Плавиковой кислоты (HF) , представляет собой водный раствор , в котором растворен фтористый водород. Эту кислоту получают в основном в результате реакции концентрированной серной кислоты с минералом флюоритом (CaF 2 ). Минерал разлагается под действием кислоты, а оставшаяся вода растворяет газообразный фтористый водород.
Чистый продукт, то есть безводный фтористый водород, можно перегонять из той же кислой воды. В зависимости от количества растворенного газа получаются разные концентрации и, следовательно, на рынке доступны различные продукты плавиковой кислоты.
При концентрации менее 40% он имеет кристаллический вид, неотличимый от воды, но при более высоких концентрациях выделяет белые пары фтороводорода. Плавиковая кислота известна как одно из самых агрессивных и опасных химикатов.
Он способен «поедать» практически любой материал, с которым соприкасается: от стекла, керамики и металлов до камней и бетона. В какой же таре он хранится? В пластиковых бутылках синтетические полимеры инертны к их действию.
формула
Формула фтороводорода HF, но фтористоводородная кислота представлена в водной среде, HF (водн.), Чтобы отличаться от первой.
Таким образом, плавиковую кислоту можно рассматривать как гидрат фтороводорода, а это его ангидрид.
Структура
Каждая кислота в воде имеет способность генерировать ионы в равновесной реакции. В случае плавиковой кислоты считается, что пара ионов H 3 O + и F - существует в растворе .
Анион F - вероятно, образует очень прочную водородную связь с одним из атомов водорода в катионе (FHO + -H 2 ). Это объясняет, почему фтористоводородная кислота является слабой кислотой Бренстеда (донор протонов, H + ), несмотря на ее высокую и опасную реакционную способность; то есть в воде он не выделяет столько H + по сравнению с другими кислотами (HCl, HBr или HI).
Однако в концентрированной фтористоводородной кислоте взаимодействия между молекулами фтороводорода достаточно эффективны, чтобы позволить им улетучиваться в газовой фазе.
То есть внутри воды они могут взаимодействовать, как если бы они были в жидком ангидриде, тем самым образуя водородные связи между собой. Эти водородные связи могут быть ассимилированы как почти линейные цепи (HFHFHF-…), окруженные водой.
На изображении выше неподеленная пара электронов, ориентированная в противоположном направлении связи (HF :), взаимодействует с другой молекулой HF, чтобы собрать цепь.
свойства
Поскольку фтористоводородная кислота представляет собой водный раствор, ее свойства зависят от концентрации ангидрида, растворенного в воде. HF хорошо растворяется в воде и гигроскопичен, позволяя образовывать самые разные растворы: от очень концентрированных (дымчатых и с желтоватым оттенком) до очень разбавленных.
При уменьшении концентрации HF (ac) приобретает свойства, более похожие на чистую воду, чем на свойства ангидрида. Однако водородные связи HFH прочнее, чем в воде, H 2 O-HOH.
Оба сосуществуют в растворах в гармонии, повышая температуру кипения (до 105ºC). Точно так же плотности увеличиваются по мере растворения большего количества ангидрида HF. В остальном все растворы HF (ac) имеют сильный раздражающий запах и бесцветны.
Реактивность
Так чем же вызвано коррозионное поведение плавиковой кислоты? Ответ кроется в связи HF и в способности атома фтора образовывать очень прочные ковалентные связи.
Фтор, будучи очень маленьким и электроотрицательным атомом, является мощной кислотой Льюиса. То есть он отделяется от водорода и связывается с частицами, которые предлагают ему больше электронов при низких затратах энергии. Например, эти частицы могут быть металлами, такими как кремний, присутствующий в стеклах.
SiO 2 + 4 HF → SiF 4 (г) + 2 H 2 O
SiO 2 + 6 HF → H 2 SiF 6 + 2 H 2 O
Если энергия диссоциации связи HF высока (574 кДж / моль), почему она разрывается в реакциях? Ответ имеет кинетический, структурный и энергетический подтекст. В целом, чем менее реакционноспособен полученный продукт, тем больше благоприятствует его образованию.
Что происходит с F - в воде? В концентрированных растворах фтористоводородной кислоты другая молекула HF может образовывать водородную связь с F - пары.
Это приводит к образованию дифторид-иона - , который очень кислый. Поэтому любой физический контакт с ним крайне вреден. Малейшее воздействие может вызвать бесконечные повреждения тела.
Существует множество стандартов безопасности и протоколов для правильного обращения с ней, что позволяет избежать потенциальных несчастных случаев для тех, кто работает с этой кислотой.
Приложения
Это соединение имеет множество применений в промышленности, исследованиях и потребительских отношениях.
- Плавиковая кислота образует органические производные, которые участвуют в процессе очистки алюминия.
- Он используется при разделении изотопов урана, как и в случае гексафторида урана (UF 6 ). Точно так же он 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 гравировки кристаллов, особенно матовых, с использованием техники травления.
- Он используется в производстве силиконовых полупроводников, с множеством применений в разработке вычислительных и информационных технологий, ответственных за человеческое развитие.
- Он используется в автомобильной промышленности как очиститель, а также как средство для удаления плесени с керамики.
- Помимо использования в качестве промежуточного продукта в некоторых химических реакциях, фтористоводородная 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 в производстве средств очистки и обезжиривания.
- Используется при создании средств для гальваники и обработки поверхностей.
- Потребители используют многочисленные продукты, в разработке которых принимала участие плавиковая кислота; например, некоторые необходимые для ухода за автомобилем, чистящие средства для мебели, электрических и электронных компонентов, топлива и других продуктов.
Ссылки
- PubChem. (2018). Плавиковая кислота. Получено 3 апреля 2018 г. с сайта pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- День Кэт. (16 апреля 2013 г.). Кислота, которая действительно все разъедает. Получено 3 апреля 2018 г. с: chronicleflask.com
- Wikipedia. (28 марта 2018 г.). Плавиковая кислота. Получено 3 апреля 2018 г. с сайта en.wikipedia.org.
- Шивер и Аткинс. (2008). Неорганическая химия. (4-е изд., С. 129, 207-249, 349, 407). Мак Гроу Хилл.
- Плавиковая кислота. Musc. Медицинский университет Южной Каролины. Получено 3 апреля 2018 г. с: acadedepartments.musc.edu