О том, какая кислота самая сильная, спорили не одно поколение химиков. В разные времена это звание получала азотная, серная, соляная кислота. Некоторые считали, что сильнее плавиковой кислоты соединения быть не может. В последнее время получены новые соединения с сильными кислотными свойствами. Может быть, именно среди них имеется самая сильная кислота в мире? В этой статье рассмотрены характеристики наиболее сильных стойких кислот нашего времени и даны их краткие химические характеристики.
Свойства кислот
Все кислоты обладают некоторыми химическими свойствами, которые можно назвать общими для данного класса химических соединений.
- Способность взаимодействовать с металлами, выделяя при этом водород.
- Способность взаимодействовать с основаниями, выделяя при этом соли.
- Способность менять цвет индикаторов – например, вызывать покраснение лакмусовой бумаги.
Во всех вышеназванных свойствах проявляется еще одно «умение» любой известной кислоты – это способность отдавать атом водорода, заменяя его на атом другого химического вещества или молекулу какого-либо соединения. Именно эта способность характеризует «силу» кислоты и степень ее взаимодействия с остальными химическими элементами.
Суперкислота
Слово «суперкислота» введен в химический словарь в 1927 году, с легкой руки знаменитого химика Джеймса Конанта.
Эталоном крепости этого химического соединения является концентрированная серная кислота. Химическое вещество или какая-либо смесь, превышающая показатель кислотности концентрированной серной кислоты, называется суперкислотой. Значение сверхкислоты определяется ее способностью придавать положительный электрический заряд любому основанию. За базовый параметр для определения кислотности принят соответствующий показатель H2SO4 . Среди кислот сильного действия наблюдаются вещества с довольно необычными названиями и свойствами.
Концентрация вещества
Зачастую химикам приходится решать задачи на определение количества чистой кислоты, находящейся в растворе, в процентах. В таких случаях искомым значением является концентрация.
Это величина, позволяющая определять количественный состав жидкого химического вещества. К примеру, для того, чтобы узнать, сколько чистой серной кислоты находится в разбавленном растворе, необходимо небольшое количество смеси налить в мерный стакан, взвесить и определить искомое значение по таблице плотности. Указанная таблица используется при вычислениях, так как плотность неразрывно связана с концентрацией.
Известные сильные кислоты
Самые известные кислоты из курса неорганической химии — это йодоводородная (HI), бромоводородная (HBr), соляная (HCl), серная (H2SO4) и азотная (HNO3) кислоты. Все они обладают большим показателем кислотности и способны реагировать с большинством металлов и оснований. В этом ряду самой сильной кислотой является смесь азотной и соляной кислоты, получившая название «царская водка». Формула самой сильной кислоты этого ряда — HNO3+3 HCl. Это соединение способно растворять даже драгоценные металлы – такие, как золото и платину.
Как ни странно, плавиковая кислота, которая представляет собой соединение водорода самым сильным галогеном – фтором, в претенденты на звание «Самая сильная кислота в химии» так и не попала. Единственной особенностью этого вещества является способность растворять стекло. Поэтому хранят такую кислоту в полиэтиленовой таре.
Водородный показатель
При проведении диссоциирующих реакций важно правильно определить уровень кислотности воды. Для его количественного выражения применяется величина pH, называющаяся силой, весом или потенциалом водорода. Она позволяет измерить активность ионов водорода. Если уровень pH превышает 7, то у вещества присутствуют кислотные свойства, если же этот показатель меньше 7, то свойства являются основными.
Способы определения
Результаты химических реакций, в которых участвует любое вещество, напрямую зависят от уровня его кислотности. А потому химики всегда измеряют этот показатель.
Существует несколько методов определения pH:
- Инструментальный способ. В этом случае применяется pH-метр. Этот прибор трансформирует концентрацию протонов в какой-либо жидкости в электрический сигнал.
- Индикаторы. Это вещества, изменяющие оттенок цвет в зависимости от показателя pH. Использование различных индикаторов позволяет получить довольно точные данные об уровне кислотности.
- Соль. Соль представляет собой соединение ионов, которое полностью диссоциирует в слабом водном растворе. Для определения кислотно-щелочных свойств соляного раствора, прежде всего, нужно установить и изучить свойства ионов, находящиеся в растворе.
Буферный раствор
Буферным раствором называется вещество, отличающееся наличием постоянной концентрации ионов водорода.
При добавлении сильной кислоты или такого же основания в небольших дозах эти растворы сохраняют изначальный уровень кислотности.
Для приготовления такой смеси нужно смешать слабое кислое вещество или основание с соответствующей солью.
При изготовлении буферного раствора необходимо учитывать следующие факторы:
- Интервал уровня кислотности, в котором вещество станет эффективным.
- Ёмкость раствора, то есть какой объём сильного кислотного соединения или основания можно добавить в смесь, не изменив её pH.
- При соединении веществ не должно быть реакций, способных повлиять на состав раствора.
Сильные органические кислоты
Претенденты на титул «Самая сильная кислота в органической химии» — муравьиная и уксусная кислоты. Муравьиная кислота является самой сильной в гомологическом ряду предельных кислот. Свое название она получила из-за того, что некоторая часть ее содержится в выделениях муравьев.
Уксусная кислота чуть слабее муравьиной, но спектр ее распространения гораздо шире. Она часто встречается в соках растений и образуется при окислении различной органики.
Последние разработки в области химии позволили синтезировать новое вещество, способное конкурировать с традиционными органическими веществами. Трифторметансульфокислота имеет показатель кислотности выше, чем у серной. При этом CF3SO3H является стабильной гигроскопичной жидкостью с установленными физико-химическими свойствами при нормальных условиях. На сегодня титул «Самая сильная органическая кислота» может быть присвоен этому соединению.
Многие могут подумать, что степень кислотности не может быть значительно выше показателя серной кислоты. Но в последнее время ученые синтезировали ряд веществ, у которых параметры кислотности в несколько тысяч раз превышают значения серной кислоты. Аномально высокими значениями кислотности обладают соединения, получаемые при взаимодействии протонных кислот с кислотами Льюиса. В научном мире они называются: комплексные протонные кислоты.
Последствия и профилактика
Отравление кислотами часто заканчивается летальным исходом. При вовремя начатом лечении возможен благоприятный прогноз, но во многих случаях человек остается инвалидом. Действие всех кислот негативно сказывается на состоянии пищеварительного тракта, страдает мозг и нервная система.
Избежать интоксикации возможно при соблюдении осторожности во время работы с кислотами. Токсичные вещества нельзя оставлять в местах, доступных для детей и животных. При использовании токсичных соединений надевают защитную одежду, глаза скрывают за очками, на руках присутствуют перчатки.
Самая страшная и опасная кислота не доступна для простого обывателя. Однако в лабораториях важно соблюдать осторожность при использовании подобных веществ. При возникновении признаков отравления, требуется срочно обратиться в медицинское учреждение.
Магическая кислота
Да. Все правильно. Магическая кислота. Так и называется. Магическая кислота является смесью фтороводорода или фтор сульфороновой кислоты с пентафлоридом сурьмы. Химическая формула этого соединения представлена на рисунке:
Такое странное название магическая кислота получила на рождественской вечеринке химиков, которая произошла в начале 1960 годов. Один из сотрудников исследовательской группы Дж. Олаха показал забавный фокус, растворив восковую свечу в этой удивительной жидкости. Эта одна из самых сильных кислот нового поколения, но вещество, которое превзойдет ее по силе и кислотности, уже синтезировано.
Начало воздействия
Пик концентрации вещества приходится на второй или третий час после приема. Человеку сначала может показаться, что на него не подействовала кислота. Однако уже на третий час начнут проявляться зрительные галлюцинации, иллюзии, искажение угла зрения.
Человеку тяжело воспринимать яркий свет или насыщенный цвет предметов. В начале действия наркотика могут появиться вспышки перед глазами, контуры окружающих предметов начинают светиться, расплываться. Чуть позже появляются истинные галлюцинации, которые, порой, устрашают.
Самая сильная кислота в мире
Carborane acid – карборановая кислота, которая является на сегодняшний день самой сильным соединением в мире. Формула самой сильной кислоты выглядит таким образом: H(CHB11Cl11).
Этот монстр был создан в 2005 году в Калифорнийском университете при тесном сотрудничестве с Новосибирским институтом катализа СО РАН.
Сама идея синтеза возникла в головах ученых вместе с мечтой о новых, невиданных доселе молекулах и атомах. Новая кислота в миллион раз сильнее серной, при этом она совершенно не агрессивна, и самая сильная кислота легко может храниться в стеклянной бутылке. Правда, со временем стекло все-таки растворяется, а при повышении температуры скорость такой реакции значительно увеличивается.
Такая удивительная мягкость обусловлена высокой стабильностью нового соединения. Как и все химические вещества, относящиеся к кислотам, карборановая кислота легко вступает в реакцию, отдавая свой единственный протон. При этом основание кислоты является настолько стабильным, что химическая реакция дальше не идет.
Покупка
Покупайте, по возможности, разбавленные кислоты для лаборатории. По сравнению с концентрированными кислотами, разбавленные кислотные растворы проще и безопаснее в использовании, хранении и обращении. При работе с растворами вы не потеряете драгоценное время на подготовку.
Покупайте кислоту всегда в небольших количествах. В этом случае кислота не испортится раньше времени, а сам процесс хранения и обработки станет более безопасным и легким. Разлив кислоты в количестве 100 мл ликвидировать намного легче, чем в объеме 2,5 л.
Всегда покупайте концентрированные кислоты в стеклянных бутылках с защитным ПВХ-покрытием. При падении такие бутылки не разобьются, а кислота из них не выльется. ПВХ создает своеобразную пластиковую защитную оболочку, что значительно уменьшает риск разлива и повреждения. ПВХ-покрытие может со временем обесцвечиваться, особенно если подвергается воздействию паров соляной кислоты. Это изменение цвета не влияет на ПВХ-покрытие или качество кислоты внутри бутылки.
Химические свойства карборановой кислоты
Новая кислота – отличный донор протона Н+. Именно это и определяет силу этого вещества. Раствор карборановой кислоты содержит больше ионов водорода, чем любая другая кислота в мире. В химической реакции SbF5 — пентафторид сурьмы, связывает илон фтора. При этом высвобождаются новые и новые атомы водорода. Поэтому карборановая кислота и является сильнейшей в мире – взвесь протонов в ее растворе больше аналогичного показателя серной кислоты в 2×1019 раз.
Однако кислотное основание этого соединения потрясающе стабильно. Молекула этого вещества состоит из одиннадцати атомов брома и такого же количества атомов хлора. В пространстве эти частицы образуют сложную, геометрически правильную фигуру, которую называют икосаэдром. Такое расположение атомов является наиболее устойчивым, и это объясняет стабильность карборановой кислоты.
Основная классификация
Чаще всего кислые вещества разделяют на кислородосодержащие и бескислородные. Состав последних соединений отличается тем, что в них нет кислорода, но есть водород. В связи с этим их названия всегда дополнены словом «водородная». Например, хлороводородная, сероводородная.
Кроме того, кислоты имеют классификацию по количеству атомов водорода.
Так, они подразделяются на следующие типы:
- одноосновные;
- двухосновные;
- трехосновные.
Но также существуют органические кислоты, то есть органические вещества, которые проявляют свойства, присущие кислотным соединениям. Из них наиболее известны уксусная, щавелевая, муравьиная, лимонная, молочная и яблочная.
Все кислые вещества и основания подразделяются на сильные и слабые. Но необходимо понять, что эти понятия никак не связаны с концентрацией соединений. Сила кислоты определяется её способностью вступать в химическую реакцию, отдавая водородные ионы.
Так, вещество считается сильным, если этот процесс проходит легко.
Значение карборановой кислоты
Самая сильная кислота в мире принесла своим создателям заслуженные награды и признание в научном мире. Хотя все свойства нового вещества до конца не изучены, уже становится ясным, что значение этого открытия выходит за рамки лабораторий и научно-исследовательских институтов. Карборановую кислоту можно использовать в качестве мощного катализатора при различных промышленных реакциях. Кроме этого, новая кислота может взаимодействовать с наиболее упрямыми химическими веществами – инертными газами. В настоящее время ведутся работы, допускающие возможность вступления в реакцию ксенона.
Несомненно, удивительные свойства новых кислот найдут свое применение в самых различных областях науки и техники.
Лечение при отравлении ядом
До приезда врачей пострадавшему допустимо оказать первую помощь. При отравлении не обойтись без квалифицированной помощи, но некоторые действия способны облегчить состояние пациента.
Рекомендуем: Самые смертельные для человека яды
Что делать:
- Если причиной отравления стал газ, то пациента выводят либо выносят на свежий воздух;
- Человека кладут на горизонтальную поверхность, обеспечивают ему полный покой;
- Запрещено промывать желудок, это способно привести к повторному ожогу пищевода;
- На область живота кладут лед, подобное действие поможет остановить внутреннее кровотечение;
- Нельзя давать человеку таблетки и питье, чтобы не спровоцировать негативные последствия.
