氟銻磺酸，又稱魔酸，是一種超強酸，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，化學式為SbF5·HSO3F，為無色透明的粘稠液體，含雜質(zhì)時為淡黃色、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。當質(zhì)子酸路易斯酸混合時，其酸的強度增大。

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，它的酸性是無水硫酸的1億倍；按1：1混合時，它的酸性是無水硫酸的1019倍。能溶解不溶于王水的高級烷烴蠟燭。

酸堿中和反應的實質(zhì)是質(zhì)子的傳遞反應。超酸是指酸性比普通無機酸強106～1010倍的酸。魔酸（HSO3F－SbF5）是已知除氟銻酸（HF-SbF5）外最強的超酸，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的摩爾比混合時酸度以達到100%硫酸的109倍以上，隨著SbF5的比例增加酸度還能增強。

魔酸，應當用聚四氟乙烯制的容器盛放，一般講超強酸是指比100%的硫酸酸性更強的酸。

研究簡史

1966年圣誕節(jié)，美國Case Western Reserve大學，G.A.Olah教授實驗室一位研究人員J.Lukas無意中將圣誕節(jié)晚會上用過的蠟燭扔進一個酸性溶液（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特因素。這促使他進一步研究，拿此實驗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。從那時起，Olah實驗室人員就給SbF5·HSO3F起個綽號叫“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。人們習慣地將酸強度超過100% H2SO4的一個酸或酸性介質(zhì)叫做超酸（或超強酸），把SbF5·HSO3F稱作魔酸。也就是后來所說的超強酸。超強酸不但能溶解蠟燭，而且能使烷烴、烯烴等發(fā)生一系列化學變化，這是普通酸難以做到的。例如正丁烷在超強酸的作用下，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)化反應生成異丁烷。在奧萊教授和他的學生這一發(fā)現(xiàn)的啟示下，迄今為止，科學家們已經(jīng)找到多種液態(tài)和固態(tài)的超強酸。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)

電導率（S/m，25oC）：1.2×10-8

密度：3.61-3.62g/cm3

化學性質(zhì)

氟銻磺酸是超強酸之一，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，暴露在空氣中強烈吸水并有部分水解形成HSbO3、HF、H2SO4和其他強酸及一些絡(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。當皮膚沾到氟銻磺酸時先會被脫水炭化，接著碳被離子化，[SbF5(OSO2F)]-離子及少量SbO3-、F-等離子進入血液，使鈣、鎂離子失活，導致人體中毒。

氟銻磺酸酸性極強，以至于高氯酸在其中都會被質(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行的有機化合反應可以順利進行。故氟銻磺酸常作為現(xiàn)代化工合成反應的催化劑。

超強酸能向鏈烷烴供給質(zhì)子，使其質(zhì)子化形成碳正離子。

超強酸對鏈狀鹵素和硫陽離子的研究提供了一個優(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，并能溶解烴類有機物，可以將有機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含鉛有機材料，主要成分是全氟聚苯乙烯、聚四氟乙烯、和二氟化鉛）反應很慢，故一般用含鉛塑料玻璃制成的細口瓶盛裝。

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，進一步制備含有-ClO3基團的有機物：

HClO4 H = [H2ClO4]

[H2ClO4] H =[ClO3] [H3O]

C6H6 [ClO3] = [C6H6ClO3]

[C6H6ClO3] - H =C6H5ClO3

氟銻磺酸酸使高級烷烴質(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物（如醇、酚、羧酸等）質(zhì)子化，進一步脫羥基化。

R-OH 2H = R （碳正離子） [H3O]

強氧化劑：Sb(V)氟化物例如SbF5具有一定的氧化性，加上它超強的酸性，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，當氟銻磺酸與大量水混合時發(fā)生強烈反應，失去超酸性。

性質(zhì)與穩(wěn)定性：當質(zhì)子酸與路易氏酸混合時，其酸的強度增大。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，它是一種最強的酸。在魔酸中幾乎所有的有機化合物都可以發(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，是一種非常強的路易氏酸，能與多種化合物形成加成產(chǎn)物。

應用領(lǐng)域

用作無機溶劑。

超強酸在化學和化學工業(yè)上，有應用價值，它既是無機及有機的質(zhì)子化試劑，又是活性極高的催化劑。而由于超強酸的酸性和腐蝕性強得出奇，所以過去一些極難或根本無法實現(xiàn)的化學反應，在超強酸的條件下便能順利進行。比如正丁烷，在超強酸的作用下，可以發(fā)生碳氫鍵的斷裂，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。

可以預料，隨著這些具有超常酸性和腐蝕性超強酸的相繼問世，化學和化學工業(yè)將會迅速走進新時代。

計算化學數(shù)據(jù)

疏水參數(shù)計算參考值（XlogP）：無

氫鍵供體數(shù)量：1

氫鍵受體數(shù)量：9

可旋轉(zhuǎn)化學鍵數(shù)量：0

互變異構(gòu)體數(shù)量：0

拓撲分子極性表面積：62.8

重原子數(shù)量：11

表面電荷：0

復雜度：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

確定化學鍵立構(gòu)中心數(shù)量：0

不確定化學鍵立構(gòu)中心數(shù)量：0

共價鍵單元數(shù)量：2

儲存運輸

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。它是由物理有機化學家路易斯·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)，它對于超出pH值范圍的情況是很有用的。H0每減小一個單位，即表示酸性增強10倍。哈米特酸度函數(shù)以大負數(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，簡稱氟銻磺酸）的酸性是除氟銻酸外最強的，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)，其酸性最強的配置比為HSO3F：SbF5=2：98（摩爾比）。

其酸性強的機理：首先HSO3F（氟磺酸，或單氟硫酸）的酸性本身比HClO4強，不過在水溶液中由于拉平效應它們的水溶液酸性強度是一樣的（就像濃度一樣的硝酸溶液和鹽酸溶液酸性一樣，我們一般認為HNO3與HCl的酸性是不可區(qū)分的，但事實上不是），在HSO3F電離出H 后由于O、F強拉電子作用（誘導效應）使負電荷電荷較均勻的分布于整個離子，減弱了質(zhì)子對陰離子團的庫侖力使質(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上帶較明顯的負電，SbF5中由于F對Sb的誘導效應，使Sb帶較強的正電性，且Sb上存在一個5p空軌道（為強Lewis酸）正好可以與SO3F-中的O上的孤電子對形成較強的配位鍵。就是說存在S→O→Sb，這樣負電荷就擴散到了更大區(qū)域，并且受到了SbF5基團對負電荷的很好屏蔽，最多SO3F-可以與3個SbF5配合。但是配合度越低越穩(wěn)定，這是因為SbF5基團太大互相抵觸，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的量相當大，這樣H 對該配合物基本不存在庫侖力了，所以使得H 變得相當自由，甚至可以“趴在”電子云密度相對較大的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。