Фтористоводородная кислота (HF) Формула, структура, свойства и применение

плавиковая кислота (ВЧ)водный раствор, в котором растворен фтористый водород Эта кислота получается в основном в результате реакции концентрированной серной кислоты с минеральным флюоритом (CaF)₂). Минерал разрушается под действием кислоты, а оставшаяся вода растворяет газы фтористого водорода.

Из этой же кислой воды можно дистиллировать чистый продукт, то есть ангидрид фтористого водорода. В зависимости от количества растворенного газа, различные концентрации получаются и, следовательно, несколько доступных продуктов плавиковой кислоты на рынке..

При концентрации менее 40% он имеет кристаллический вид, неотличимый от воды, но при более высоких концентрациях он выделяет белые пары фтористого водорода. Плавиковая кислота известна как один из самых агрессивных и опасных химических веществ.

Он способен «съедать» практически любой материал, с которым он контактирует: от стекла, керамики и металлов до камней и бетона. В каком контейнере он хранится? В пластиковых бутылках синтетические полимеры инертны к своему действию.

индекс

• 1 Формула
• 2 Структура
• 3 свойства
  • 3.1 Реакционная способность
• 4 использования
• 5 ссылок

формула

Формула фтористого водорода - HF, но формула плавиковой кислоты представлена ​​в водной среде HF (ac), чтобы отличаться от первой.

Таким образом, плавиковая кислота может рассматриваться как гидрат фтористого водорода, и это приводит к ее ангидриду.

структура

Вся кислота в воде обладает способностью генерировать ионы в равновесной реакции. В случае плавиковой кислоты считается, что в растворе присутствует ионная пара H₃О⁺ и F^-.

Анион F^- вероятно, образует очень сильный водородный мостик с одним из водородных катионов (F-H-O⁺-H₂). Это объясняет, почему плавиковая кислота является слабой кислотой Бренстеда (донор протонов, H⁺), несмотря на свою высокую и опасную реактивность; то есть в воде не выделяется так много Н⁺ по сравнению с другими кислотами (HCl, HBr или HI).

Однако в концентрированной плавиковой кислоте взаимодействия между молекулами фтористого водорода достаточно эффективны, чтобы позволить им уйти в газовой фазе..

То есть внутри воды они могут взаимодействовать так, как если бы они находились в жидком ангидриде, образуя между ними водородные мостики. Эти водородные мостики могут быть ассимилированы как почти линейные цепи (H-F-H-F-H-F- ...), окруженные водой.

На верхнем изображении неразделенная пара электронов, ориентированная в противоположном направлении связи (H-F :), взаимодействует с другой молекулой HF для сборки цепи.

свойства

Поскольку плавиковая кислота представляет собой водный раствор, ее свойства зависят от концентрации растворенного в воде ангидрида. HF очень хорошо растворяется в воде и гигроскопичен, способен производить различные растворы: от очень концентрированных (дымчатые и с желтыми тонами) до очень разбавленных.

Когда его концентрация уменьшается, HF (ac) приобретает свойства, более сходные с чистой водой, чем свойства ангидрида. Однако водородные связи H-F-H прочнее, чем в воде, H₂О-Н-О-Н.

Оба в гармонии сосуществуют в растворах, повышая температуру кипения (до 105ºC). Аналогичным образом, плотности увеличиваются при растворении большего количества ангидрида HF. В остальном все растворы HF (ac) имеют сильный и раздражающий запах и бесцветны.

реактивность

Итак, каково агрессивное поведение плавиковой кислоты? Ответ заключается в связи H-F и способности атома фтора образовывать очень стабильные ковалентные связи..

Поскольку фтор - очень маленький и электроотрицательный атом, это мощная кислота Льюиса. То есть он отделен от водорода, чтобы связываться с видами, которые предлагают больше электронов при низких затратах энергии. Например, эти виды могут быть металлами, такими как кремний, присутствующий в стеклах.

SiO₂ + 4 HF → SiF₄(г) + 2 Н₂О

SiO₂ + 6 HF → H₂SiF₆ + 2 ч₂О

Если энергия диссоциации связи H-F высока (574 кДж / моль), почему она разрывается в реакциях? Ответ имеет кинетические, структурные и энергетические нюансы. В целом, чем менее реакционноспособен полученный продукт, тем более предпочтительным является его образование..

Что происходит с F^- в воде? В концентрированных растворах плавиковой кислоты другая молекула HF может образовывать водородную связь с F^- пары [H₃О⁺F^-].

Это приводит к генерации дифторид-иона [FHF]^-, который необычайно кислый. Вот почему любой физический контакт с этим чрезвычайно вреден. Малейшее воздействие может вызвать бесконечный ущерб для организма.

Существует много стандартов и протоколов безопасности для правильного управления, и, следовательно, предотвращения потенциальных аварий для тех, кто работает с этой кислотой.

приложений

Это соединение с многочисленными применениями в промышленности, в исследованиях и в работе потребителей..

- Плавиковая кислота генерирует органические производные, которые участвуют в процессе очистки алюминия.

- Он используется при отделении изотопов от урана, как в случае гексафторида урана (УФ)₆). Он также используется при добыче, обработке и рафинировании металлов, горных пород и масел, а также для подавления роста и удаления плесени..

- Коррозионные свойства кислоты были использованы для вырезания и травления кристаллов, особенно замороженных, с использованием техники травления. 

- Это используется в производстве кремниевых полупроводников, с многократным использованием в развитии вычислительной техники и вычислительной техники, ответственных за развитие человека.

- Он используется в автомобильной промышленности в качестве чистящего средства и для удаления ржавчины в керамике..

- Помимо использования в качестве посредника в некоторых химических реакциях, плавиковая кислота используется в некоторых ионообменниках, которые участвуют в очистке металлов и более сложных веществ..

- Участвует в переработке нефти и ее производных, что позволило получить растворители для использования при производстве продуктов для очистки и устранения жиров..

- Он используется в производстве средств для нанесения покрытий и обработки поверхности..

- Потребители используют многочисленные продукты, в которых плавиковая кислота участвовала в ее разработке; например, некоторые, необходимые для ухода за автомобилем, чистящие средства для мебели, электрические и электронные компоненты, а также топливо, среди других продуктов.

ссылки

1. PubChem. (2018). Плавиковая кислота. Получено 3 апреля 2018 г. из: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2.  Кэт Дэй. (16 апреля 2013 г.) Кислота, которая действительно ест все. Получено 3 апреля 2018 г., из сайта :ronicleflask.com
3. Wikipedia. (28 марта 2018 г.). Плавиковая кислота. Получено 3 апреля 2018 г. с сайта en.wikipedia.org.
4. Дрожь и Аткинс. (2008). Неорганическая химия (четвертое издание., стр. 129, 207-249, 349, 407). Mc Graw Hill.
5. Плавиковая кислота. MUSC. Медицинский университет Южной Каролины. Получено 3 апреля 2018 г. по адресу: acadedepartments.musc.edu