Fluorwasserstoffsäure (HF) Formel, Struktur, Eigenschaften und Verwendungen



Die Fluorwasserstoffsäure (HF) ist eine wässrige Lösung, in der Fluorwasserstoff gelöst ist. Diese Säure wird hauptsächlich aus der Reaktion der konzentrierten Schwefelsäure mit dem Mineral Fluorit (CaF) erhalten2). Das Mineral wird durch die Einwirkung der Säure abgebaut und das restliche Wasser löst die Fluorwasserstoffgase.

Aus dem gleichen sauren Wasser kann das reine Produkt, dh das Fluorwasserstoffanhydrid, destilliert werden. In Abhängigkeit von den Mengen des gelösten Gases werden unterschiedliche Konzentrationen erhalten, und daher sind mehrere Fluorwasserstoffsäure-Produkte auf dem Markt verfügbar.

Bei einer Konzentration von weniger als 40% hat es ein kristallines Aussehen, das von Wasser nicht unterscheidbar ist, aber bei höheren Konzentrationen emittiert es weiße Fluorwasserstoffdämpfe. Flusssäure ist als eine der aggressivsten und gefährlichsten Chemikalien bekannt.

Es ist in der Lage, fast jedes Material zu "essen", mit dem es Kontakt hat: von Gläsern, Keramiken und Metallen zu Gesteinen und Betonen. In welchem ​​Container wird es dann gelagert? In Kunststoffflaschen synthetische Polymere, die gegenüber ihrer Wirkung inert sind.

Index

  • 1 Formel
  • 2 Struktur
  • 3 Eigenschaften
    • 3.1 Reaktivität
  • 4 Verwendet
  • 5 Referenzen

Formel

Die Formel von Fluorwasserstoff ist HF, aber die von Fluorwasserstoffsäure wird in einem wßrigen Medium, HF (ac), dargestellt, um von dem ersten zu unterscheiden.

So kann Fluorwasserstoffsäure als Hydrat von Fluorwasserstoff betrachtet werden, und dies führt zu seinem Anhydrid.

Struktur

Alle Säure in Wasser hat die Fähigkeit, Ionen in einer Gleichgewichtsreaktion zu erzeugen. Im Fall von Fluorwasserstoffsäure wird geschätzt, dass in einer Lösung das Ionenpaar H vorhanden ist3O+ und F-.

Das Anion F- bildet wahrscheinlich eine sehr starke Wasserstoffbrücke mit einem der Wasserstoffatome des Kations (F-H-O+-H2). Dies erklärt, warum Flusssäure eine schwache Brönsted - Säure ist (Protonendonor, H+), trotz seiner hohen und gefährlichen Reaktivität; das heißt, in Wasser gibt es nicht so viele H frei+ verglichen mit anderen Säuren (HCl, HBr oder HI).

In konzentrierter Fluorwasserstoffsäure sind die Wechselwirkungen zwischen den Fluorwasserstoffmolekülen jedoch so wirksam, dass sie in der Gasphase entweichen können.

Das heißt, sie können innerhalb des Wassers so interagieren, als befänden sie sich im flüssigen Anhydrid und bildeten Wasserstoffbrücken zwischen ihnen. Diese Wasserstoffbrücken können als fast lineare Ketten (H-F-H-F-H-F- ...), die von Wasser umgeben sind, assimiliert werden.

Im oberen Bild wechselwirkt das nicht-geteilte Elektronenpaar, das in der entgegengesetzten Richtung der Bindung (H-F :) orientiert ist, mit einem anderen HF-Molekül, um die Kette zusammenzusetzen.

Eigenschaften

Da Fluorwasserstoffsäure eine wässrige Lösung ist, hängen ihre Eigenschaften von der Konzentration des in Wasser gelösten Anhydrids ab. Das HF ist in Wasser sehr gut löslich und hygroskopisch und kann eine Vielzahl von Lösungen herstellen: von sehr konzentriert (rauchig und mit Gelbtönen) bis sehr verdünnt.

Mit abnehmender Konzentration nimmt HF (ac) Eigenschaften an, die denen von reinem Wasser ähnlicher sind als die von Anhydrid. Wasserstoffbrückenbindungen H-F-H sind jedoch stärker als diejenigen in Wasser, H2O-H-O-H

Beide koexistieren harmonisch in den Lösungen und erhöhen die Siedepunkte (bis zu 105ºC). In ähnlicher Weise nehmen die Dichten zu, wenn mehr HF-Anhydrid gelöst wird. Alle Lösungen von HF (ac) haben starke und reizende Gerüche und sind farblos.

Reaktivität

Also, was ist das korrosive Verhalten von Flusssäure? Die Antwort liegt in der H-F-Bindung und der Fähigkeit des Fluoratoms, sehr stabile kovalente Bindungen zu bilden.

Fluor ist ein sehr kleines und elektronegatives Atom, es ist eine starke Lewis-Säure. Das heißt, es wird von Wasserstoff getrennt, um an Spezies zu binden, die bei niedrigen Energiekosten mehr Elektronen bieten. Zum Beispiel können diese Spezies Metalle sein, wie etwa das in den Gläsern vorhandene Silizium.

SiO2 + 4 HF → SiF4(g) + 2 H2O

SiO2 + 6 HF → H2SiF6 + 2 H2O

Wenn die Dissoziationsenergie der H-F-Bindung hoch ist (574 kJ / mol), warum bricht sie dann in den Reaktionen? Die Antwort hat kinetische, strukturelle und energetische Nuancen. Im allgemeinen ist das gebildete Produkt umso weniger bevorzugt, je mehr es gebildet wird.

Was passiert mit dem F?- im Wasser? In konzentrierten Fluorwasserstoffsäurelösungen kann ein anderes HF-Molekül eine Wasserstoffbindung mit dem F bilden- des Paares [H3O+F-].

Dies führt zur Erzeugung von Difluoridionen [FHF]-das ist außerordentlich sauer. Deshalb ist jeder physische Kontakt damit äußerst schädlich. Die geringste Belichtung kann eine Unendlichkeit des Schadens am Körper auslösen.

Es gibt viele Sicherheitsregeln und -protokolle für die richtige Handhabung und verhindern somit mögliche Unfälle für diejenigen, die mit dieser Säure arbeiten.

Verwendet

Es ist eine Verbindung mit zahlreichen Anwendungen in der Industrie, in der Forschung und in der Arbeit der Verbraucher.

- Fluorwasserstoffsäure erzeugt organische Derivate, die an der Reinigung von Aluminium beteiligt sind.

- Verwendet bei der Trennung von Isotopen aus Uran, wie im Fall von Uranhexafluorid (UF)6). Ebenso wird es bei der Gewinnung, Verarbeitung und Raffination von Metallen, Gesteinen und Ölen eingesetzt, die auch zur Hemmung von Wachstum und Schimmelpilzbefall eingesetzt werden.

- Die korrosiven Eigenschaften der Säure wurden verwendet, um Kristalle, insbesondere mattierte, mittels der Ätztechnik zu schnitzen und zu verbrennen.

- Es wird bei der Herstellung von Siliziumhalbleitern mit mehreren Anwendungen in der Entwicklung von Computer- und Informationstechnologie verwendet, die für die menschliche Entwicklung verantwortlich sind.

- Es wird in der Automobilindustrie als Reiniger verwendet, der als Entformungsmittel in der Keramik verwendet wird.

- Flusssäure wird nicht nur als Vermittler bei chemischen Reaktionen verwendet, sondern auch in einigen Ionenaustauschern, die an der Reinigung von Metallen und komplexeren Substanzen beteiligt sind.

- beteiligt sich an der Verarbeitung von Erdöl und seinen Derivaten, was den Erhalt von Lösungsmitteln zur Verwendung bei der Herstellung von Produkten zur Reinigung und Beseitigung von Fetten ermöglicht.

- Es wird bei der Herstellung von Mitteln zur Beschichtung und Oberflächenbehandlung verwendet.

- Verbraucher verwenden zahlreiche Produkte, an denen Flusssäure beteiligt ist; zum Beispiel einige für die Autopflege, Reinigungsprodukte für Möbel, elektrische und elektronische Komponenten und Brennstoffe, unter anderem.

Referenzen

  1. PubChem. (2018). Fluorwasserstoffsäure. Abgerufen am 3. April 2018 von: publem.ncbi.nlm.nih.gov.
  2. Kat Tag. (16. April 2013). Die Säure, die wirklich durch alles isst. Abgerufen am 3. April 2018 von: chroniceflask.com
  3. Wikipedia. (28. März 2018). Flusssäure. Abgerufen am 3. April 2018 von: en.wikipedia.org.
  4. Zittern und Atkins. (2008). Anorganische Chemie (Vierte Ausgabe, Seiten 129, 207-249, 349, 407). Mc Graw Hill.
  5. Fluorwasserstoffsäure. Musk. Medizinische Universität von South Carolina. Abgerufen am 3. April 2018 von: academicdepartments.musc.edu