Đâu là siêu axit mạnh nhất thế giới?

Có thể bạn nghĩ rằng thứ axit mạnh như máu người ngoài hành tinh trên màn ảnh chỉ tồn tại trong phim. Tuy nhiên, sự thật là có một loại axit có thể ăn mòn còn kinh khủng hơn thế!

Siêu axit mạnh nhất

Siêu axit mạnh nhất thế giới có tên axit fluoroantimonic, công thứ hóa học là HSbF₆. Loại axit này được tổng hợp bằng cách trộn axit flohydric (HF) với antimon pentafluorua (SbF₅). Trộn hỗn hợp trên theo những tỉ lệ khác nhau cũng có thể tạo ra siêu axit, tuy nhiên khi trộn chúng với tỉ lệ 1:1, sản phẩm nhận được là loại siêu axit mạnh nhất thế giới.

Cấu trúc hóa học hai chiều của axit fluoroantimonic, siêu axit mạnh nhất. (Ảnh: Laguna Design/Getty Images).

Đặc điểm của axit fluoroantimonic

• Phân hủy nhanh và phát nổ khi tiếp xúc với nước. Vì đặc điểm này, axit fluoroantimonic không thể sử dụng trong dung môi có nước. Nó chỉ được dụng trong môi trường axit flohydric.
• Tạo ra khí độc mạnh. Khi nhiệt độ tăng, axit fluoroantimonic phân hủy và tạo ra khí hydro florua (axit flohydric).
• Axit fluoroantimonic mạnh hơn 20 nghìn tỉ lần axit sulfuric (H₂SO₄) đậm đặc 100%. Axit fluoroantimonic có giá trị H0 (hàm độ axit Hammett) cao nhất là -31,3.
• Có thể làm tan chảy thủy tinh và nhiều vật liệu khác, cũng như hầu hết mọi hợp chất hữu cơ (toàn bộ cơ thể chúng ta chẳng hạn). Axit này được chứa trong lọ đựng bằng PTFE (polytetrafluoroethylene).

Công dụng của axit fluoroantimonic

Nếu axit fluoroantimonic quá mạnh và quá độc hại như vậy thì người ta tạo ra nó để làm gì? Câu trả lời nằm ở tính siêu axit của nó. Axit fluoroantimonic được sử dụng trong kỹ thuật hóa và hóa hữu cơ để phát triển các hợp chất hữu cơ không phụ thuộc vào dung môi. Ví dụ, axit fluoroantimonic có thể được dùng để loại bỏ H₂ khỏi isobutane và loại bỏ methane từ neopentane. Nó còn được sử dụng làm chất xúc tác của quá trình alkyl hóa và acyl hóa trong lĩnh vực hóa dầu. Siêu axit nói chung được sử dụng để tổng hợp và biểu thị đặc tính của carboncation.

Phản ứng hóa học giữa axit flohydric và antimon pentaflorua

Phản ứng giữa axit flohydric và antimon pentaflorua tạo thành axit fluoroantimonic là một phản ứng tỏa nhiệt.

HF + SbF₅ = H+SbF₆-

Ion hydro (proton) gắn với flo thông qua một liên kết lưỡng cực rất yếu. Liên kết yếu này tạo nên tính axit mạnh của axit fluoroantimonic, cho phép proton di chuyển giữa các cụm anion.

Vì sao axit fluoroantimonic được gọi là siêu axit?

Siêu axit là bất kỳ loại axit nào mạnh hơn axit sulfuric đậm đặc 100%. Mạnh hơn có nghĩa là siêu axit cho nhiều proton hay ion hydro trong nước hơn hoặc có hàm độ axit Hammett H0 thấp hơn -12. Hàm độ axit của axit fluoroantimonic thường là H0 = -28.

Một số loại siêu axit khác

Một số loại siêu axit khác gồm axit carborane [H(CHB₁₁Cl₁₁)] và axit florosulfuric (HFSO₃). Axit carborane có thể xem là loại siêu axit đơn mạnh nhất thế giới, vì axit fluoroantimonic là hỗn hợp của axit flohydric và antimon pentaflorua. Axit carborane có nồng độ pH là -18. Không như axit fluoroantimonic và axit florosulfuric, axit carborane có độ ăn mòn thấp đến mức có thể thao tác bằng tay trần. Teflon, lớp chống dính thường được sử dụng trong đồ dùng nhà bếp, có thể chứa carborante. Axit carborane cũng không quá phổ biến, vì vậy chưa chắc một sinh viên ngành hóa đã được thí nghiệm với nó.

Một số điểm chính của siêu axit mạnh nhất

• Siêu axit  là bất cứ axit nào mạnh hơn axit sulfuric đậm đặc 100%.
• Siêu axit mạnh nhất thế giới là axit fluoroantimonic.
• Axit fluoroantimonic là hỗn hợp của axit flohydric và antimon pentaflorua.
• Axit carborane là loại siêu axit đơn mạnh nhất.

Giun có máu không? Nếu có thì máu của chúng mang màu gì?

Top 5 vũ khí tàng hình uy lực nhất từng được chế tạo

Cực quang màu tím bí ẩn khiến NASA bối rối