子內部各原子按照化合價數目比成鍵。
⑦ 量子超理學，趙明毅為解決卡元素原子結構而提出的物質結構理論，是對量子力學的補充與發展。其主要內容是：原子核在一定條件下分裂出質子和中子，分子內質子以強相互作用結合產生「魔鍵」，電子在質子云中高速運動。該理論在解釋超鹽酸結構時獲得了極大的成功。
⑧ 魔鍵，一種神秘的化學鍵。與σ鍵、π鍵和δ鍵不同，魔鍵的本質是強相互作用而不是電磁相互作用。魔鍵理論的提出擴展了量子化學的內容，是量子超理學戰勝量子化學的一次飛躍，並為其最終取代量子化學奠定了理論基礎。
⑨ 質子軌道理論，PO，又稱破理論。是趙明毅應用量子超理學對超鹽酸模型的數學近似。其主要內容是：分子中的質子不是孤立的而是整體的，質子在分子中運動形成「質子云」，電子按照量子超理學統計規律在質子云中高速運動。
⑩ 沈括杯夢溪獎，古代中國的最高自然科學獎。設有數學獎、物理獎、化學獎、生物獎、天文獎和地理獎六大獎項。宋朝政府為紀念偉大的科學家沈括而設立。獎項名稱因沈括的科學著作《夢溪筆談》而得名（圖8）。
⑪ 魔酸，超強酸的一種，由液態氟化氫與五氟化銻混合而成。魔酸是很強的質子酸，其酸性約為純硫酸的1×108倍。魔酸是究級版化屍水的第一候選（圖9）。
⑫ 銻星標準APS-B0250，the Biology-250th Standard of Antimony Planet，銻星的第250號生物學標準，規定地球人在使用超鹽酸進行氧化還原反應時一定要戴銀手套或銅手套，以防觸電。
⑬ 格舊書致知，舊文化運動的口號。2005年，萬草園主發起舊文化運動，旨在普及蘇派化學，宣傳辯證唯物主義。其主要內容是：以書為據，特別是蘇聯和我國的舊書。
⑭ 誘導效應，是A.M.Бутлеров為解釋「同一種元素為何在不同的有機物分子中表現出不同的性質」而提出的理論。其主要內容是：一種元素遇到另一種元素時的表現，必會受到第三元素的影響。萬草園主將誘導效應應用於無機化學，解釋了N2O各原子的化合價（端氮原子-3、中氮原子+5、氧原子-2）獲得成功。萬草園主還發現了誘導效應的實質，即「分子中各原子的化合價一定正負相間」。