Hydrofluoric Acid (HF): Formel, struktur, egenskaper og bruksområder

Flussyre (HF) er en vandig løsning der hydrogenfluorid er oppløst. Denne syre oppnås hovedsakelig fra reaksjonen av den konsentrerte svovelsyre med mineralfluorittet (CaF2). Mineralet nedbrytes ved hjelp av syren, og det gjenværende vannet løser gassene av hydrogenfluorid.

Fra dette samme sure vannet kan det rene produktet, det vil si hydrogenfluoridanhydridet, destilleres. Avhengig av mengdene av oppløst gass oppnås forskjellige konsentrasjoner, og derfor er flere tilgjengelige produkter av flussyre tilgjengelig i markedet.

Ved en konsentrasjon på mindre enn 40% har den et krystallinsk utseende som ikke kan skiller seg fra vann, men ved høyere konsentrasjoner avgir det hvite damper av hydrogenfluorid. Flussyre er kjent som en av de mest aggressive og farlige kjemikaliene.

Det er i stand til å "spise" nesten alt materiale som det har kontakt med: fra briller, keramikk og metaller, til bergarter og betong. I hvilken beholder lagres den da? I plastflasker, syntetiske polymerer inert til deres handling.

formel

Formelen av hydrogenfluorid er HF, men den av flussyre er representert i et vandig medium, HF (ac), for å differensiere fra det første.

Således kan flussyre betraktes som hydratet av hydrogenfluorid, og dette resulterer i dets anhydrid.

struktur

All syre i vann har evnen til å generere ioner i en likevektsreaksjon. I tilfelle av flussyre er det anslått at i en oppløsning er det et par H30 og F-ioner.

F-anionen danner sannsynligvis et meget sterkt hydrogenbinding med et av kationhydrogenene (F-H-O + -H2). Dette forklarer hvorfor flussyre er en svak Bronsted-syre (protondonor, H +), til tross for dens høye og farlige reaktivitet; det vil si at det ikke frigjør så mange H + i vann i forhold til andre syrer (HCl, HBr eller HI).

I konsentrert fluorsyre er imidlertid vekselvirkningen mellom hydrogenfluoridmolekylene effektive nok til å tillate dem å flykte i gassfasen.

Det vil si, i vannet kan disse samhandle som om de var i flytende anhydrid, og danner dermed hydrogenbroer mellom dem. Disse hydrogenbindingene kan assimileres som nesten lineære kjeder (HF-HF-HF- ...) omgitt av vann.

I det øvre bildet samvirker det ikke-delte elektronparet orientert i motsatt retning av bindingen (HF :) med et annet HF-molekyl for å samle kjedet.

egenskaper

Siden flussyre er en vandig løsning, er dens egenskaper avhengig av konsentrasjonen av anhydridet oppløst i vann. HF er meget løselig i vann og er hygroskopisk, og er i stand til å produsere en rekke løsninger: fra svært konsentrerte (røykfylte og gule toner) til meget fortynnet.

Når konsentrasjonen avtar, adopterer HF (ac) egenskaper mer lik rent vann enn anhydridets egenskaper. Imidlertid er hydrogenbindinger HF-H sterkere enn de i vann, H20-HOH.

Begge sameksisterer i harmoni i løsningene, og øker kokpunktene (opp til 105ºC). På samme måte øker densitetene ettersom mer HF anhydrid er oppløst. For resten har alle HF (ac) løsninger sterke og irriterende lukt og er fargeløse.

reaktivitet

Så, hva er den korrosive oppførselen av flussyre? Svaret ligger i HF-bindingen og i fluoratomets evne til å danne svært stabile kovalente bindinger.

Som fluor er et veldig lite og elektronegativt atom, er det en kraftig Lewis-syre. Det vil si at den er skilt fra hydrogen for å binde seg til arter som tilbyr flere elektroner med lav energikostnad. For eksempel kan disse artene være metaller, slik som silisiumet som er tilstede i brillene.

Si02 + 4HF → SiF4 (g) + ₂ H20

Si02 + 6HF → H2SiF6 + 2H20

Hvis dissocieringsenergien til HF-bindingen er høy (574 kJ / mol), hvorfor bryter den i reaksjonene? Svaret har kinetiske, strukturelle og energiske nyanser. Generelt, jo mindre reaktivt er det resulterende produkt, desto mer favoriserte er dets dannelse.

Hva skjer med F- i vannet? I konsentrerte løsninger av flussyre kan et annet HF-molekyl danne en hydrogenbinding med F- av paret [H3O + F-].

Dette resulterer i dannelsen av difluoridionet [FHF] - som er ekstraordinært surt. Derfor er all fysisk kontakt med dette ekstremt skadelig. Den minste eksponeringen kan utløse en uendelig skade på kroppen.

Det er mange sikkerhetsstandarder og protokoller for riktig styring, og dermed forhindre potensielle ulykker for de som opererer med denne syren.

søknader

Det er en forbindelse med mange bruksområder i bransjen, i forskning og i forbrukernes arbeid.

- Fluorsyre genererer organiske derivater som er involvert i prosessen med rensing av aluminium.

- Brukes i separasjon av isotoper fra uran, som for uranheksafluorid (UF ₆ ). På samme måte brukes den i utvinning, bearbeiding og raffinering av metaller, bergarter og oljer, som også brukes til inhibering av vekst og fjerning av mugg.

- De korrosive egenskapene til syren har blitt brukt til å skjære og grave krystaller, spesielt frostige, ved hjelp av etsningsteknikken.

- Den brukes til produksjon av silisium halvledere, med flere bruksområder i utviklingen av databehandling og databehandling, ansvarlig for menneskelig utvikling.

- Den brukes i bilindustrien som en rengjøringsmiddel, som brukes som en muggvern i keramikk.

- I tillegg til å tjene som intermediator i noen kjemiske reaksjoner, brukes flussyre i noen ionbyttere som er involvert i rensing av metaller og mer komplekse stoffer.

- Deltar i behandlingen av petroleum og dets derivater, som har gjort det mulig å skaffe oppløsningsmidler til bruk ved fremstilling av produkter for rengjøring og fjerning av fett.

- Det brukes i generering av agenter for plating og overflatebehandling.

- Forbrukerne bruker mange produkter der flussyre har deltatt i utarbeidelsen; for eksempel noen som trengs for bilpleie, rengjøringsmidler til møbler, elektriske og elektroniske komponenter og brensel, blant annet produkter.