Fluorivetyhappoa (HF) on vesiliuos, johon on liuotettu fluorivetyä. Tämä happo on saatu pääasiassa reaktiossa väkevää rikkihappoa mineraali Fluoriitti (CaF 2). Mineraali hajoaa hapon vaikutuksesta ja jäljelle jäävä vesi liuottaa fluorivetykaasut.
Puhdas tuote, ts. Vedetön vetyfluoridi, voidaan tislata samasta happamasta vedestä. Liuenneen kaasun määristä riippuen saadaan erilaisia konsentraatioita ja siksi erilaisia markkinoilla olevia fluorivetyhapon tuotteita.
Vähemmän kuin 40%: n konsentraatiossa sen kiteinen ulkonäkö ei ole erotettavissa vedestä, mutta korkeammissa konsentraatioissa se antaa valkoisia vetyfluorihöyryjä. Fluorivetyhappo tunnetaan yhtenä aggressiivisimmista ja vaarallisimmista kemikaaleista.
Se pystyy "syömään" melkein mitä tahansa materiaalia, jonka kanssa se joutuu kosketukseen: lasista, keramiikasta ja metalleista, kiviin ja betoniin. Missä säiliössä se sitten varastoidaan? Muovipulloissa synteettiset polymeerit ovat inerttejä niiden vaikutukselle.
Kaava
Vetyfluoridikaava on HF, mutta fluorivetyhapon formulaatio on edustettuna vesipitoisessa väliaineessa, HF (aq), jotta se eroaa itsestään edellisestä.
Siksi fluorivetyhappoa voidaan pitää vetyfluoridin hydraattina, ja tämä on sen anhydridi.
Rakenne
Jokaisella vedessä olevalla hapolla on kyky tuottaa ioneja tasapainoreaktiossa. Fluorivetyhapon tapauksessa arvioidaan, että ionien pari H 3 O + ja F - esiintyy liuoksessa.
Anioni F - todennäköisesti muodostaa erittäin vahvan vetysidoksen yksi vedyistä on kationi (FHO + H 2). Tämä selittää, miksi fluorivetyhappo on heikko Bronsted-happo (protonidonori, H +), huolimatta korkeasta ja vaarallisesta reaktiivisuudestaan; ts. vedessä se ei vapauta niin paljon H +: ta verrattuna muihin happoihin (HCl, HBr tai HI).
Väkevässä fluorivetyhapossa vetyfluoridimolekyylien väliset vuorovaikutukset ovat kuitenkin riittävän tehokkaita, jotta ne pääsevät pakokaasufaasiin.
Toisin sanoen vedessä ne voivat toimia vuorovaikutuksessa ikään kuin ne olisivat nestemäisessä anhydridissä muodostaen siten vetysidoksia keskenään. Nämä vety sidokset voidaan rinnastaa veden ympäröimiin melkein lineaarisiin ketjuihin (HFHFHF-…).
Yllä olevassa kuvassa jakamaton elektronipari, joka on suunnattu sidoksen vastakkaiseen suuntaan (HF:), vuorovaikutuksessa toisen HF-molekyylin kanssa ketjun kokoamiseksi.
ominaisuudet
Koska fluorivetyhappo on vesiliuos, sen ominaisuudet riippuvat veteen liuenneen anhydridin pitoisuudesta. HF liukenee hyvin veteen ja on hygroskooppinen ja pystyy tuottamaan erilaisia ratkaisuja: erittäin tiivistetystä (savuisesta ja keltaisista sävyistä) erittäin laimeaan.
Kun sen pitoisuus pienenee, HF (ac) saa ominaisuudet, jotka ovat samankaltaisia kuin puhdas vesi kuin anhydridin. Kuitenkin, HFH vetysidokset ovat vahvempia kuin vesi, H 2 O-HOH.
Molemmat toimivat samanaikaisesti ratkaisuissa, nostaen kiehumispisteitä (jopa 105 ºC). Samoin tiheydet kasvavat, kun enemmän anhydridi-HF: tä liukenee. Muutoin kaikilla HF (ac) -liuoksilla on voimakkaita, ärsyttäviä hajuja ja ne ovat värittömiä.
reaktiivisuus
Joten mistä fluorivetyhapon syövyttävä käyttäytyminen johtuu? Vastaus on HF-sidoksessa ja fluoriatomin kyvyssä muodostaa erittäin vakaita kovalenttisia sidoksia.
Fluori on hyvin pieni ja sähköä negatiivinen atomi, mutta se on voimakas Lewis-happo. Toisin sanoen se erottuu vedystä sitoutuakseen lajeihin, jotka tarjoavat sille enemmän elektroneja alhaisilla energiakustannuksilla. Nämä lajit voivat olla esimerkiksi metalleja, kuten lasissa läsnä olevaa piitä.
SiO 2 + 4 HF → SiF 4 (g) + 2 H 2 O
SiO 2 + 6 HF → H 2 SiF 6 + 2 H 2 O
Jos HF-sidoksen dissosiaatioenergia on korkea (574 kJ / mol), miksi se rikkoutuu reaktioissa? Vastauksessa on kineettisiä, rakenteellisia ja energisiä päällekkäisyyksiä. Yleensä, mitä vähemmän reaktiivinen tuloksena oleva tuote on, sitä suotuisampi on sen muodostuminen.
Mitä tapahtuu F - vedessä? Fluorivetyhapon väkevöityissä liuoksissa toinen HF-molekyyli voi vedyllä sitoutua parin F - ryhmään.
Tämä johtaa sukupolven fluoridi-ionin -, joka on erittäin hapan. Siksi fyysinen kosketus sen kanssa on erittäin haitallista. Pienin altistus voi aiheuttaa vartaloille loputtomia vaurioita.
Sen asianmukaiselle käsittelylle on olemassa monia turvallisuusstandardeja ja -käytäntöjä, jotta vältetään mahdolliset onnettomuudet tämän hapon käyttäjille.
Sovellukset
Se on yhdiste, jolla on lukuisia sovelluksia teollisuudessa, tutkimuksessa ja kuluttaja-asioissa.
- Fluorivetyhappo tuottaa orgaanisia johdannaisia, jotka puuttuvat alumiinin puhdistusprosessiin.
- Sitä käytetään uraani-isotooppien erotteluun, kuten uraaniheksafluoridin (UF 6) tapauksessa. Samoin sitä käytetään metallien, kivien ja öljyjen uuttamisessa, prosessoinnissa ja puhdistamisessa, ja sitä käytetään myös kasvun estämiseen ja homeen poistamiseen.
- Hapon syövyttäviä ominaisuuksia on käytetty kiteiden, erityisesti huurteiden, veistämiseen ja kaiverrumiseen syövyttämistekniikkaa käyttämällä.
- Sitä käytetään silikonipuolijohteiden valmistuksessa, ja se on monikäyttöinen laskenta- ja tietotekniikan kehittämisessä ja vastaa ihmisen kehityksestä.
- Sitä käytetään autoteollisuudessa puhdistusaineena, keramiikan muotinpoistoaineena.
- Sen lisäksi, että se toimii välituotteena joissain kemiallisissa reaktioissa, fluorivetyhappoa käytetään myös joissakin ioninvaihtimissa, jotka osallistuvat metallien ja monimutkaisempien aineiden puhdistukseen.
- Osallistuu öljyn ja sen johdannaisten käsittelyyn, mikä on mahdollistanut liuottimien hankkimisen puhdistus- ja rasvanpoistoaineiden valmistukseen.
- Sitä käytetään aineiden tuottamiseen pinnoittamiseen ja pintakäsittelyyn.
- Kuluttajat käyttävät lukuisia tuotteita, joissa fluorivetyhappo on osallistunut niiden kehittämiseen; esimerkiksi joitain autohuollon kannalta tarpeellisia, huonekalujen puhdistusaineita, sähköisiä ja elektronisia komponentteja sekä polttoaineita.
Viitteet
- Pubchem. (2018). Fluorivetyhappoa. Haettu 3. huhtikuuta 2018, osoitteesta: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Kat päivä. (16. huhtikuuta 2013). Happo, joka todella syö kaiken läpi. Haettu 3. huhtikuuta 2018, osoitteesta: chronicleflask.com
- Wikipedia. (28. maaliskuuta 2018). Fluorivetyhappoa. Haettu 3. huhtikuuta 2018, osoitteesta: en.wikipedia.org.
- Shiver ja Atkins. (2008). Epäorgaaninen kemia. (4. painos, s. 129, 207 - 249, 349, 407). Mc Graw Hill.
- Fluorivetyhappoa. Musa. Etelä-Carolinan lääketieteellinen yliopisto. Haettu 3. huhtikuuta 2018, osoitteesta: Acadedepartments.musc.edu