Kyseliny fluorovodíkovej (HF) je vodný roztok, v ktorom je rozpustený fluorovodíka. Táto kyselina sa získavajú hlavne z reakcií koncentrovanej kyseliny sírovej s minerálnou fluoritu (CAF 2 ). Minerál sa rozkladá pôsobením kyseliny a zostávajúca voda rozpúšťa plynné fluorovodíky.
Čistý produkt, to znamená bezvodý fluorovodík, sa môže destilovať z tej istej kyslej vody. V závislosti od množstva rozpusteného plynu sa získajú rôzne koncentrácie, a teda rôzne dostupné produkty kyseliny fluorovodíkovej na trhu.
Pri koncentrácii nižšej ako 40% má kryštalický vzhľad nerozoznateľný od vody, ale pri vyšších koncentráciách uvoľňuje biele pary fluorovodíka. Kyselina fluorovodíková je známa ako jedna z najagresívnejších a najnebezpečnejších chemikálií.
Je schopný „jesť“ takmer akýkoľvek materiál, s ktorým prichádza do styku: od skla, keramiky a kovov, po horniny a betón. V akom kontajneri je potom uložený? V plastových fľašiach sú syntetické polyméry inertné voči ich pôsobeniu.
vzorec
Vzorec fluorovodíka je HF, ale vzorec kyseliny fluorovodíkovej je zastúpený vo vodnom prostredí, HF (aq), aby sa odlíšil od uvedeného.
Kyselina fluorovodíková sa teda môže považovať za hydrát fluorovodíka, čo je jeho anhydrid.
štruktúra
Každá kyselina vo vode má schopnosť vytvárať ióny v rovnovážnej reakcii. V prípade kyseliny fluorovodíkovej, odhaduje sa, že dvojica iónov H 3 O + a F - existuje v roztoku .
Anion F - pravdepodobne vytvára veľmi silné vodíkové väzby s jedným z atómov vodíka v katiónu (FHO + H 2 ). Toto vysvetľuje, prečo je kyselina fluorovodíková slabá Bronstedova kyselina (donor protónov, H + ), napriek jej vysokej a nebezpečnej reaktivite; to znamená, že sa vo vode neuvoľní toľko H + v porovnaní s inými kyselinami (HCl, HBr alebo HI).
V koncentrovanej kyseline fluorovodíkovej sú však interakcie medzi molekulami fluorovodíka dostatočne účinné na to, aby im umožnili uniknúť v plynnej fáze.
To znamená, že vo vode môžu interagovať, ako keby boli v tekutom anhydride, čím medzi nimi vytvárajú vodíkové väzby. Tieto vodíkové väzby je možné asimilovať ako takmer lineárne reťazce (HFHFHF- …) obklopené vodou.
Na obrázku vyššie nezdieľaný pár elektrónov orientovaných v opačnom smere väzby (HF :) interaguje s ďalšou molekulou HF, aby zostavil reťazec.
vlastnosti
Pretože kyselina fluorovodíková je vodný roztok, jej vlastnosti závisia od koncentrácie anhydridu rozpusteného vo vode. HF je veľmi dobre rozpustný vo vode a je hygroskopický, je schopný vyrobiť celý rad roztokov: od veľmi koncentrovaných (dymové a žlté tóny) po veľmi zriedené.
Keď jeho koncentrácia klesá, HF (ac) nadobúda vlastnosti viac podobné čistej vode ako vlastnosti anhydridu. Avšak, HFH vodíkové väzby sú silnejšie ako tie, ktoré vo vode, H 2 O-HOH.
Obidva tieto riešenia spolu harmonicky zvyšujú teplotu varu (až do 105 ° C). Podobne sa zvyšuje hustota, keď sa rozpustí viac anhydridu HF. Inak majú všetky HF (ac) roztoky silné, dráždivé pachy a sú bezfarebné.
reaktivita
Aké je teda korózne správanie kyseliny fluorovodíkovej? Odpoveď spočíva vo väzbe HF a schopnosti atómu fluóru tvoriť veľmi stabilné kovalentné väzby.
Fluór je veľmi malý a elektronegatívny atóm, je to silná Lewisova kyselina. To znamená, že sa od vodíka oddeľuje a viaže sa na druhy, ktoré mu ponúkajú viac elektrónov pri nízkych nákladoch na energiu. Napríklad to môžu byť kovy, ako napríklad kremík prítomný v skle.
SiO 2 + 4 HF → SIF 4 (g) + 2 H 2 O
SiO 2 + 6 HF → H 2 SIF 6 + 2 H 2 O
Ak je disociačná energia väzby HF vysoká (574 kJ / mol), prečo sa rozpadá v reakciách? Odpoveď má kinetické, štrukturálne a energetické podtexty. Všeobecne platí, že čím menej je výsledný produkt reaktívnejší, tým je jeho tvorba priaznivejšia.
Čo sa stane s F - vo vode? V koncentrovaných roztokoch kyseliny fluorovodíkovej môže ďalšia molekula HF viazať vodík s F - páru.
To vedie k tvorbe difluoridového iónu - ktorý je extrémne kyslý. Preto je akýkoľvek fyzický kontakt s ním mimoriadne škodlivý. Najmenšia expozícia môže spôsobiť nekonečné poškodenie tela.
Existuje veľa bezpečnostných noriem a protokolov na ich správne zaobchádzanie, a tým sa predíde možným nehodám pre tých, ktorí pracujú s touto kyselinou.
aplikácia
Je to zmes s mnohými aplikáciami v priemysle, výskume a spotrebiteľských záležitostiach.
- Kyselina fluorovodíková generuje organické deriváty, ktoré zasahujú do procesu čistenia hliníka.
- Používa sa pri separácii izotopov uránu, ako je to v prípade hexafluoridu uránu (UF 6 ). Rovnako sa používa pri extrakcii, spracovaní a rafinácii kovov, hornín a olejov, používa sa tiež na inhibíciu rastu a odstraňovanie plesní.
- Žieravé vlastnosti kyseliny sa používajú na vyrezávanie a gravírovanie kryštálov, najmä matných, pomocou techniky leptania.
- Používa sa pri výrobe silikónových polovodičov s viacnásobným využitím pri vývoji výpočtovej a informačnej technológie zodpovednej za ľudský vývoj.
- Používa sa v automobilovom priemysle ako čistiaci prostriedok a používa sa ako odstraňovač plesní na keramike.
- Okrem toho, že kyselina fluorovodíková slúži ako medziprodukt pri niektorých chemických reakciách, používa sa v niektorých iónomeničoch, ktoré sa podieľajú na čistení kovov a komplexnejších látok.
- Podieľa sa na spracovaní oleja a jeho derivátov, ktoré umožnilo získať rozpúšťadlá na použitie pri výrobe čistiacich prostriedkov a produktov na odstraňovanie mastnoty.
- Používa sa pri tvorbe činidiel na pokovovanie a povrchovú úpravu.
- Spotrebitelia používajú početné výrobky, na ktorých sa kyselina fluorovodíková podieľala na ich príprave; napríklad niektoré z nich sú potrebné na ošetrovanie automobilov, čistiace prostriedky na nábytok, elektrické a elektronické komponenty a palivá, okrem iného.
Referencie
- PubChem. (2018). Kyselina fluorovodíková. Zdroj: 3. apríla 2018, z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Kat Day. (16. apríla 2013). Kyselina, ktorá skutočne všetko prežíva. Našiel sa 3. apríla 2018 z: chronicleflask.com
- Wikipedia. (28. marca 2018). Kyselina fluorovodíková. Zdroj: 3. apríla 2018, z: en.wikipedia.org.
- Shiver a Atkins. (2008). Anorganická chémia. (4. vydanie, str. 129, 207 - 249, 349, 407). Mc Graw Hill.
- Kyselina fluorovodíková. Musc. Lekárska univerzita v Južnej Karolíne. Zdroj: 3. apríla 2018, z: akademickýkartmány.musc.edu