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世界上有118種元素 , 各種元素的原子之間相互組合能夠形成成千上萬(wàn)種性質(zhì)各異的物質(zhì) , 它們之中有些具有很強(qiáng)的腐蝕性 。
腐爛是微生物的繁殖引起的生物現(xiàn)象 。腐蝕不同于腐爛 , 腐蝕是一種化學(xué)現(xiàn)象 , 在日常生活中很常見(jiàn) , 當(dāng)一種固體與另一種物質(zhì)接觸時(shí) , 能夠被該物質(zhì)化學(xué)損傷 , 則說(shuō)明該物質(zhì)具有腐蝕性 。
腐蝕分很多情況 , 比如鐵生銹就是被氧氣腐蝕 , 這種腐蝕屬于氧化;而硫酸能將被腐蝕物體中的氫原子和氧原子以2:1的比例脫出 , 因水分子中氫和氧的比例也為2:1 , 所以硫酸的腐蝕性又稱為脫水性;氫氧化鈉則會(huì)破壞被腐蝕物體的蛋白質(zhì) , 從而產(chǎn)生腐蝕效果 。
在自然界中 , 具有腐蝕性的物質(zhì)有很多 , 腐蝕強(qiáng)度也各有不同 。這些具有強(qiáng)腐蝕性的物質(zhì) , 大多屬于強(qiáng)酸強(qiáng)堿 。此外 , 一些強(qiáng)氧化劑、脫水劑等也具有較強(qiáng)的腐蝕性 。就算是化學(xué)活潑性較弱的金屬 , 遇到這些超強(qiáng)的腐蝕性物質(zhì) , 也會(huì)被腐蝕掉 。
酸和堿是什么?酸和堿分別是一類化合物的統(tǒng)稱 。而人類對(duì)于酸堿的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的時(shí)間 。最初人們將有酸味的物質(zhì)叫做酸 , 有澀味的物質(zhì)叫做堿 。直到17世紀(jì) , 英國(guó)化學(xué)家波義耳才給酸堿的區(qū)分下了一個(gè)較為科學(xué)的定義 。
根據(jù)酸堿電離理論 , 酸是在水溶液中電離出的陽(yáng)離子全都是H+的化合物 , 堿是在水溶液中電離出的陰離子全都是OH-的化合物 。酸堿反應(yīng)的本質(zhì)是H+與OH-結(jié)合生成水的反應(yīng) 。根據(jù)該理論 , 可以用溶液中的H+濃度來(lái)確定酸堿度 , 也就是pH值 。pH越小 , 溶液的酸性越強(qiáng);pH越大 , 溶液的堿性越強(qiáng) 。該理論由瑞典科學(xué)家阿倫尼烏斯于1887年提出 。不過(guò)該理論有個(gè)局限性 , 就是酸堿概念不能脫離水溶劑而獨(dú)立存在 。
1905年 , 富蘭克林提出了酸堿溶劑理論 , 進(jìn)一步發(fā)展了酸堿電離理論 , 引入了非水溶劑 。該理論認(rèn)為 , 凡是在溶劑中產(chǎn)生該溶劑的特征陽(yáng)離子的溶質(zhì)叫酸 , 產(chǎn)生該溶劑的特征陰離子的溶質(zhì)叫堿 。該理論仍有缺陷 , 就是酸堿概念不能脫離溶劑而獨(dú)立存在 。
在酸堿質(zhì)子理論中 , 酸是質(zhì)子(H+)的給予體 , 而堿是質(zhì)子(H+)的接受體 。該理論由丹麥化學(xué)家布朗斯特和英國(guó)化學(xué)家湯馬士·馬丁·勞里于1923年各自獨(dú)立提出 。根據(jù)該理論 , 酸和堿是相對(duì)的 , 比如硝酸在水中是一種酸 , 而溶解在純硫酸中時(shí)卻是一種堿 。
在酸堿質(zhì)子理論提出不久后 , 1923年美國(guó)化學(xué)家吉爾伯特·路易斯提出了更廣義的酸堿電子理論 , 凡能接受電子對(duì)的物質(zhì)都稱為酸 , 凡能給出電子對(duì)的物質(zhì)都稱為堿 。該理論是非常廣義的酸堿理論 。
這里必須要說(shuō)明一下 , 并不是酸性或者堿性強(qiáng)度越大 , 腐蝕性就越強(qiáng) 。比如氫氟酸 , 它雖具有較強(qiáng)的腐蝕性 , 能強(qiáng)烈的腐蝕金屬、玻璃等物質(zhì) , 卻屬于弱酸 。
世界上腐蝕性最強(qiáng)的酸根據(jù)pH值的大小 , 酸可以分為強(qiáng)酸和弱酸 , 常見(jiàn)的強(qiáng)酸有高氯酸、氫碘酸、硫酸、氫溴酸、鹽酸、硝酸、碘酸等 , 其中高氯酸(HClO4)是無(wú)機(jī)含氧酸中酸性最強(qiáng)的酸 。
不過(guò)以上都不是酸性最強(qiáng)的物質(zhì) , 世界上已知腐蝕性最強(qiáng)的酸是氟銻酸(HSbF6) , 它由氫氟酸和五氟化銻按照1:1比例混合而成 , 酸性強(qiáng)度要比純硫酸的強(qiáng)度強(qiáng)2×10^19倍 。它的腐蝕性也非常恐怖 , 通常只能用四氟乙烯(特氟龍)制作的容器來(lái)裝 , 其它東西都會(huì)被它腐蝕掉 。
酸性僅次于氟銻酸的則是氟銻磺酸 , 又稱魔酸(SbF5·HSO3F) 。它是一種由路易斯酸五氟化銻和一種質(zhì)子酸氟磺酸按體積比1:1混合的混酸 , 為無(wú)色透明的粘稠液體 , 酸性為純硫酸的10萬(wàn)億倍 。磨酸的腐蝕性也很強(qiáng) , 比王水的腐蝕性還強(qiáng)很多 。
對(duì)于酸性超過(guò)純硫酸(H2SO4)的超強(qiáng)酸 , 傳統(tǒng)的pH值已經(jīng)沒(méi)有辦法描述其酸度了 , 需要用到哈米特酸度函數(shù) (H0) 來(lái)表示 。
在該指標(biāo)中:
氟銻酸【1:1】的H0值= -28 ,
魔酸或氟銻磺酸【1:1】的H0值= -25 ,
碳硼烷酸的H0值= -18.0 ,
氟磺酸的H0值= -15.6 ,
三氟甲磺酸的H0值= -14.6 ,
高氯酸的H0值= -13 ,
純硫酸的H0值= -11.93 。
大部分強(qiáng)酸均具有較強(qiáng)的腐蝕性 , 但也有例外 。例如超強(qiáng)酸當(dāng)中的碳硼烷酸(CHB11Cl11) , 它是已知酸性最強(qiáng)的單酸 , 其酸性是氟磺酸的一千倍 , 純硫酸的100萬(wàn)倍 , 但卻幾乎不帶有腐蝕性 。而弱酸當(dāng)中的氫氟酸(HF)卻帶有強(qiáng)腐蝕性 。王水(HNO3·3HCl)也是一種腐蝕性非常強(qiáng)的混合物 , 又稱王酸、硝基鹽酸 , 是一種腐蝕性非常強(qiáng)、冒黃色霧的液體 , 由濃鹽酸和濃硝酸按體積比3:1組成的混合物 , 是少數(shù)幾種能夠溶解金的液體之一 , 不過(guò)它的酸性卻比濃硫酸還弱 。
常見(jiàn)的強(qiáng)堿有氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀等 , 與酸類似 , 大部分強(qiáng)堿也具有較強(qiáng)的腐蝕性 。只不過(guò) , 強(qiáng)酸和強(qiáng)堿所能腐蝕的物質(zhì)存在差異 。堿性比氫氧化鈉(NaOH)大的一般稱為超強(qiáng)堿 , 比如氨基鈉、丁基鋰等 。至于堿中哪個(gè)腐蝕性最強(qiáng) , 這個(gè)并沒(méi)有定論 。
其實(shí) , 腐蝕性是一個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題 , 跟很多因素有關(guān) 。有些物質(zhì)耐酸不耐堿 , 有些物質(zhì)耐堿不耐酸 , 強(qiáng)酸和強(qiáng)堿也很難比較誰(shuí)的腐蝕性更強(qiáng) 。不過(guò)通常來(lái)說(shuō) , 強(qiáng)酸在日常生活中能夠腐蝕的物質(zhì)種類更多 。那么世界上已知腐蝕性最強(qiáng)的物質(zhì)應(yīng)該就是氟銻酸了 。
【世界上腐蝕性最強(qiáng)的物質(zhì)是什么?王水、魔酸在它面前都是小弟】
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