从化尸粉到硫酸
那么,这种化人于无形的化尸粉真的存在吗?
其实,在科技不发达的古代,这种神奇的化尸粉并不存在。而到了今天,神奇的化学家已经研制出比化尸粉厉害千百倍的化骨水了。
什么样的东西才能把人体腐蚀掉?最早、最有名的就是三强酸——硫酸、硝酸、盐酸,其中有代表性的就是浓硫酸,它具有强大的腐蚀性,民间常常有向仇家泼浓硫酸毁容的事情发生。
浓硫酸为什么能毁容呢?因为浓硫酸具有极强的脱水性,当它碰到含有氢和氧的物质时,浓硫酸就把这些物质中的氢和氧凑成水吸取出来。而皮肉的细胞一般是碳水化合物组成的,有碳、有氢、有氧,当遭遇到浓硫酸后,氢和氧就会乖乖跑出来,凑成水被浓硫酸吸走。之后,被浓硫酸打劫后的皮肉就只剩下碳,呈黑色了。
话说回来,硫酸最多也就是毁毁皮肉,不可能把人完全化掉。另外,硫酸对诸如黄金这样不活泼的金属更是无可奈何的,那么有没有能够溶解黄金的化金水呢?
王水称霸江湖
王水是浓盐酸(HCl)和浓硝酸(HNO₃)按体积比3:1组成的混合物。当金属浸入王水中,先是金属外层原子的电子被浓硝酸拉跑了,使金属原子带上了正电。然后盐酸中带负电的氯离子立刻扑上去,与金属离子结合在一起,形成了易溶的化合物。如此这般,金子就是这么一点点被王水剥蚀并溶解掉的。
浓盐酸与浓硝酸的混合比例当然不一定是3:1,只是3:1的比例时腐蚀黄金等金属的能力最强。而如果反过来,把浓盐酸与浓硝酸按1:3的比例混合,则王水就变成了逆王水。
有没有既可以溶解金属,又可以溶解石蜡和玻璃的全能强酸呢?
魔酸横空出世
时间在流逝,千年岁月倏忽而过,谁是真正的山中老虎、一代酸王呢?虽然科学在隆隆向前发展,但科学家的技艺却没能突破千年之前的炼金术士。
直到上世纪60年代,一代新的超强酸诞生了——不过这种超强酸的构成太不大众化了,需要我们费点脑筋才能记住——1966年圣诞前,美国的欧拉教授的学生偶然将一支圣诞蜡烛放入到氟磺酸-五氟化锑混合液中,惊奇地发现蜡烛竟然溶解了,欧拉教授立即做出了一系列相关测试,发现蜡烛居然已经分解,溶液中没有任何蜡烛成分。
原来,由氟磺酸与五氟化锑(油状液体)按不同比例混合后,得到的溶液就像获得了魔法一样,不但可以将金、银、铂等极不活泼的金属溶解,还会把玻璃化掉。更可怕的是,它还能迅速溶解烷烃类的有机物,连蜡烛放进这种溶液中都很快就不见了踪影。这种超强酸一问世,就被冠上了“魔酸”的称号。
魔酸不仅腐蚀性让王水望尘莫及,就连酸性也非常强大。当氟磺酸和五氟化锑以最合适的比例混合时,魔酸的酸性竟然达到了纯硫酸酸性的1千万倍!
1994年,制造出魔酸的科学家因为对超强酸的研究而获得了的诺贝尔化学奖。
强中更有强中手
氟锑酸不仅可以溶解各种金属,还会与玻璃、沙石,甚至泥土等剧烈反应,几乎可以溶解所有有机物(某几种有机物除外)。比如一种叫做正丁烷的有机物,分子结构的主干由四个碳原子连成一线,是很稳定的有机物,但遇到氟锑酸,会立刻缴械投降,被分解成氢气和甲烷。
更厉害的是,魔酸兄弟俩的氟离子不但会与金属结合,甚至还能与玻璃中的硅结合,生成四氟化硅,而四氟化硅居然是气体!我们知道,玻璃的主要成分是硅酸盐,所以,玻璃一遇到魔酸兄弟,很快就变成一缕青烟,消失得无影无踪了。
氟锑酸不仅腐蚀性冠绝当世,酸性之强也令人匪夷所思,它的酸性在最强的时候,是魔酸的10亿倍!是纯硫酸的2×10的19次方倍!它们之所以酸性如此强,是因为在其它酸中,氢离子和别的物质像情侣一样手拉手地在一起,而它们的氢离子有很多简直就是单个的质子,极其活泼,极易与有机物或碱性物质发生反应,因此赋予了这兄弟俩超强的酸性。
超级“夺命法宝”
魔酸和氟锑酸之所以魔力如此之强,与它们都含氟很有关系,氟离子增进了它们的氧化性和酸性。
即使氟变成氟离子,也极活泼,很容易与别的物质结合。氟锑酸中,就是氟离子与五氟化锑结合成了稳定的原子团,从而让氢离子游离出来,变得极活泼,使氟锑酸的酸性极强。而氟离子与金属氧化物的快速结合,会让氟锑酸的腐蚀性增强。
正是由于氟的性质太活泼,几乎能与所有物质发生反应,使得历史上科学家对氟的分离实验,成为化学元素发现史上最为悲壮的一页。自1813年以来的几十年中,有许多化学家为分离氟元素而献身。
由此可见,氟才是超级恐怖的化骨物质。
酸的“左右手”
人有一双手,酸的厉害之处也在于它有两只手:左手是酸性,右手是腐蚀性。各种酸中,这两只手的作用并不是相同的,有的是“左撇子”,就是说酸性强的,腐蚀性不一定很强,这两种性质并不成同比关系。
酸性强弱,主要看酸中的氢离子的含量和活泼性,氢离子含量越大,越活泼,酸性就越强。像浓硫酸的酸性已经很强了,但魔酸的酸性是它的上千万倍,氟锑酸又超过魔酸10亿倍,可见氟锑酸的酸度有多大!之所以这些酸有如此超强的酸性,不但氢离子含量大,而且这些酸中氢离子特别自由,不受约束,因此酸性就特别强。
而腐蚀性的强弱,主要看酸中酸根离子的攻击力的大小。有些酸中,主要是酸根离子与金属或是化合物发生氧化反应,像浓硫酸等酸类;王水中则是氯离子和硝酸根联合发起攻击,因此才能把金给溶掉;而魔酸和氟锑酸之所以腐蚀性最强,是因为氟离子和五氟化锑的联手,而氟离子的攻击性更强。
各种酸的酸性和腐蚀性有很大差别:盐酸的酸性不弱,但它的腐蚀性却比浓硫酸差远了,盐酸溅到身上,只要马上冲洗,就不会有太大问题,它算是酸中的“左撇子”。而魔酸和氟锑酸,不但酸性极强,而且腐蚀性也是酸中之王,属于左右手都能搏击的高手,所以武功盖世,是真正的化骨水。
由于超强酸具有的特性,因此它们备受化学家的青睐。但超强酸的极强腐蚀性和危险性却又让科学家发怵,它们经常把各种设备腐蚀掉,就像带着一群狼去打猎一样,实在令人望而生畏!所以超强酸无法得到广泛应用。
但工业生产中经常要用到酸,有没有酸性极强,而腐蚀性很小的酸呢?
独臂“剑客”
这种酸还真有!2004年,美国加州大学的研究者合成出了另一种形式的超强酸,这种酸的奇特之处是酸性超强,但腐蚀性却很小,非常温和。这种新的“既强又温和”的超强酸名叫“碳硼烷酸”。它的酸度是浓硫酸的百万倍,但腐蚀性却微不足道,跟盐酸差不多,连铜都腐蚀不了。所以这名叫碳硼烷酸的超强酸就像武侠小说中的独臂“剑客”,虽然只有一只“左手”,但依然从容取胜。
碳硼烷酸并不是混合酸,它的腐蚀性如此低,原因在于它本身体形巨大,是由20多个原子组成的硕大的原子团,形状像个圆球。在碳硼烷酸中,它的氢离子很活泼,使它的酸性很大,但它的其他部分则是原子量巨大的碳硼烷离子,几乎不会与其他物质结合,也没有什么氧化性,因此碳硼烷酸的腐蚀性相当低。
传统的石油化工、精细化工和合成药物工业中常常使用传统的酸作催化剂,但一般的液体酸腐蚀性强、污染严重,且难以回收或再生使用,已不适应未来绿色化工的发展潮流。而碳硼烷酸独特的性质正好可以成为无污染的酸催化剂,实现传统高污染行业向绿色化工工艺转型。
超强酸的吸星大法
在强酸里面,也有一种酸,它虽然没有氢离子,但它会吸星大法,可以把别的物质中的氢拿来为己所用,成为强酸中的超强酸。
更让人称奇的是,这种酸与众不同,是固体的,并且是一种不含氢的固体酸。
酸不都是液体吗?固体也叫酸?简直闻所未闻!而且不含氢还能算是酸吗?要知道,氢离子是酸性的代表,一种化合物中自由的氢离子含量越多,这种物质的酸性就越强。没有氢离子怎么会是酸呢?并且还是超强酸?
你可真别把固体超强酸不当酸,它是超强酸中的高高手。这种固体超强酸的独门绝技就在于,它虽然没有自己的氢离子,但却可以在反应中迅速吸取含氢化合物中氢原子的电子,产生了大量的氢离子。这是典型的吸星大法。通过这种方式,固体超强酸获得了极强的酸性,可以达到纯硫酸的十倍甚至万倍。
不过,这位超强酸中的高高手处世低调,平时如果周围没有含氢化合物,它就会平和地呆在那里,对周围物质没有腐蚀性,也没有污染。真所谓“静如处子,动如脱兔”。正因为固体超强酸不腐蚀设备、后续处理简单、很少污染环境的特性,在未来的绿色化工工艺中会大显身手。
来源 | 网络
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