Fluorura de hidrogen

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 30 noiembrie 2021; verificările necesită 12 modificări .

General

Nume sistematic

Fluorura de hidrogen

Nume tradiționale

acid fluorhidric, hidrofluorura; fluorură de hidrogen

Proprietăți fizice

gaz sau lichid mobil

20,01 g/ mol

0,99 g/cm³

15,98 ± 0,01 eV [1]

Proprietati termice

Temperatura

• topirea

-83,4°C

• fierbere

+19,54°C

• descompunere

descompunerea este vizibilă la temperaturi peste +3500 °C

Punct critic

188

Entalpie

• educaţie

−273,3 kJ/mol

Presiunea aburului

783 ± 1 mmHg [unu]

Proprietăți chimice

Constanta de disociere a acidului

pK_{a}

3.17

Solubilitate

• in apa

72,47 (20°C)

Clasificare

231-634-8

InChl=1S/FH/h1HKRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N

RTECS

MW7875000

CHEBI

29228

ChemSpider

14214

Siguranță

Limitați concentrația

0,5 mg/m³

LD 50

14,3 mg/kg (șobolani, intravenos)

Toxicitate

Extrem de otrăvitor, SDYAV

Pictograme BCE

NFPA 704

0 patru unu BOU

Datele se bazează pe condiții standard (25 °C, 100 kPa), dacă nu este menționat altfel.

Fișiere media la Wikimedia Commons

Acidul fluorhidric ( acid fluorhidric, acid fluorhidric , acid fluorhidric , acid fluorhidric H F ) este un gaz incolor (în condiții standard) cu un miros neplăcut ascuțit, la temperatura camerei există în principal sub formă de dimer H 2 F 2 , sub 19,9 ° C - lichid volatil mobil incolor . Miscibil cu apa în orice raport pentru a forma acid fluorhidric (fluorhidric) . Formează un amestec azeotrop cu apa cu o concentrație de 35,4% HF. Toxic, MPCr.z. = 0,5 mg/m³, clasa de pericol II (substanțe foarte periculoase) în conformitate cu GOST 12.1.007-76.

Structura moleculei

Molecula de fluorură de hidrogen este foarte polară, μ = 0,19 D. Fluorura de hidrogen în stare lichidă și gazoasă are o mare tendință de a se asocia datorită formării de legături puternice de hidrogen . Energia legăturii de hidrogen a FH•••FH este de aproximativ 41,5 kJ/mol, iar gradul mediu de polimerizare în faza gazoasă (la punctul de fierbere) este ≈4. Chiar și în stare gazoasă, acidul fluorhidric constă dintr-un amestec de polimeri H 2 F 2 , H 3 F 3 , H 4 F 4 , H 5 F 5 , H 6 F 6 . Moleculele simple de HF există numai la temperaturi peste 90 °C. Datorită rezistenței mari a legăturii, descompunerea termică a fluorurii de hidrogen devine vizibilă doar peste 3500 °C (care este mai mare decât punctul de topire al wolframului , cel mai refractar dintre metale). Pentru comparație, în apă, descompunerea termică devine vizibilă la temperaturi peste 2000 °C.

În stare cristalină, HF formează cristale ortorombice formate din structuri asemănătoare lanțului: unghi HFH = 116°, d(FH) = 95 pm , d(F•••H) = 155 pm. Lanțuri similare în zig-zag cu un unghi HFH = 140° sunt de asemenea prezente în polimerii HF existenți în faza gazoasă.

Proprietăți

Proprietăți fizice

Temperatura critică a fluorurii de hidrogen este de 188 °C, presiunea critică este de 64 atm.
Căldura de vaporizare a HF lichid la punctul de fierbere este de numai 7,5 kJ/mol (de aproximativ 6 ori mai mică decât cea a apei la 20 °C). Acest lucru se datorează faptului că evaporarea în sine schimbă puțin natura asocierii fluorurii de hidrogen ( forma dimerică , care este caracteristică unui lichid, se păstrează și în vapori , spre deosebire de tranziția de fază a apei).
Permitivitatea acidului fluorhidric lichid (84 la 0 °C) este foarte apropiată de valoarea d.p. pentru apă.

Proprietăți chimice

Proprietățile chimice ale HF depind de prezența apei. Fluorura de hidrogen uscată nu atacă majoritatea metalelor și nu reacționează cu oxizii metalici. Cu toate acestea, dacă reacția începe, atunci ea continuă pentru ceva timp cu autocataliză , deoarece, ca urmare a interacțiunii, cantitatea de apă crește:

{\mathsf {MgO+2HF\rightarrow MgF_{2}+H_{2}O))

HF lichid este un solvent ionizant puternic . Toți electroliții dizolvați în ea, cu excepția acidului percloric HClO 4 , sunt baze:

{\mathsf {HCl+2HF\rightleftarrows H_{2}Cl^{+}+HF_{2}^{-}}}

În acidul fluorhidric lichid , proprietățile acide sunt prezentate de compușii care acceptă ioni de fluor, de exemplu, BF3 , SbF5 :

{\mathsf {BF_{3}+2HF\rightarrow H_{2}F^{+}+[BF_{4}]^{-}}}

Compușii amfoteri din acidul fluorhidric lichid sunt, de exemplu, fluorurile de aluminiu și crom (III):

{\mathsf {3NaF+AlF_{3}\rightarrow 3Na^{+}+[AlF_{6}]^{{3-))))

(AlF3 - ca acid )

{\mathsf {AlF_{3}+3BF_{3}\rightarrow Al^{{3+}}+3[BF_{4}]^{-}}}

(AlF 3 - ca bază )

Fluorura de hidrogen în stare gazoasă și sub formă de soluție apoasă reacționează cu dioxidul de siliciu :

Cu condiția ca fluorura de hidrogen să fie în stare gazoasă:

{\mathsf {4HF+SiO_{2}\rightarrow SiF_{4}+2H_{2}O))

Cu condiția ca acidul fluorhidric sub formă de soluție apoasă:

{\mathsf {6HF+SiO_{2}\rightarrow H_{2}[SiF_{6}]+2H_{2}O))

Fluorura de hidrogen este infinit solubilă în apă și are loc ionizarea moleculelor de HF:

{\mathsf {2HF+H_{2}O\rightleftarrows HF_{2}^{-}+H_{3}O^{+))}

K d \u003d 7,2⋅10 −4

{\mathsf {HF+F^{-}\rightleftarrows HF_{2}^{-}}}

K d = 5,1 O soluție apoasă de acid fluorhidric ( acid fluorhidric ) este un acid cu putere medie . Sărurile acidului fluorhidric se numesc fluoruri . Majoritatea sunt greu solubile în apă, doar fluorurile NH 4 , Na, K, Rb, Cs, Ag (I), Tl (I), Sn (II), Ni (II), Be, Sb (III), Ge (II), Co(II), Mn(II), Mn(III), Cr(III), Zr(IV), Ti(III). Toate sărurile solubile ale acidului fluorhidric sunt foarte toxice (în doze mari).

Obținerea

Fluorul reacționează exploziv cu hidrogenul chiar și la temperaturi scăzute și (spre deosebire de clor ) în întuneric pentru a forma fluorură de hidrogen:

{\mathsf {H_{2}+F_{2}\rightarrow 2HF))

În industrie, fluorura de hidrogen este produsă prin interacțiunea dintre spatul fluor și acizi puternici nevolatili (de exemplu, sulfuric ):

{\mathsf {CaF_{2}+H_{2}SO_{4}\rightarrow CaSO_{4}+2HF))

Procesul se desfășoară în cuptoare de oțel la 120–300 °C; în comparație cu reacții similare pentru obținerea altor halogenuri de hidrogen, reacția de obținere a fluorurii de hidrogen din fluoruri este foarte lentă. Părțile instalației care servesc la absorbția fluorurii de hidrogen sunt realizate din plumb .

Toxicologie

Acidul fluorhidric (hidrofluorura) are un miros înțepător, este foarte toxic , fumează în aer (datorită formării de mici picături de soluție cu vapori de apă) și corodează puternic pereții tractului respirator. Fluorura de hidrogen are proprietăți narcotice slabe.

Ca și alți derivați de fluor , HF este foarte periculos de manipulat.

Pentru mai multe informații despre toxicologia fluorurii de hidrogen, a se vedea art. Acid fluorhidric .

Aplicație

Se folosește la obținerea criolitului , derivaților de fluor de uraniu , freoni , substanțe organofluorine, gravarea mată a sticlei silicate (acid fluorhidric pentru gravare transparentă). Solubilitatea neobișnuită a moleculelor biologice în fluorură de hidrogen lichidă fără descompunere (de exemplu proteine) este utilizată în biochimie. Adăugarea acceptoarelor de fluor la fluorura de hidrogen lichidă face posibilă crearea de medii superacide .

Fapte interesante

Celebrul scriitor de science-fiction Ivan Efremov a scris povestea „ Inima șarpelui ”, în care a descris o viață ipotetică formată pe o planetă în care rolul principal în natură este jucat nu de oxigen , ci de fluor , iar în loc de apă, suprafața planetei este acoperită cu oceane de fluorură de hidrogen. Scriitorul a fost condus la această idee printr-o analogie profundă între proprietățile apei și fluorura de hidrogen.

Fluorura de hidrogen reacționează cu sticla , deci este depozitată în recipiente de plastic. Atunci când depozitați hidrogenul fluorhidric în sticlărie, sticla este acoperită cu parafină pentru a o proteja de acidul fluorhidric.

Note

↑ 1 2 http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0334.html

Literatură

Akhmetov N. S. „Chimie generală și anorganică” M.: Școala superioară, 2001.
Karapetyants M.Kh. , Drakin S.I. Chimie generală și anorganică. Moscova: Chimie, 1994.

Dicționare și enciclopedii	Mare catalană Mare norvegian Rusă mare Britannica (online) Universalis
În cataloagele bibliografice	GND : 4154877-2 J9U : 987007533740105171 LCCN : sh85063425