氢氟酸为什么是弱酸? 第1页

一、稀的氢氟酸水溶液是弱酸。

之前以为这是因为氟氢键的键能太强，导致氟化氢难以完全电离。但最新的光谱学证据表明：氟化氢在水溶液中竟然是完全电离的，只不过没有生成水合氢离子H3O+和氟离子F-，而是生成了牢固的离子对：H3O+F-：

如果要体现出酸性，则需要离子对H3O+F-的电离，也就是让水合氢离子不要附着在氟离子上，可惜的是，离子对H3O+F-本身很难电离，如下：

总之，氢氟酸在水溶液中体现为弱酸不是因为氟氢键键能太强导致电离弱，主要是因为形成的离子对H3O+F-太牢固。

二、氢氟酸是强酸

之前说氢氟酸是弱酸，现在又说是强酸，岂不是自相矛盾吗？

要看好前面的限定条件哦：“在水里的稀溶液”，也就是用pH去衡量酸性。但这里存在一个“拉平效应”：强酸中的强酸在水溶液中无法体现出更强的酸性。比如硫酸和硝酸在水中电离的都相当彻底，无法分辨谁更强。而在醋酸作为溶剂时，又可发现几种强酸的酸性明显有高低之分，比如高氯酸>硫酸>硝酸。

这个效应让化学家们意识到，还得考虑溶剂这种介质的影响。1905年，富兰克林进一步发展了酸碱电离理论，提出了酸碱溶剂理论。另一方面，也促使化学家们思考更好的衡量酸性的标度。

有一种叫做哈米特酸度函数（H0）的度量，专门用于衡量浓缩溶液的酸性。比如浓硫酸，并不是很大程度上电离出氢离子，而是自耦电离出硫酸氢根离子HSO4-和硫酸合氢离子H3SO4+，所以浓硫酸是一种强电解质，导电性很强。用哈米特酸度函数去衡量的话，浓硫酸的H0为-12。

在浓溶液或不含水的情况下，氢氟酸可以自耦电离成氟化氢合氟离子HF2-和氟化氢合氢离子H2F+，如下图：

用哈米特酸度函数（H0）去衡量纯酸的话，氢氟酸的H0可达到-15.1，和硫酸的-12相比，氢氟酸比硫酸的酸性强一千倍。

下图为不同摩尔分数的H0值，可以看出，随着摩尔分数的提高，氢氟酸后来居上，不断超越各种强酸。

参考：

1，https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja01571a016

2，https://macsphere.mcmaster.ca/handle/11375/8664

3，http://www.chemguide.co.uk/inorganic/group7/acidityhx.html

4，Gerrylynn K. Roberts, Colin Archibald Russell.Chemical History: Reviews of the Recent Literature. Royal Society of Chemistry,2005.

5，Superacid chemistry. Olah, George A. (George Andrew), 1927-2017., Olah, George A. (George Andrew), 1927-2017. (2nd ed.). Hoboken, N.J.: Wiley. 2009.