超酸溶劑體系是指在水溶液中所有的強酸（如HNO3 ，H2SO4 ，HSO3F，HCIO4）與水完全反應生成H3O+，酸強度被拉平。然而，在一些酸性非水溶劑中拉平作用不會發生，酸強度可達到水溶液中的1010或更多倍。在超酸介質中最感興趣的新的研究課題是對鹵素 鹵間化合物和硫的正離子的研究。
基本介紹
- 中文名：超酸溶劑體系
- 外文名：Superacid solvent system
超酸溶劑體系,兩類重要反應,研究課題,
超酸溶劑體系
在稀的硫酸水溶液中，酸性可根據pH測量：
pH=－lg[H3O+]=－lg[H+] (4-12)
但是隨著硫酸濃度的增加，[H3O+]的值達到極限，即使溶液的酸性繼續增加。因此還需要提出其他的衡量酸度的函式，曾經出過好幾種，最早提出的也是最成功的一個是L．P．Hammett的H0酸度函式。這個函式規定的酸度是對於一種特殊種類的指示劑[例如苦醯胺
（NO2）3C6H2NH2]所觀察到的指示劑共軛酸形式和共軛鹼形式的濃度比，該指示劑的鹼形式B不帶電荷，它在酸中的形式為BH+，溶液中存在以下平衡：
H++B=BH+
假定共軛酸BH+ 的電離常數K BH+是已知的，那么一個溶液的酸度h0 可按下式定義：
h0 = K BH+
在稀釋溶液中，這種新的酸度H0和PH是相同的。然而再濃溶液種，如圖4-17所顯示的，隨著水含量的減少，酸強度顯著增加，對於無水硫酸和氫氟酸H0值分別約為-12和-11（即酸強度為它們1MOL*L-1水溶液的1012 和1011倍。）通常把-H0值大於12的體系稱為超酸體系。
由圖4-18數據可看到H2SO4-HB（HSO4）4，H2SO4-SO3（或H2SO4-H2SNO3N+1），H2SO4-HSO3F和H2SO4-HSO3CL都是超酸。
雖然氟磺酸再濃硫酸中是弱酸，但隨著濃度的增加，H0值迅速增加，直到HSO3F為100%時其值達-15。1。如上節所述，再HSO3F中進入強的路易斯酸（SbF5,SO3,AsF5）會顯著地增加酸性。圖4-19顯示出這些路易斯酸對酸函式的影響。從圖中可以看到當SbF5*SO3在HSO3F中增加到摩爾分數為7%的濃度時，H0達到最大值為-19.3。
兩類重要反應
在超酸溶液中可進行下面兩類重要反應：1 許多很的鹼如乙胺，乙酸，碳酸，烷烴，芳香化合物和生化試劑在超酸溶液中可發生質子化反應。例如在無水硫酸中反應：
（C6H5）3COH—2H2SO4—>(C6H5)3C+ +H3O+ +2HSO4-
在HSO3F-SbF5-SO3體系中，（CH3）3COH也可通過質子化反應生成碳?離子（CH3）3C+。
研究課題
在超酸介質中最感興趣的新的研究課題是對鹵素 鹵間化合物和硫的正離子的研究。顯然，這些離子有強的氧化性和酸性，需要一個非鹼性非還原性的溶劑作為介質，因此，選擇超酸作溶劑是合適的。例如元素碘可與65%的發煙硫酸或S2O6F2的氟磺酸溶液反應生成藍色的I2 +離子。在SbF5-3SO3-HSO3F溶液中，元素溴形成Br2 +離子。元素硫溶解在無水硫酸中時，依次被氧化成S16 2+（淡橙黃色），S8 2+（藍色）和S4 2+（黃色）離子，S2O6F2-HSO3F體系中只形成前面兩個物種，綠色的Se8 2+和橙色的Se4 2+離子也可以用類似的方法得到。
