Флуороводородна киселина
From Wikipedia, the free encyclopedia
Remove ads
Флуороводородната киселина (HF) е разтвор на флуороводород във вода. Тя е предшественик на почти всички съединения на флуора, включително лекарствени продукти като флуоксетин, различни материали като тефлон или чист флуор. Разтворът е безцветен и силно корозивен, способен да разгражда много вещества, особено оксиди. Способността му да разгражда стъкло е известна още от 17 век, дори преди Карл Вилхелм Шееле да започне да я приготвя в големи количества през 1771 г.[1] Поради силното си взаимодействие със стъклото и умереното си взаимодействие с много метали, флуороводородната киселина обикновено се съхранява в пластмасови съдове.[2]
Газовете на флуороводородната киселина са силно отровни и могат моментално да нанесат трайни поражения върху белите дробове и роговицата на очите. Водният ѝ разтвор е контактна отрова, имаща потенциала да причини дълбоки, първоначално безболезнени изгаряния и поражения по тъканите. Концентрираната киселина може да доведе до спиране на сърцето.
Remove ads
Киселинност
За разлика от други киселини, като например солната киселина, флуороводородната киселина е слаба киселина.[3] Това отчасти се дължи на здравината на връзката между водорода и флуора, но и на други фактори, като например склонността на HF, H2O и F- аниони да се струпват.[4] При високи концентрации, HF образува полиатомни йони (например бифлуорид, HF−
2) и протони, като така драстично се покачва киселинността ѝ.[5] И макар флуороводородната киселина да се счита за слаба киселина, тя е много корозивна и разгражда дори стъкло.[5]
Киселинността на разтворите на HF варира според концентрацията. По-разводнените разтвори са слабо киселинни, с константа на киселинна дисоциация Ka = 6,6×10-4 (или pKa = 3,18),[6] за разлика от съответните разтвори на други водородни халиди, които са силни киселини (pKa< 0). Концентрираните разтвори на HF са много по-киселинни. Ефективното pH на 100% HF е между -10,2 и 11, като за сравнение сярната киселина има ефективно pH от -12.[7][8]
В термодинамично отношение, разтворите на HF са далеч от идеални, тъй като активността на HF нараства много бързо с нарастване на концентрацията. В концентриран разтвор, допълнителните молекули HF карат йонната двойка да се разкъса и да образува нова водородна връзка (бифлуорид).[9][10]
- [H3O+⋅F−] + HF ⇌ H3O+ + HF−
2
Именно увеличаването на свободните H3O+ след тази реакция води до бързото покачване на киселинността, докато флуоридните йони се стабилизират чрез здрави водородни връзки в HF, за да образуват HF−
2.
Remove ads
Получаване
Флуороводородната киселина се получава обикновено чрез третиране на минерала флуорит (CaF2) с концентрирана сярна киселина. Когато се смесят при 265 °C, тези две вещества реагират и образуват флуороводород и калциев сулфат чрез следната химична реакция:
- CaF2 + H2SO4 → 2 HF + CaSO4
Въпреки че насипният флуорит е подходяща суровина и голям източник на HF в световен мащаб, HF се произвежда също и като вторичен продукт от производството на фосфорна киселина, която се получава от апатити. Залежите на апатити по често съдържат и малко количество флуороапатити, киселинното смилане на които освобождава газов поток от серен диоксид, вода и флуороводород. След отделяне от твърдите частици, газовете се обработват със сярна киселина и олеум, за да се получи безводен флуороводород.
Remove ads
Приложение
Флуороводородната киселина има широко приложение в промишлеността и науката. Използва се в химическата, рудодобивната, нефтопреработвателната и стъкларската промишленост, както и за производство на силициеви чипове и за почистване.[11]
Поради способността на киселината да разяжда повечето оксиди и силикати, тя е полезна при разтварянето на скални образци, преди да бъдат анализирани. По подобен начин, тя се използва и за извличане на органични вкаменелости от силикатни скали.[12]
Безопасност
Флуороводородната киселина е силно корозивна и е мощна контактна отрова. Поради способността ѝ да прониква в тъканите, киселината може да предизвика отравяне чрез допир, вдишване или поглъщане. Симптомите от отравянето може да не се проявяват веднага.[13] Въпреки че има неприятна миризма, HF може да достигне опасни нива, без да е налична осезаема миризма.[11] HF възпрепятства нервната функция, което означава, че изгарянията, причинени от нея, първоначално могат да не са съпътствани с болка. Излагането на киселината може да остане незабелязано, което забавя лечението и изостря пораженията.[13] Симптомите включват дразнене на очите, кожата, носа и гърлото, изгаряния по кожата, ринит, бронхит, белодробен оток и поражения по костите.[14]
Изгарянията по-големи от 160 cm2 могат да доведат до сериозно отравяне, тъй като HF взаимодейства с калция в кръвта и тъканите.[15] Поради тази причина, веднъж абсорбиран в кръвта, той може да доведе до спиране на сърцето.
Remove ads
Източници
Wikiwand - on
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Remove ads