氟銻磺酸，又稱魔酸，是一種超強(qiáng)酸，是一種路易斯酸五氟化銻和一種質(zhì)子酸氟磺酸的混合物，化學(xué)式為SbF5·HSO3F，為無色透明的粘稠液體，含雜質(zhì)時(shí)為淡黃色、棕色甚至是黑綠色。有明顯的刺激性氣味，純凈的氟銻磺酸密度大致為3.61-3.82 g/mL，無固定熔沸點(diǎn)。當(dāng)質(zhì)子酸路易斯酸混合時(shí)，其酸的強(qiáng)度增大。

魔酸（SbF5·HSO3F），是由兩種或兩種以上的含氟化合物組成的溶液。比如氟硫酸和五氟化銻按1：0.3（摩爾比）混合時(shí)，它的酸性是無水硫酸的1億倍；按1：1混合時(shí)，它的酸性是無水硫酸的1019倍。能溶解不溶于王水的高級(jí)烷烴蠟燭。

酸堿中和反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是質(zhì)子的傳遞反應(yīng)。超酸是指酸性比普通無機(jī)酸強(qiáng)106～1010倍的酸。魔酸（HSO3F－SbF5）是已知除氟銻酸（HF-SbF5）外最強(qiáng)的超酸，許多物質(zhì)（如H2SO4）在魔酸中可獲得質(zhì)子（即質(zhì)子化）。

SbF5和HF以0.2:1的摩爾比混合時(shí)酸度以達(dá)到100%硫酸的109倍以上，隨著SbF5的比例增加酸度還能增強(qiáng)。

魔酸，應(yīng)當(dāng)用聚四氟乙烯制的容器盛放，一般講超強(qiáng)酸是指比100%的硫酸酸性更強(qiáng)的酸。

研究簡(jiǎn)史

1966年圣誕節(jié)，美國Case Western Reserve大學(xué)，G.A.Olah教授實(shí)驗(yàn)室一位研究人員J.Lukas無意中將圣誕節(jié)晚會(huì)上用過的蠟燭扔進(jìn)一個(gè)酸性溶液（SbF5·HSO3F）中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)蠟燭很快地溶解了，蠟燭是由一些性質(zhì)很穩(wěn)定的高級(jí)脂肪烷烴混合物組成的。能夠在室溫下將蠟燭溶解的物質(zhì)必定具有某種未知的獨(dú)特因素。這促使他進(jìn)一步研究，拿此實(shí)驗(yàn)溶液去做核磁共振研究（13C-NMR）。令人驚奇的是核磁共振氫譜圖上竟出現(xiàn)了一個(gè)尖銳的叔丁基陽離子（碳正離子）峰。這種酸能溶解飽和烴。從那時(shí)起，Olah實(shí)驗(yàn)室人員就給SbF5·HSO3F起個(gè)綽號(hào)叫“魔酸”（Magic acid）。E. M. Arnett J.和W.Larsen于1967年2月在Chem. Eng. News雜志上發(fā)表的文章中也將FSO3H和SbF5的混合物稱為魔酸。人們習(xí)慣地將酸強(qiáng)度超過100% H2SO4的一個(gè)酸或酸性介質(zhì)叫做超酸（或超強(qiáng)酸），把SbF5·HSO3F稱作魔酸。也就是后來所說的超強(qiáng)酸。超強(qiáng)酸不但能溶解蠟燭，而且能使烷烴、烯烴等發(fā)生一系列化學(xué)變化，這是普通酸難以做到的。例如正丁烷在超強(qiáng)酸的作用下，可以發(fā)生C—H鍵的斷裂，生成氫氣；發(fā)生C—C鍵的斷裂，生成甲烷；還可以發(fā)生異構(gòu)化反應(yīng)生成異丁烷。在奧萊教授和他的學(xué)生這一發(fā)現(xiàn)的啟示下，迄今為止，科學(xué)家們已經(jīng)找到多種液態(tài)和固態(tài)的超強(qiáng)酸。液態(tài)的有HF·SbF5、TaF5·HSO3F等。固態(tài)的有SbF6·SO2ZrO、SbF5·SiO2·Al2O3等，它們都有類似于SbF5·HSO3F的性質(zhì)。

理化性質(zhì)

物理性質(zhì)

電導(dǎo)率（S/m，25oC）：1.2×10-8

密度：3.61-3.62g/cm3

化學(xué)性質(zhì)

氟銻磺酸是超強(qiáng)酸之一，可以看作五氟化銻和氟硫酸的混合物，SbF5與FSO3-離子結(jié)合成[SbF5(OSO2F)]-離子，使電離出的氫離子幾乎不受粒子引力控制。[SbF5(OSO2F)]-在溶液中完全電離，暴露在空氣中強(qiáng)烈吸水并有部分水解形成HSbO3、HF、H2SO4和其他強(qiáng)酸及一些絡(luò)合物。故久置的魔酸中還有少量SbO3-、F-、SO42-、SbO 、SbO2 離子。SbF5(OSO2F)]-離子有和氟離子一樣的活性。當(dāng)皮膚沾到氟銻磺酸時(shí)先會(huì)被脫水炭化，接著碳被離子化，[SbF5(OSO2F)]-離子及少量SbO3-、F-等離子進(jìn)入血液，使鈣、鎂離子失活，導(dǎo)致人體中毒。

氟銻磺酸酸性極強(qiáng)，以至于高氯酸在其中都會(huì)被質(zhì)子化：

HClO4 HSbF5(OSO2F)=[SbF5(OSO2F)]- [H2ClO4]

在這種酸性環(huán)境下，一般情況下很多無法進(jìn)行的有機(jī)化合反應(yīng)可以順利進(jìn)行。故氟銻磺酸常作為現(xiàn)代化工合成反應(yīng)的催化劑。

超強(qiáng)酸能向鏈烷烴供給質(zhì)子，使其質(zhì)子化形成碳正離子。

超強(qiáng)酸對(duì)鏈狀鹵素和硫陽離子的研究提供了一個(gè)優(yōu)良的溶劑介質(zhì)。

氟銻磺酸還是一種良好的溶劑和腐蝕劑，可以將包括金、鉑在內(nèi)的極不活潑金屬氧化溶解。氟銻磺酸通常儲(chǔ)存在聚四氟乙烯的容器內(nèi)。在室溫下氟銻磺酸和玻璃作用劇烈，并能溶解烴類有機(jī)物，可以將有機(jī)含氧化合物脫水炭化，但和含鉛塑料玻璃（一種狀似玻璃的透明有機(jī)含鉛有機(jī)材料，主要成分是全氟聚苯乙烯、聚四氟乙烯、和二氟化鉛）反應(yīng)很慢，故一般用含鉛塑料玻璃制成的細(xì)口瓶盛裝。

氟銻磺酸酸使某些很難質(zhì)子化的物質(zhì)（如高氯酸）質(zhì)子化，進(jìn)一步制備含有-ClO3基團(tuán)的有機(jī)物：

HClO4 H = [H2ClO4]

[H2ClO4] H =[ClO3] [H3O]

C6H6 [ClO3] = [C6H6ClO3]

[C6H6ClO3] - H =C6H5ClO3

氟銻磺酸酸使高級(jí)烷烴質(zhì)子化，催化烷烴裂解：

(CH3)3CH H → (CH3)3C H2；

(CH3)4C H → (CH3)3C CH4

氟銻磺酸酸含有羥基的有機(jī)物（如醇、酚、羧酸等）質(zhì)子化，進(jìn)一步脫羥基化。

R-OH 2H = R （碳正離子） [H3O]

強(qiáng)氧化劑：Sb(V)氟化物例如SbF5具有一定的氧化性，加上它超強(qiáng)的酸性，大大增加了氧化能力，能夠氧化腐蝕多種金屬。要注意的是，氟銻磺酸是無水體系，當(dāng)氟銻磺酸與大量水混合時(shí)發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)，失去超酸性。

性質(zhì)與穩(wěn)定性：當(dāng)質(zhì)子酸與路易氏酸混合時(shí)，其酸的強(qiáng)度增大。典型的代表是氟硫酸與五氟化銻兩者以1:1的混合體系，被稱為魔酸。在室溫下為無色透明的黏稠狀液體，它是一種最強(qiáng)的酸。在魔酸中幾乎所有的有機(jī)化合物都可以發(fā)生離子化。魔酸組成之一的SbF5為無色黏稠狀液體，與濕氣接觸產(chǎn)生白煙，是一種非常強(qiáng)的路易氏酸，能與多種化合物形成加成產(chǎn)物。

應(yīng)用領(lǐng)域

用作無機(jī)溶劑。

超強(qiáng)酸在化學(xué)和化學(xué)工業(yè)上，有應(yīng)用價(jià)值，它既是無機(jī)及有機(jī)的質(zhì)子化試劑，又是活性極高的催化劑。而由于超強(qiáng)酸的酸性和腐蝕性強(qiáng)得出奇，所以過去一些極難或根本無法實(shí)現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)，在超強(qiáng)酸的條件下便能順利進(jìn)行。比如正丁烷，在超強(qiáng)酸的作用下，可以發(fā)生碳?xì)滏I的斷裂，生成氫氣，也可以發(fā)生碳碳鍵的斷裂，生成甲烷，還可以發(fā)生異構(gòu)化生成異丁烷，這些都是普通酸做不到的。

可以預(yù)料，隨著這些具有超常酸性和腐蝕性超強(qiáng)酸的相繼問世，化學(xué)和化學(xué)工業(yè)將會(huì)迅速走進(jìn)新時(shí)代。

計(jì)算化學(xué)數(shù)據(jù)

疏水參數(shù)計(jì)算參考值（XlogP）：無

氫鍵供體數(shù)量：1

氫鍵受體數(shù)量：9

可旋轉(zhuǎn)化學(xué)鍵數(shù)量：0

互變異構(gòu)體數(shù)量：0

拓?fù)浞肿訕O性表面積：62.8

重原子數(shù)量：11

表面電荷：0

復(fù)雜度：130

同位素原子數(shù)量：0

確定原子立構(gòu)中心數(shù)量：0

不確定原子立構(gòu)中心數(shù)量：0

確定化學(xué)鍵立構(gòu)中心數(shù)量：0

不確定化學(xué)鍵立構(gòu)中心數(shù)量：0

共價(jià)鍵單元數(shù)量：2

儲(chǔ)存運(yùn)輸

密閉，-20℃冷凍環(huán)境保存，最好是真空環(huán)境。

酸性

哈米特酸度函數(shù)（H0）是一種用于衡量高濃度酸酸性的指標(biāo)。它是由物理有機(jī)化學(xué)家路易斯·普拉克·哈米特（Louis Plack Hammett）建議使用的，這也是最著名的酸度函數(shù)，它對(duì)于超出pH值范圍的情況是很有用的。H0每減小一個(gè)單位，即表示酸性增強(qiáng)10倍。哈米特酸度函數(shù)以大負(fù)數(shù)H0值表示：

氟銻酸（1:1）（1990）（H0=?28）

魔酸（五氟化銻合氟磺酸（1:1），簡(jiǎn)稱氟銻磺酸）（1974）H0=-26.5）

碳硼烷酸（1969）（H0=?18.0)

氟磺酸（1944）（H0=?15.1）

三氟甲磺酸（1940）（H0=?14.6）

濃高氯酸（H0=-13.0)

魔酸（五氟化銻合氟代磺酸，簡(jiǎn)稱氟銻磺酸）的酸性是除氟銻酸外最強(qiáng)的，值得注意的是魔酸是混合物，由HSO3F與SbF5的混合配置而成的，另外含氧酸的確切定義是由O、H與一中心原子組成的可自主電離出質(zhì)子的物質(zhì)，其酸性最強(qiáng)的配置比為HSO3F：SbF5=2：98（摩爾比）。

其酸性強(qiáng)的機(jī)理：首先HSO3F（氟磺酸，或單氟硫酸）的酸性本身比HClO4強(qiáng)，不過在水溶液中由于拉平效應(yīng)它們的水溶液酸性強(qiáng)度是一樣的（就像濃度一樣的硝酸溶液和鹽酸溶液酸性一樣，我們一般認(rèn)為HNO3與HCl的酸性是不可區(qū)分的，但事實(shí)上不是），在HSO3F電離出H 后由于O、F強(qiáng)拉電子作用（誘導(dǎo)效應(yīng)）使負(fù)電荷電荷較均勻的分布于整個(gè)離子，減弱了質(zhì)子對(duì)陰離子團(tuán)的庫侖力使質(zhì)子能更好的電離出去。

然后是SbF5的作用，SO3F-中由于存在S→O的配位鍵，使O上帶較明顯的負(fù)電，SbF5中由于F對(duì)Sb的誘導(dǎo)效應(yīng)，使Sb帶較強(qiáng)的正電性，且Sb上存在一個(gè)5p空軌道（為強(qiáng)Lewis酸）正好可以與SO3F-中的O上的孤電子對(duì)形成較強(qiáng)的配位鍵。就是說存在S→O→Sb，這樣負(fù)電荷就擴(kuò)散到了更大區(qū)域，并且受到了SbF5基團(tuán)對(duì)負(fù)電荷的很好屏蔽，最多SO3F-可以與3個(gè)SbF5配合。但是配合度越低越穩(wěn)定，這是因?yàn)镾bF5基團(tuán)太大互相抵觸，使得SO3F-不能更好與太多的SbF5很好配合，因此可以解釋魔酸中SbF5的量相當(dāng)大，這樣H 對(duì)該配合物基本不存在庫侖力了，所以使得H 變得相當(dāng)自由，甚至可以“趴在”電子云密度相對(duì)較大的C—H鍵上形成二電子三中心鍵很不穩(wěn)定易分解生成碳正離子與H2。