Kyseliny fluorovodíkové (HF) je vodný roztok, ve kterém je rozpuštěn fluorovodíku. Tato kyselina se získávají hlavně z reakcí koncentrované kyseliny sírové s minerální fluoritu (CAF 2). Minerál se rozkládá působením kyseliny a zbylá voda rozpouští fluorovodíky.
Čistý produkt, tj. Bezvodý fluorovodík, může být destilován z téže kyselé vody. V závislosti na množství rozpuštěného plynu se získají různé koncentrace, a tedy různé dostupné produkty kyseliny fluorovodíkové na trhu.
Při koncentraci menší než 40% má krystalický vzhled nerozeznatelný od vody, ale při vyšších koncentracích uvolňuje bílé páry fluorovodíku. Kyselina fluorovodíková je známá jako jedna z nejagresivnějších a nejnebezpečnějších chemikálií.
Je schopen „jíst“ téměř jakýkoli materiál, s nímž přichází do styku: od skla, keramiky a kovů, po skály a beton. V jakém kontejneru je potom uložen? V plastových lahvích jsou syntetické polymery inertní vůči jejich působení.
Vzorec
Vzorec fluorovodíku je HF, ale ve vodném médiu HF (aq) je přítomen kyselina fluorovodíková, aby se odlišil od prvního.
Kyselina fluorovodíková tedy může být považována za hydrát fluorovodíku, což je její anhydrid.
Struktura
Každá kyselina ve vodě má schopnost vytvářet ionty v rovnovážné reakci. V případě kyseliny fluorovodíkové se odhaduje, že pár iontů H 3 O + a F - existuje v roztoku.
Anion F - pravděpodobně vytváří velmi silné vodíkové vazby s jedním z atomů vodíku v kationtu (FHO + H 2). Toto vysvětluje, proč je kyselina fluorovodíková slabá Bronstedova kyselina (donor protonu, H +), navzdory její vysoké a nebezpečné reaktivitě; to znamená, že ve vodě neuvolňuje tolik H + ve srovnání s jinými kyselinami (HCl, HBr nebo HI).
V koncentrované kyselině fluorovodíkové jsou však interakce mezi molekulami fluorovodíku dostatečně účinné, aby jim umožnily uniknout v plynné fázi.
To znamená, že ve vodě mohou interagovat, jako by byli v kapalném anhydridu, čímž mezi nimi vytvářejí vodíkové vazby. Tyto vodíkové vazby lze asimilovat jako téměř lineární řetězce (HFHFHF-…) obklopené vodou.
Na obrázku výše nesdílený pár elektronů orientovaných v opačném směru vazby (HF:) interaguje s jinou molekulou HF, aby sestavil řetězec.
Vlastnosti
Protože kyselina fluorovodíková je vodný roztok, její vlastnosti závisí na koncentraci anhydridu rozpuštěného ve vodě. HF je velmi rozpustný ve vodě a je hygroskopický, je schopen produkovat celou řadu roztoků: od velmi koncentrovaného (kouřový a se žlutými tóny) po velmi zředěný.
Jak jeho koncentrace klesá, HF (ac) nabývá vlastností více podobných čisté vodě než vlastnosti anhydridu. Nicméně, HFH vodíkové vazby jsou silnější než ty, které ve vodě, H 2 O-HOH.
Oba koexistují v harmonii v řešeních a zvyšují teploty varu (až do 105 ° C). Podobně se hustota zvyšuje s tím, jak se rozpustí více anhydridu HF. Jinak mají všechny roztoky HF (ac) silné, dráždivé pachy a jsou bezbarvé.
Reaktivita
Jaké je tedy korozivní chování kyseliny fluorovodíkové? Odpověď spočívá v HF vazbě a ve schopnosti atomu fluoru vytvářet velmi stabilní kovalentní vazby.
Fluor je velmi malý a elektronegativní atom, je to silná Lewisova kyselina. To znamená, že se odděluje od vodíku a váže se na druhy, které mu nabízejí více elektronů za nízkou cenu energie. Například, tyto druhy mohou být kovy, jako je křemík přítomný ve sklech.
SiO 2 + 4 HF → SiF 4 (g) + 2 H 2 O
SiO 2 + 6 HF → H 2 SiF 6 + 2 H 2 O
Je-li disociační energie vazby HF vysoká (574 kJ / mol), proč se v reakcích rozpadá? Odpověď má kinetické, strukturální a energetické podtóny. Obecně platí, že čím méně reaktivní je výsledný produkt, tím je jeho tvorba výhodnější.
Co se stane s F - ve vodě? V koncentrovaných roztocích kyseliny fluorovodíkové může jiná HF molekula vodíkovou vazbu s F - páru.
To má za následek generování difluoridovou iontů -, což je velmi kyselý. Proto je jakýkoli fyzický kontakt s ním velmi škodlivý. Nejmenší expozice může způsobit nekonečné poškození těla.
Existuje mnoho bezpečnostních standardů a protokolů pro jejich správné zacházení, a tak se vyhnete potenciálním nehodám pro ty, kteří pracují s touto kyselinou.
Aplikace
Jedná se o směs s mnoha aplikacemi v průmyslu, ve výzkumu a ve spotřebitelských záležitostech.
- Kyselina fluorovodíková generuje organické deriváty, které zasahují do procesu čištění hliníku.
- Používá se při separaci izotopů uranu, jako v případě hexafluoridu uranu (UF 6). Rovněž se používá při extrakci, zpracování a rafinaci kovů, hornin a olejů a také se používá k inhibici růstu a odstraňování plísní.
- Korozivní vlastnosti kyseliny se používají k vyřezávání a rytí krystalů, zejména matných, pomocí techniky leptání.
- Používá se při výrobě silikonových polovodičů s vícenásobným využitím při vývoji výpočetní a informační technologie odpovědné za lidský vývoj.
- Používá se v automobilovém průmyslu jako čisticí prostředek a používá se jako odstraňovač plísní na keramice.
- Kromě toho, že kyselina fluorovodíková slouží jako meziprodukt při některých chemických reakcích, používá se v některých iontoměničích, které se podílejí na čištění kovů a složitějších látek.
- Podílí se na zpracování oleje a jeho derivátů, což umožnilo získání rozpouštědel pro použití při výrobě čisticích a odmašťovacích produktů.
- Používá se při vytváření činidel pro pokovování a povrchovou úpravu.
- Spotřebitelé používají řadu produktů, na nichž se kyselina fluorovodíková podílela na jejich zpracování; například některé nezbytné pro péči o automobil, čisticí prostředky pro nábytek, elektrické a elektronické komponenty a paliva, mezi jinými výrobky.
Reference
- PubChem. (2018). Kyselina fluorovodíková. Citováno z 3. dubna 2018, z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Kat Day. (16. dubna 2013). Kyselina, která opravdu všechno sní. Citováno z 3. dubna 2018, z: chronicleflask.com
- Wikipedia. (28. března 2018). Kyselina fluorovodíková. Citováno z 3. dubna 2018, z: en.wikipedia.org.
- Shiver & Atkins. (2008). Anorganická chemie. (4. vydání, str. 129, 207-249, 349, 407). Mc Graw Hill.
- Kyselina fluorovodíková. Musc. Lékařská fakulta v Jižní Karolíně. Citováno z 3. dubna 2018, z: acaddepartments.musc.edu