什麼使酸強或弱？要回答這個問題，我們首先需要看看酸的定義。它是一種接受電子和/或提供（解離）氫離子（也稱為質子）的化合物。
因此，酸的酸度水平取決於其解離氫離子的能力，即溶液中酸產生的氫離子數量越多，酸性越強。
現在，在我們開始列出地球上最強的酸之前，您首先需要熟悉一些特定的術語和定義。
酸解離常數 (Ka)：有時稱為酸電離常數或簡稱酸常數，Ka 是水溶液中酸的可量化強度。雖然 pH 值（氫的力量）指定了鹼度，但任何溶液的酸度（酸解離常數）告訴我們溶液中氫離子 [H+] 或水合氫離子 [H3O+] 的濃度。
這給我們帶來了另一個相關且重要的酸度指標 pKa。它基本上是Ka的負整數對數
pKa = -log10Ka。
酸越強，pKa 值越低。
乙酸乙酸向水中提供質子（綠色）以產生水合氫離子和乙酸根離子。 （紅色為氧，白色為氫，黑色為碳）
哈米特酸度函式 (Ho)：我們都知道 pH 值標度，它被廣泛用於測量化學品的酸度或鹼度水平，但是當涉及到超強酸時，它就變得毫無用處，因為它們的酸度水平是數百萬倍硫酸和鹽酸。
因此，為了根據酸度水平對超強酸進行縮放，研究人員提出了哈米特酸度函式。它最初是由美國物理化學家路易斯·普萊克·哈米特 (Louis Plack Hammett) 提出的。
但究竟什麼是超強酸？
超強度酸是酸度水平高於 100% 硫酸且哈米特酸度函式低於 -12 的酸。在更專業的術語中，它可以定義為質子化學勢高於純硫酸中的化學勢的介質。
8. 硫酸
硫酸紙上的硫酸 (98%)
化學式：H2SO4
pKa 值：-3
H0值：12
硫酸或硫酸不需要任何正式的介紹。它無味、無色，與水混合時會產生強烈的放熱反應。它對農業、廢水處理和煉油等多個行業至關重要。硫酸還用於電池酸和清潔劑。
它在整個酸的研究中也起著至關重要的作用。硫酸用作比較超強酸或酸的酸度水平的鹼參考。雖然有多種生產硫酸的方法，但通常使用接觸法和溼法硫酸法。
直接接觸時，H2SO4 會對人體面板造成廣泛損害。它對許多金屬也有很強的腐蝕性。由於其卓越的氧化和脫水效能，該化學品在高濃度存在時更具腐蝕性和危險性。
7. 鹽酸
化學式：HCl
pKa 值：-5.9
與硫酸類似，鹽酸也是一種重要的化學品，廣泛應用於實驗室和各個行業。鹽酸是在公元800年左右由一位名叫賈比爾·伊本·海揚 (Jabir ibn Hayyan) 的伊朗博士發現的。
那些想知道為什麼鹽酸比硫酸強的人，儘管後者是超強酸的參考點，這是因為硫酸是二質酸，通常不會完全理解。
換句話說，HCl 比硫酸強，因為與硫酸中的硫酸根離子相比，它的 (HCl) 氫離子更容易從氯離子中分離出來。
無論如何，鹽酸主要用於重工業以及在進一步加工之前去除鋼鐵上的鏽跡。此外，它還是生產有機（用於 PVC 氯乙烯）和許多無機化合物的重要組成部分。
6. 三氟甲磺酸
化學式：CF3SO3H
pKa 值：-14.7
三氟甲磺酸，最常稱為三氟甲磺酸，由英國化學家 Robert Haszeldine 於 1954 年首次合成/發現。它以其卓越的化學和熱穩定性而聞名。硝酸和高氯酸等其他強酸容易氧化，而三氟甲磺酸則不然。
三氟甲磺酸用於許多質子化和滴定（化學成分的定量分析）。在某些情況下優選三氟甲磺酸的一個重要原因是它不會磺化其他物質，這在氯磺酸和硫酸中很常見。
不用說，這是非常危險的。任何面板接觸酸都會導致嚴重的燒傷，並可能有輕微的延遲組織損傷。吸入時，它還可能導致肺水腫和痙攣以及其他危急情況。
5. 氟硫酸
化學式：HSO3F
何值：-15.1
pKa 值：-10
氟硫酸或硫氟酸（官方名稱）是當今可用的第二強的單組分酸。它的外觀呈黃色，當然具有高度腐蝕性/毒性。 HSO3F 通常是由氟化氫與三氧化硫反應產生的，當與五氟化銻結合時，它會產生“魔酸”，一種強得多的酸和質子化劑。
該酸可用於烷基化烴（與烯烴）和異構化烷烴，以及用於玻璃蝕刻（玻璃藝術）。它是實驗室中常見的氟化劑。
4. 高氯酸
化學式：HClO4
pKa 值：-10、-15.2
高氯酸是已知最強的 Brønsted–Lowry 酸之一，它具有強大的氧化性和高度腐蝕性。傳統上，它是透過用鹽酸 (HCl) 處理高氯酸鈉來生產的，鹽酸 (HCl) 也會產生氯化鈉。
NaClO4 + HCl → NaCl + HClO4
與其他酸不同，高氯酸不易水解。它也是世界上最受監管的酸之一。早在 1947 年，在加利福尼亞州的洛杉磯，大約 150 人受傷，17 人類死於化學爆炸，其中含有近 75% 高氯酸（按體積計算）和 25% 的乙酸酐。它還損壞了附近 250 多座建築物和車輛。
儘管具有爆炸性，高氯酸仍被廣泛使用，甚至在某些型別的合成中是首選。它也是現代火箭燃料中使用的高氯酸銨的重要成分。
3. 氟化碳硼酸
碳硼烷酸碳硼烷酸的一般結構
化學式：H(CHB11F11)
何值：-18
pKa 值：-20
碳硼烷酸是人類已知的最強的超強酸組之一，其中很少有被認為具有低至 -18 的哈米特酸度函式值，這比純 (100%) 硫酸強一百萬倍以上。
該組中的一個這樣的成員是氟化碳硼酸。雖然這種化學物質的存在最初是在 2007 年被報道的，但研究人員直到 2013 年才能夠研究其性質的全部範圍。在它被發現之前，最強的布朗斯臺德酸的王冠是這個超強酸家族的高度氯化版本。
氟化碳硼烷是已知的唯一可以質子化（氫離子轉移）二氧化碳以產生氫橋連陽離子的酸。相比之下，當用魔酸和 HF-SbF5 等其他超強酸處理時，CO2 不會發生任何顯著的質子化。
2. 魔酸
氟硫酸+五氟化銻（1:1）
化學式：FSO3H·SbF5
何值：-23
FSO3H·SbF5，最常被稱為魔酸，是由氟硫酸和五氟化銻以1:1的摩爾比混合而成。這種超強酸系統於 1966 年由俄亥俄州凱斯西儲大學喬治奧拉實驗室的研究人員首次開發。
它相當奇特的名字是在 1966 年的一次正式活動之後確立的，當時 Olah 實驗室的一名成員展示了一種碳氫化合物質子化，其中石蠟蠟燭“神奇地”溶解並在將其放在上面後變成叔丁基陽離子溶液。現在被稱為魔酸。
雖然魔酸通常用於穩定溶液中的碳正離子，但它幾乎沒有其他重要的工業應用。例如，它可以加速飽和烴的異構化，甚至可以質子化甲烷、氙氣和鹵素，這些都是弱鹼。
1. 氟銻酸
氟銻酸氟銻酸的分子結構
化學式：H2FSbF6
Hovalue：-15（純形式），-28（>50 mol%）
根據哈米特酸度函式值，氟銻酸可能是所有已知超強酸中最強的。它是由氟化氫與五氟化銻通常以 2:1 的比例混合而成。該反應本質上是放熱的。
這種超強酸在化學工程和石化工業中有幾個重要的應用。例如，它可用於分別從新戊烷和異丁烷（均為烷烴）中分離甲烷和氫氣。
不出所料，H2FSbF6 具有極強的腐蝕性，與水接觸時會發生劇烈水解。像大多數超強酸一樣，氟銻酸可以直接透過玻璃吃；因此，它必須儲存在 PTFE（聚四氟乙烯）容器中。
現在，你們中的大多數人在尋找“世界上最強的酸”時可能會偶然發現碳硼烷酸（氯化碳硼烷酸或氟化碳硼烷酸）。
好吧，從技術上講，它們是正確的，因為碳硼烷酸是地球上已知最強的單組分酸，酸度遠高於高氯酸和三氟甲磺酸之類的酸。 （氟銻酸實際上是一種混酸）。
什麼是弱酸？
弱酸在水或水溶液中不會完全分解成它們的組成離子。它們具有更高的 pH 值（在 2 和 7 之間），並且比強酸更常見。
它們感覺粘稠，嚐起來很酸，有時聞到會灼傷鼻孔。雖然它們大多以低濃度遇到，但高濃度的弱酸可能具有腐蝕性甚至危險。
乙酸（醋）、氫氰酸、硫化氫、甲酸和三氯乙酸是一些最常見的弱酸例子。事實上，它們是日常生活中常見的物質——它們可能存在於您服用的維生素、您吃的食物或您使用的清潔用品中。
什麼決定了酸的強度？
決定酸強度的兩個主要因素是：
感應效應：由於結合在一起的原子的電負性不同而產生。在有機羧酸中，帶負電的取代基透過這種效應拉動酸性鍵的電子密度，導致更小的 pKa 值。
氧化態的影響：在含氧酸中，pKa值隨著元素的氧化態而降低。
為什麼酸的水溶液導電，而純酸不導電？
酸溶解在水或水溶液中時，會迅速分解成正離子和負離子。例如，HCl 酸會分解成 H+ can Cl- 離子。溶液中的帶電粒子（H+ 離子）使得透過介質傳輸電流變得更加容易。
HCl(aq) –> H+(aq) + Cl–(aq)
更具體地說，當電流透過水溶液時，每個 H+ 離子從陰極獲得一個電子以形成 H2 氣體。這就是酸的水溶液如何讓電流透過它。
另一方面，未溶解的或純的酸類似於純水。它們可以傳輸電荷，但電阻相當高，尤其是在固態時。
