特里布爾揮發酸(又稱特氏酸或特氏氫碘酸)是由英文“Terrible-hydroric-acid-fuming”翻譯過來的,意為“糟糕而可怕的揮發性酸溶液”。
基本介紹
- 中文名:特里布爾揮發酸
- 英文名:Terrible-hydroric-acid-fuming
- 別稱:特氏酸或特氏氫碘酸
- 化學式:HI
- 分子量:338.43
- 屬性:超強酸
簡介,套用,結構,與其他酸的對照,其他反應,附:哈米特酸度函式,
名稱:特里布爾揮發酸
化學式:HI
相對分子質量:338.43
是一種不常用的化學試劑,1981年美國賓夕法尼亞大學的研究人員將碘化氫氣體通入高壓下液化的碲化氫(無水氫碲酸)中,所得到的溶液能夠破壞高連烷烴的碳氫鍵從而生成氫氣和烷基碲化氫(RTe-H),1997年由日本筑波理工大學化學研究學院的研究人員荒原名川通過高壓制的含有[H3Te+][I-]的離子晶體,證明這種酸液是高濃度的碘化氫使碲化氫而得到的。特氏酸的本質是碘化氫,其酸性作用的離子是[H3Te+],屬於超強酸。
簡介
碘化氫(HI)是一種酸性極強的氣體,能夠給出質子:
[HI] = [H+] + [I-] (注意,此反應只是酸鹼質子反應的半反應)
碲化氫是一種中強酸,高壓作用可製得液態的碲化氣(無水氫碲酸),碲化氫能夠給出質子,亦能夠接受質子:因而發生質子自遞反應(即自偶電離)
[H2Te] + [H2Te] = [H3Te+] + [HTe-]
當碘化氫氣體溶解在液態碲化氫中時,碘化氫作為強質子酸提供質子:
[HI] + [H2Te] = [H3Te+] + [I-]
該反應完全進行,此時體系中的[H3Te+]濃度增大,而[HTe-濃度減小],[H2Te] + [H2Te] = [H3Te+] + [HTe-]反應受到抑制。溶液顯酸性。
類比水溶液,此體系中溶劑H2Te起到了水溶液中溶劑水的作用,而[H3Te+]、[HTe-]相當於水溶液中的[H3O+]和[OH-],但是H2Te的鹼性比水弱,酸性比水強,因而屬於酸性溶劑。[H3Te+]也是比[H3O+]的酸性強很多,事實上[H3Te+]的質子釋放能力比無水硫酸強幾萬倍,屬於超強酸。
套用
特里布爾揮發酸即碘化氫的無水氫碲酸溶液,主要用於有機碲的合成:
[H3Te+]離子具有很強的質子化能力,能破壞高級烷烴或烯烴聚合物中的碳氫鍵,生成的碳正離子和碲化氫分子結合生成質子化的烷基碲化氫[R-TeH2+],脫質子後生成R-TeH,在經氧化生成R-Te-Te-R'。而R-Te-Te-R'是一種用於光儲存的有機材料。
因為是在強酸性環境中,而且[I-]離子提供了較強的還原性的環境,因此生成的產品R-TeH較純。
結構
無水氫碲酸液體中,碲化氫以以溶劑液體:溶質氣體=1:800比例左右溶解。
在液態碲化氫中,碘化氫完全解離為質子化碲化氫離子[H3Te+]和碘離子[I-]。因為[H3Te+]任然具有較孤對電子對,所以當碘化氫氣體濃度較高時,溶液中還能繼續產生[H4Te]2+。碘化氫的飽和碲化氫溶液中[H4Te]2+的摩爾分數大致為0.1%。
[H3Te+][I-]的晶體結構為CsCl晶型,在高壓下兩種氣體等體積混合後在高壓下生成。溶解於無水氫碲酸時無水解效應。
與其他酸的對照
以下的資料是以哈米特酸度函式作為依據,酸度以大負數H0值表示:
特里布爾揮發酸(1997)(H0值-17.3)
氟銻酸(1990)(H0值=−31.3)
魔酸(1974)H0值=−19.2)
碳硼烷酸(1969)(H0值=−18.0)
八氟合鉑酸(1957)(H0值-17.8)
氟磺酸(1944)(H0值=−15.1)
三氟甲磺酸(1940)(H0值=−14.9)
純硫酸(-12.0)
其他反應
用於合成無機碲化合物:
6[H3Te+] + 2Ti = 2[Ti(TeH2)6]3+ + 3H2(g)
[Ti(TeH2)6]3+ 失去質子變為Ti2Te3
同樣:
V + [H3Te+] = [V(TeH2)6]2+ + H2
[V(TeH2)6]2+ 失去質子,最終變為VTe.
附:哈米特酸度函式
當酸的濃度超過1mol/L後因為溶劑的濃度不再能夠使結合過多的氫離子,從而不能夠用pH來表示酸的強度變化,而溶質酸的K值不好直接計算出來,所以引用哈密特酸度函式來表示酸的強度。
哈密特酸度函式是指:當一種酸(HA)和相應的弱鹼(B)反應生成BH+陽離子(共軛酸)的電離常數K的負常用對數值pKb和BH+的電離度的倒數的自然對數lg[BH+]/[B]的差值,即Ho=pKb-[BH+]/[B]。
如:[H3Te+] + EtOH ==== [EtOH2+] + [H2Te]
[EtOH2]+ ==== EtOH + H+ K=1.0*10-18(數據不準)在特氏酸中乙醇濃度和乙基陽離子=10*9
則:則特氏酸([H3Te+])的Ho值Ho=pKb-lg[BH+]/[B]=-9-8=17(僅為說明,數據不準)