Υδροφθορικό οξύ

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
Υδροφθορικό οξύ
Hydrogen fluoride.JPG
Hydrogen fluoride.svg
Hydrogen-fluoride-3D-vdW.png
Γενικά
Όνομα IUPAC Υδροφθορικό οξύ
Χημικά αναγνωριστικά
Αριθμός CAS 7664-39-3
SMILES [H+].[F-]
InChI 1/FH/h1H/fF.H/h1h;/q-1;+1
Αριθμός EINECS 231-634-8
Αριθμός RTECS MW7875000
PubChem CID 16211014
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης -35 °C (238.15K) (-31 °F)
Σημείο βρασμού 108 °C (381.15K) (226.4 °F)
Πυκνότητα 1.16 g/mL
Διαλυτότητα
στο νερό		 Πλήρως αναμίξιμο
Χημικες ιδιότητες
pKa 3.15
Επικινδυνότητα
Φράσεις κινδύνου 26, 27, 28, 35
Φράσεις ασφαλείας 26, 28, 36, 37, 39, 45
Η κατάσταση αναφοράς είναι η πρότυπη κατάσταση (25°C, 1 Atm)
εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά

Το υδροφθορικό οξύ είναι άχρωμο υδατικό διάλυμα υδροφθορίου και παριστάνεται με τον ίδιο χημικό τύπο, HF. Το υδροφθορικό οξύ είναι σταθερό δηλ. δεν αποσυντίθεται με το πέρασμα του χρόνου και είναι φωτοευαίσθητο. Αντιδρά με βάσεις, μέταλλα, δέρμα, νερό, αλκάλια, σκυρόδεμα, διοξείδιο του πυριτίου, σουλφίδια, κυανιούχα και ανθρακικά άλατα.
Το υδροφθορικό οξύ είναι εξαιρετικά τοξικό και πιθανώς μεταλλαξιογόνο. Αποτελεί πρόδρομη ένωση πολλών φαρμάκων, πολυμερών και των περισσότερων συνθετικών υλικών που περιέχουν φθόριο.
Το υδροφθορικό οξύ είναι περισσότερο γνωστό για την ικανότητά του να διαλύει το γυαλί αντιδρώντας με το διοξείδιο του πυριτίου (SiO2) που είναι το κύριο συστατικό των περισσοτέρων γυάλινων κατασκευών. Αυτή η ιδιότητα ήταν γνωστή ήδη από το 1771 όταν το οξύ παρασκευάστηκε για πρώτη φορά από τον Καρλ Βίλελμ Σέλε (Carl Wilhelm Scheele).

Πίνακας περιεχομένων

Παρασκευές [Επεξεργασία]

Βιομηχανικά, το υδροφθορικό οξύ παράγεται από την κατεργασία του ορυκτού φθορίτης (φθοριούχο ασβέστιο, CaF2) με πυκνό θειικό οξύ. Όταν αυτά τα δύο σώματα αντιδράσουν στους 250 °C, παράγεται υδροφθόριο και θειικό ασβέστιο :

CaF2 + H2SO4 → 2HF + CaSO4

Η όξινη υδρόλυση του φθορίτη που περιέχει προσμίξεις μετάλλων δημιουργεί ένα ακάθαρτο ρεύμα αερίου που αποτελείται από διοξείδιο του θείου (προερχόμενο από το H2SO4), νερό, και HF, καθώς και διάφορα αιωρούμενα σωματίδια. Μετά το διαχωρισμό από τα στερεά, τα αέρια κατεργάζονται με πυκνό θειικό οξύ οπότε προκύπτει άνυδρο υδροφθόριο.
Παρόλο που ο φθορίτης είναι κατάλληλος, οι μεγαλύτερες ποσότητες υδροφθορικού οξέος παράγονται ως παραπροϊόντα της παραγωγής φωσφορικού οξέος που προέρχεται από το ορυκτό απατίτης που περιέχει συνήθως και ένα μικρό ποσοστό φθορίτη.

Χημική δράση [Επεξεργασία]

Οξύτητα [Επεξεργασία]

Το υδροφθορικό οξύ είναι ασθενές οξύ με σταθερά Ka = 7.08×10-4 και ιοντίζεται εν μέρει κατά το σχήμα :

HF + H2O ⇄ H3O+ + F−

Υδροφθορικό οξύ συγκέντρωσης 1 Μ περιέχει ιόντα φθορίου (F−) σε ποσοστό μόλις 1 % και ιόντα της όξινης διμερούς μορφής περί τα 10 %. Όταν η περιεκτικότητα σε HF προσεγγίζει το 100 % (καθαρό οξύ) η οξύτητα αυξάνεται πάρα πολύ εξαιτίας της αντίδρασης :

HF + HF → H+ + FHF−

Το ιόν FHF− σταθεροποιείται εξαιτίας των πολύ ισχυρών δεσμών υδρογόνου που αναπτύσσονται μεταξύ Η και F γειτονικών μορίων.

Ηλεκτρόλυση [Επεξεργασία]

Όταν ηλεκτρολύεται υδροφθορικό οξύ, η ημιαντίδραση στην κάθοδο είναι :

2H+ + 2e → H2↗

ενώ στην άνοδο οι πιθανές ημιαντιδράσεις είναι :

H2O → 2H+ + 1/2O2↗ + 2e
2OH– → H2O + 1/2O2↗ + 2e
2F– → F2↗ + 2e

Η τελευταία ημιαντίδραση έχει το μεγαλύτερο αρνητικό δυναμικό οξειδοαναγωγής γιατί το F2 είναι το ισχυρότερο οξειδωτικό. Επομένως για να πραγματοποιηθεί απαιτεί το μέγιστο δυναμικό και άρα και τη μέγιστη ενέργεια.[1] Επομένως θα πραγματοποιείται η πρώτη ημιαντίδραση, οπότε στην περίπτωση αυτή η ολική αντίδραση ηλεκτρόλυσης θα είναι :

H2O → H2↗ + 1/2O2↗

Χημικές αντιδράσεις [Επεξεργασία]

Βλέπε τις χημικές αντιδράσεις του υδροφθορίου

Χρήσεις [Επεξεργασία]

Διύλιση πετρελαίου [Επεξεργασία]

Κατά τη διύλιση πετρελαίου και ειδικότερα στο στάδιο της αλκυλίωσης[2], το υδροφθορικό οξύ χρησιμοποιείται ως καταλύτης κατά όταν αλκυλιώνεται το μεθυλο-προπάνιο με μικρού μοριακού βάρους αλκένια (κυρίως προπένιο και βουτένια). Ο καταλύτης πρωτονιώνει τα αλκένια δημιουργώντας δραστικά καρβοκατιόντα[3] ικανά να αλκυλιώσουν το μεθυλο-προπάνιο σε χαμηλές θερμοκρασίες (0 °C - 30 °C) και χαμηλές πιέσεις (1 Atm - 10 Atm).
Η αλκυλίωση με υδροφθορικό οξύ παρουσιάζει τα εξής πλεονεκτήματα : (α) Το υδροφθορικό οξύ μπορεί να αναγεννηθεί εύκολα μέσα στα όρια της βιομηχανικής μονάδας και (β)δεν υπάρχει ανάγκη μεταφοράς του καταλύτη σε μεγάλες ποσότητες για αναγέννηση.

Παραγωγή οργανοφθοριούχων ενώσεων [Επεξεργασία]

Οι κυριότερη χρήση του υδροφθορικό οξέος είναι στην παραγωγή οργανικών ενώσεων με δεσμό C-F (οργανοφθοριούχες ενώσεις). Πολλές τέτοιες ενώσεις παρασκευάζονται με το υδροφθορικό οξύ ως κύρια πηγή φθορίου, συμπεριλαμβανομένων του τεφλόν, φθοριούχων πολυμερών, φθορανθράκων και ψυκτικών μέσων όπως το φρεόν.

Παραγωγή φθοριούχων αλάτων [Επεξεργασία]

Από το υδροφθορικό οξύ παρασκευάζονται και πολλές ανόργανες φθοριούχες ενώσεις όπως ο κρυόλιθος, Na3AlF6, και το φθοριούχο αργίλιο, AlF3. Λιωμένο μίγμα των δύο αυτών στερεών λειτουργεί ως θερμός διαλύτης στην παραγωγή μεταλλικού αργιλίου.
Άλλες ανόργανες ενώσεις που παρασκευάζονται με πρώτη ύλη του υδροφθορικό οξύ είναι το φθοειούχο νάτριο (NaF) και το εξαφθοριούχο ουράνιο (UF6).

Καθαριστικός παράγων - Χάραξη γυαλιού [Επεξεργασία]

Η ικανότητα του υδροφθορικού οξέος να διαλύει τα οξείδια των μετάλλων αποτελεί τη βάση πολλών εφαρμογών. Απομακρύνει τις επιφανειακές σκουριές από το ανοξείδωτο ατσάλι και από το πυρίτιο στη βιομηχανία των ημιαγωγών. Αραιό διάλυμα χρησιμοποιείται για οικιακή χρήση στην απομάκρυνση λεκέδων από σκουριά αλλά και ως συστατικό στα προϊόντα καθαρισμού των μεταλλικών εξαρτημάτων των οχημάτων.
Το υδροφθορικό οξύ χρησιμοποιείται στη χαρακτική του γυαλιού επειδή αντιδρά με το οξείδιο του πυριτίου παράγοντας αέρια ή υδατοδιαλυτά φθοριούχα άλατα του πυριτίου :

SiO2(s) + 4HF(aq) → SiF4(g) + 2H2O(l)
SiO2(s) + 6HF(aq) → H2SiF6(aq) + 2H2O(l)

Άλλες εξειδικευμένες χρήσεις [Επεξεργασία]

Το υδροφθορικό οξύ χρησιμοποιείται για τη διάλυση δειγμάτων πετρωμάτων (συνήθως σε σκόνη) πριν τη χημική ανάλυσή τους.
Επίσης χρησιμοποιείται για την απομόνωση οργανικών απολιθωμάτων από πυριτικά πετρώματα.

Τοξικότητα - Προφυλάξεις κατά τη χρήση - Αποθήκευση [Επεξεργασία]

Skull and crossbones.svg
Dangclass8.png

Το υδροφθορικό οξύ είναι πολύ τοξικό και μπορεί να αποβεί θανατηφόρο σε περίπτωση εισπνοής ή κατάποσης. Η εισπνοή 50-100 ppm HF στον αέρα για 30-60 λεπτά μπορεί να είναι θανατηφόρος. Είναι πιθανώς μεταλλαξιογόνο.
Στα εγκαύματα από υδροφθορικό οξύ, πρέπει να χορηγείται διάλυμα γλυκονικού ασβεστίου, να παρακολουθούνται τα επίπεδα του ασβεστίου και του μαγνησίου και να γίνεται συχνός ηλεκτροκαρδιογραφικός έλεγχος προς αντιμετώπιση πιθανών συστηματικών επιπλοκών. Το υδροφθορικό οξύ δεσμεύει τα δισθενή κατιόντα του ασβεστίου και του μαγνησίου με αποτέλεσμα την πτώση του επιπέδου αυτών στο πλάσμα, η οποία όταν γίνεται σε μεγάλο βαθμό δεν μπορεί να αντισταθμιστεί με την μετακίνηση κατιόντων από τα οστά. Η υπασβεστιαιμία σε συνδυασμό με την αύξηση της διεγερσιμότητας του μυοκαρδίου, που απευθείας προκαλεί το υδροφθορικό οξύ, προκαλούν την εμφάνιση ανθεκτικών στη θεραπεία αρρυθμιών, κυρίως κοιλιακής μαρμαρυγής.
Κατά τη χρήση υδροφθορικού οξέος είναι απαραίτητη η χρήση γαντιών (τα οποία όμως δεν παρέχουν επαρκή προστασία), μάσκας προσώπου ή γυαλιών ασφαλείας και ποδιάς.
Το υδροφθορικό οξύ δεν πρέπει σε καμία περίπτωση να αναμιγνύεται με αμμωνία ή με εμπορικά προϊόντα που περιέχουν αμμωνία διότι η αντίδραση[4] συνοδεύεται από έκρηξη.
Λόγω της υψηλής δραστικότητας του προς το γυαλί, το υδροφθορικό οξύ πρέπει να αποθηκεύεται (σε μικρές ποσότητες) σε δοχεία από κερί, πολυαιθυλένιο ή teflon. Το πολυαιθυλένιο δεν προσβάλλεται από υδροφθορικό οξύ 40 % μέχρι τους 100 °C. Το teflon είναι το πλέον ανθεκτικό. Αντέχει οξύ περιεκτικότητας 40 % μέχρι τους 250 °C. Απρόσβλητα είναι και τα σκεύη από λευκόχρυσο, χρυσό και παλλάδιο για περιεκτικότητες οξέος 40 % και μέχρι το σημείο βρασμού του.

Σημειώσεις [Επεξεργασία]

  1. ↑ Γιαυτό το λόγο το φθόριο δε μπορεί να παρασκευαστεί με ηλεκτρόλυση υδροφθορικού οξέος ή άλλης φθοριούχου ένωσης αλλά μόνο από τήγμα.
  2. ↑ Εισαγωγή αλκυλίου του τύπου CnH2n+1– όπου n = 1, 2, 3,... ως διακλάδωση στο μόριο μιας οργανικής ένωσης.
  3. ↑ Ιόντα του τύπου R3C+ όπου R = αλκύλιο ή Η-
  4. ↑ HF + NH3 → NH4F

Πηγές [Επεξεργασία]

  1. Αντιμετώπιση εγκαυμάτων από υδροφθορικό οξύ
  2. Κεχαγιόγλου Α. Χ. "Βιομηχανική Οργανική Χημεία", Θεσσαλονίκη 1989.
  3. Μπαζάκης Ι. Α. "Γενική Χημεία", Αθήνα.
  4. Μανουσάκης Γ.Ε. "Γενική και Ανόργανη Χημεία", Τόμοι 1ος και 2ος, Θεσσαλονίκη 1981.
  5. Μανωλκίδης Κ., Μπέζας Κ. "Στοιχεία Ανόργανης Χημείας", Έκδοση 14η, Αθήνα 1984.
  6. Μανωλκίδης Κ., Μπέζας Κ. "Χημικές Αντιδράσεις", Αθήνα 1976.
  7. Βασιλικιώτης Γ. Σ. "Ποιοτική Ανάλυση", Θεσσαλονίκη 1980.
  8. Σπάθης Π. "Μεταλλουργία & Τεχνολογία Μετάλλων", Θεσσαλονίκη 1988.
  9. Καραγιαννίδη Γ, Σιδερίδου Ε. "Χημεία και Τεχνολογία Πολυμερών", Θεσσαλονίκη 1988.
  10. Γιαννακουδάκης Δ. Α. "Φυσική Χημεία Ιονικών και Ηλεκτροδιακών Δράσεων", Θεσσαλονίκη 1986.

Εξωτερικοί σύνδεσμοι [Επεξεργασία]


Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Hydrofluoric acid της Αγγλόγλωσσης Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).
Ανακτήθηκε από "http://el.wikipedia.org/w/index.php?title=Υδροφθορικό_οξύ&oldid=3999327"