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氟化氢

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氟化氢
IUPAC名
Hydrogen fluoride
识别
CAS号 7664-39-3  ✓
ChemSpider 14214
InChI
InChIKey KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYAC
ChEBI 29228
RTECS MW7875000
KEGG C16487
性质
化学式 HF
摩尔质量 20.0063 g·mol⁻¹
外观 无色气体
密度 0.818 g/L
熔点 −83.38 C (189.77 K)
沸点 19.54 °C (293.15 K)
pKa 3.17(水)
15(DMSO)[1]
危险性
欧盟危险性符号
剧毒 T+
腐蚀性 C
警示术语 R:R26/27/28-R35
安全术语 S:S1/2-S7/9-S26-S36/37/39-S45
主要危害 剧毒、腐蚀性
NFPA 704
0
3
2
 
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

氟化氢(化学式:HF)是氢的氟化物,有强烈的腐蚀性,有剧毒。它是无色的气体,在空气中,只要超过3ppm就会产生刺激的味道。

氢氟酸是氟化氢的水溶液,可以透过皮肤黏膜、呼吸道及肠胃道吸收。若不慎暴露于氢氟酸,应立即用六氟灵(Hexafluorine)冲洗,若现场无六氟灵,则先以大量清水冲洗20至30分钟,然后以葡萄酸钙软膏或药水涂抹,并紧急送医处理[2];若不小心误饮,则要立即喝下大量的高钙牛奶,然后紧急送医处理。

异常特性

氟化氢相对于其他卤素氢化物具有一些异常的物理特性和化学特性。

高熔点及沸点

由于氟原子电负性很大,所以会与氢原子形成氢键,所以沸点较氯化氢溴化氢碘化氢等为高。

弱酸性

氢氟酸之水溶液是一种弱酸。一方面由于氟原子半径小,电荷密度高,对氢原子的束缚较大,另一方面由于H-F共价键高度极性,故氟化氢具有分子间氢键,使得氟化氢具有高度能学稳定性,离解度非常低。因此,离解生成之水合氢离子浓度较低,使酸度常数Ka较低。由此氟化氢为弱酸。

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

酸度变化

其他卤化氢于水中浓度增加,酸度会下降。

HA(aq) + H2O(l) ←→ H3O+(aq) + A-(aq)

对于一般氢卤酸,卤化氢浓度上升至某个程度,每单位体积溶液中之含水量急剧下降,令此反应之平衡位置趋向左边,使离解度下降,酸性下降。 但在较浓的氟化氢水溶液中,酸度反而会增加。 此现象是由于氟离子之一个反应:

F- + HF ←→ HF2-
K=5.1 mol-1 dm3
对于氢氟酸,若氟化氢浓度增加,以上反应之平衡位置趋向右边,使氟离子浓度下降。
HF(aq) + H2O(l) ←→ H3O+(aq) + F-(aq)

根据勒沙特列原理,此化学平衡之平衡位置趋向右边以倾向增加氟离子之浓度,故此离解度上升,酸性上升。

侵蚀玻璃性

氢氟酸本身对硅酸盐(硅)及二氧化硅有极强的侵蚀能力。 故可腐蚀玻璃(主要成分是二氧化硅及硅酸盐),是可腐蚀玻璃的酸,所以日常贮存要使用塑料瓶或制容器。

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

作为溶剂

氟化氢是酸性很强的溶剂,在氟化氢中:

一价的氟化物均易溶于氟化氢,二价的氟化物SrF2、BaF2、PbF2溶解度稍大,CaF2、CdF2、HgF2溶解度稍小,三价的氟化物SbF3溶解度稍小,其余一至四价金属的氟化物均难溶。

一些低价过渡金属的氟化物可以将溶剂还原,如CrF2和UF3,将溶剂还原,放出氢气,自身被氧化为CrF3和UF4

在酸性环境下,氢氟酸非常危险,因为氢离子酸性环境下会腐蚀皮肤,而氟离子则会将体内的离子溶出,将严重破坏生理平衡。

参考文献

  1. ^ pKa's of Inorganic and Oxo-Acids. D. H. Ripin, D. A. Evans. [2020-03-09]
  2. ^ 六氟灵使用法则. 永百实业股份有限公司. [2019-08-29]. 

参见

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氟化氢
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