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氟化氫

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氟化氫
IUPAC名
Hydrogen fluoride
識別
CAS號 7664-39-3  ✓
ChemSpider 14214
SMILES
InChI
InChIKey KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYAC
ChEBI 29228
RTECS MW7875000
KEGG C16487
性質
化學式 HF
摩爾質量 20.0063 g·mol⁻¹
外觀 無色氣體
密度 0.818 g/L
熔點 −83.38 C (189.77 K)
沸點 19.54 °C (293.15 K)
pKa 3.17(水)
15(DMSO)[1]
危險性
歐盟危險性符號
劇毒 T+
腐蝕性 C
警示術語 R:R26/27/28-R35
安全術語 S:S1/2-S7/9-S26-S36/37/39-S45
主要危害 劇毒、腐蝕性
NFPA 704
0
3
2
 
若非註明,所有數據均出自一般條件(25 ℃,100 kPa)下。

氟化氫(化學式:HF)是氫的氟化物,有強烈的腐蝕性,有劇毒。它是無色的氣體,在空氣中,只要超過3ppm就會產生刺激的味道。

氫氟酸是氟化氫的水溶液,可以透過皮膚黏膜、呼吸道及腸胃道吸收。若不慎暴露於氫氟酸,應立即用六氟靈法語Hexafluorine(Hexafluorine)沖洗,若現場無六氟靈,則先以大量清水沖洗20至30分鐘,然後以葡萄酸鈣軟膏或藥水塗抹,並緊急送醫處理[2];若不小心誤飲,則要立即喝下大量的高鈣牛奶,然後緊急送醫處理。

異常特性

氟化氫相對於其他鹵素氫化物具有一些異常的物理特性和化學特性。

高熔點及沸點

由於氫鍵,水和氟化氫的沸點異常的高。
由於氫鍵,水和氟化氫的沸點異常的高。

由於氟原子電負性很大,所以會與氫原子形成氫鍵,所以沸點較氯化氫溴化氫碘化氫等為高。

弱酸性

氫氟酸之水溶液是一種弱酸。一方面由於氟原子半徑小,電荷密度高,對氫原子的束縛較大,另一方面由於H-F共價鍵高度極性,故氟化氫具有分子間氫鍵,使得氟化氫具有高度能學穩定性,離解度非常低。因此,離解生成之水合氫離子濃度較低,使酸度常數Ka較低。由此氟化氫為弱酸。

HF(aq) + H2O(l) ←→ H3O+(aq) + F-(aq)
Ka=7X10-4 mol dm-3

酸度變化

其他鹵化氫於水中濃度增加,酸度會下降。

HA(aq) + H2O(l) ←→ H3O+(aq) + A-(aq)

對於一般氫鹵酸,鹵化氫濃度上升至某個程度,每單位體積溶液中之含水量急劇下降,令此反應之平衡位置趨向左邊,使離解度下降,酸性下降。 但在較濃的氟化氫水溶液中,酸度反而會增加。 此現象是由於氟離子之一個反應:

F- + HF ←→ HF2-
K=5.1 mol-1 dm3
對於氫氟酸,若氟化氫濃度增加,以上反應之平衡位置趨向右邊,使氟離子濃度上升。
HF(aq) + H2O(l) ←→ H3O+(aq) + F-(aq)

根據勒沙特列原理,此化學平衡之平衡位置趨向右邊以傾向增加氟離子之濃度,故此離解度上升,酸性上升。

侵蝕玻璃性

氫氟酸本身對矽酸鹽(硅)及二氧化矽有極強的侵蝕能力。 故可腐蝕玻璃(主要成分是二氧化矽及矽酸鹽),是可腐蝕玻璃的酸,所以日常貯存要使用塑料瓶或製容器。

CaSiO3(s) +6HF(aq)→ CaF2(aq) + SiF4(aq) + 3H2O (l)

作為溶劑

氟化氫是酸性很強的溶劑,在氟化氫中:

一價的氟化物均易溶於氟化氫,二價的氟化物SrF2、BaF2、PbF2溶解度稍大,CaF2、CdF2、HgF2溶解度稍小,三價的氟化物SbF3溶解度稍小,其餘一至四價金屬的氟化物均難溶。

一些低價過渡金屬的氟化物可以將溶劑還原,如CrF2和UF3,將溶劑還原,放出氫氣,自身被氧化為CrF3和UF4

在酸性環境下,氫氟酸非常危險,因為氫離子酸性環境下會腐蝕皮膚,而氟離子則會將體內的離子溶出,將嚴重破壞生理平衡。

參考文獻

  1. ^ pKa's of Inorganic and Oxo-Acids. D. H. Ripin, D. A. Evans. [2020-03-09]
  2. ^ 六氟靈使用法則. 永百實業股份有限公司. [2019-08-29]. (原始內容存檔於2019-08-29). 

參見

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氟化氫
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