Формула, структура, властивості та застосування фторової кислоти (HF)

The фтористоводнева кислота (HF)являє собою водний розчин, в якому розчинений фтористий водень. Цю кислоту отримують в основному з реакції концентрованої сірчаної кислоти з мінералом флюоритом (CaF)₂). Мінерал деградує дією кислоти, а решта води розчиняє фтористі гази.

З цієї ж кислої води можна переганяти чистий продукт, тобто ангідрид фтористого водню. В залежності від кількості розчиненого газу отримують різні концентрації і, отже, кілька доступних на ринку продуктів плавикової кислоти..

При концентрації менше 40% він має кристалічний вигляд, не відрізняється від води, але при більш високих концентраціях він виділяє білі пари фтористого водню. Гідрофториста кислота відома як одна з найбільш агресивних і небезпечних хімічних речовин.

Вона здатна "з'їсти" практично будь-який матеріал, з яким він контактує: від склянок, кераміки і металів, до гірських порід і бетону. У якому контейнері він потім зберігається? У пластикових пляшках синтетичні полімери інертні до своєї дії.

Індекс

• 1 Формула
• 2 Структура
• 3 Властивості
  • 3.1 Реактивність
• 4 Використання
• 5 Посилання

Формула

Формула фтористого водню - це HF, але фтористоводнева кислота представлена ​​у водному середовищі, HF (ac), для диференціації від першої.

Таким чином, фтористоводневу кислоту можна розглядати як гідрат фтористого водню, і це призводить до його ангідриду.

Структура

Вся кислота у воді має здатність генерувати іони в рівноважній реакції. У випадку фтористоводневої кислоти оцінюється, що в розчині є іонна пара Н₃O⁺ і F^-.

Аніон F^- ймовірно, утворює дуже сильний водневий міст з одним з водню катіона (F-H-O⁺-H₂). Це пояснює, чому плавикова кислота є слабкою кислотою Бренстеда (донор протона, Н⁺), незважаючи на високу і небезпечну реактивність; тобто у воді не випускається стільки Н⁺ порівняно з іншими кислотами (HCl, HBr або HI).

Однак у концентрованій фтористоводневій кислоті взаємодії між молекулами фтористого водню є достатньо ефективними, щоб дати їм можливість вийти на газову фазу.

Тобто всередині води вони можуть взаємодіяти так, ніби вони знаходяться в рідкому ангідриді, утворюючи між ними водневі мости. Ці водні мости можуть бути асимільовані як майже лінійні ланцюги (H-F-H-F-H-F- ...), оточені водою.

У верхньому зображенні нерозподілена пара електронів, орієнтована в протилежному напрямку зв'язку (H-F), взаємодіє з іншою молекулою HF для збирання ланцюга.

Властивості

Оскільки фтористоводнева кислота є водним розчином, її властивості залежать від концентрації розчиненого у воді ангідриду. HF дуже розчинний у воді і гігроскопічний, здатний виробляти різноманітні розчини: від дуже концентрованих (димний і з жовтими тонами) до дуже розбавлених.

По мірі зниження концентрації HF (ac) приймає властивості, більш схожі на чисту воду, ніж властивості ангідриду. Однак водневі зв'язки H-F-H є більш сильними, ніж у воді H₂O-H-O-H.

Обидва гармонійно співіснують в розчинах, підвищуючи точки кипіння (до 105ºC). Аналогічно, щільності збільшуються в міру розчинення більше HF-ангідриду. З спокою всі розчини HF (ac) мають сильний і дратівний запах і є безбарвними.

Реактивність

Отже, що таке корозійна поведінка плавикової кислоти? Відповідь полягає у зв'язку H-F і здатності атома фтору утворювати дуже стабільні ковалентні зв'язки.

Оскільки фтор є дуже малим і електронегативним атомом, він є потужною кислотою Льюїса. Тобто, воно відокремлюється від водню для зв'язування з видами, які пропонують більше електронів при низьких витратах енергії. Наприклад, ці види можуть бути металами, такими як кремній, присутній в склянках.

SiO₂ + 4 HF → SiF₄(g) + 2 H₂O

SiO₂ + 6 HF → H₂SiF₆ + 2 H₂O

Якщо енергія дисоціації зв'язку H-F висока (574 кДж / моль), то чому вона розривається в реакціях? Відповідь має кінетичні, структурні та енергетичні нюанси. Загалом, чим менше реактивний отриманий продукт, тим більш сприяє його формування.

Що відбувається з F^- у воді? У концентрованих розчинах плавикової кислоти інша молекула HF може утворювати водневу зв'язок з F^- пари [H₃O⁺F^-].

Це призводить до генерації дифторид-іона [FHF]^-, яка надзвичайно кислотна. Тому весь фізичний контакт з цим надзвичайно шкідливий. Найменший вплив може викликати нескінченність ушкоджень організму.

Існує багато стандартів і протоколів безпеки для належного управління, що запобігає потенційним нещасним випадкам для тих, хто працює з цією кислотою.

Використання

Це з'єднання з численними застосуваннями в промисловості, в наукових дослідженнях і в роботі споживачів.

- Фтористоводнева кислота генерує органічні похідні, які беруть участь у процесі очищення алюмінію.

- Використовується для відділення ізотопів від урану, як у випадку гексафториду урану (UF)₆). Він також використовується при видобутку, обробці і рафінуванні металів, гірських порід і масел, а також для інгібування росту і видалення плісняви.

- Корозійні властивості кислоти використовувалися для вирізання і травлення кристалів, особливо матових, з використанням техніки травлення. 

- Він використовується у виробництві кремнієвих напівпровідників, з численним застосуванням у розробці обчислювальних та обчислювальних машин, відповідальних за розвиток людини.

- Використовується в автомобільній промисловості як очисник, що використовується як засіб для видалення іржі в кераміці.

- Крім того, що служить посередником у деяких хімічних реакціях, плавикова кислота використовується в деяких іонообмінниках, які беруть участь у очищенні металів і більш складних речовин.

- Він бере участь у переробці нафти та її похідних, що дозволило отримати розчинники для використання у виробництві продуктів для очищення та усунення жирів.

- Застосовується в генерації агентів для покриття та обробки поверхні.

- Споживачі використовують численні продукти, в яких у його розробці брала участь плавикова кислота; наприклад, деякі інші необхідні для догляду за автомобілем, чистячих засобів для меблів, електричних та електронних компонентів, а також палива, серед інших продуктів.

Список літератури

1. PubChem. (2018). Гідрофториста кислота. Отримано 3 квітня 2018 року з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2.  Kat Day. (16 квітня 2013 року). Кислоти, які дійсно їдять через все. Отримано 3 квітня 2018 р. З: chronicleflask.com
3. Вікіпедія. (28 березня, 2018 р.). Фтористоводнева кислота. Отримано 3 квітня 2018 року з: en.wikipedia.org.
4. Shiver & Atkins. (2008). Неорганічна хімія (четверте видання., стор. 129, 207-249, 349, 407). Mc Graw Hill.
5. Гідрофториста кислота. Musc. Медичний університет Південної Кароліни. Отримано 3 квітня 2018 р. З: academdepartments.musc.edu