Công thức, cấu trúc, tính chất và công dụng của axit hydrofluoric

các axit hydrofluoric (HF)là một dung dịch nước trong đó hydro florua được hòa tan. Axit này thu được chủ yếu từ phản ứng của axit sunfuric đậm đặc với fluorit khoáng (CaF)₂). Khoáng chất bị biến chất do tác dụng của axit và lượng nước còn lại hòa tan các khí hydro florua.

Từ cùng loại nước có tính axit này, sản phẩm nguyên chất, nghĩa là anhydrid hydro florua, có thể được chưng cất. Tùy thuộc vào số lượng khí hòa tan, nồng độ khác nhau thu được và do đó, một số sản phẩm có sẵn của axit hydrofluoric trên thị trường..

Ở nồng độ dưới 40%, nó có hình dạng tinh thể không thể phân biệt được với nước, nhưng ở nồng độ cao hơn, nó phát ra hơi trắng của hydro florua. Axit hydrofluoric được biết đến là một trong những hóa chất nguy hiểm và nguy hiểm nhất.

Nó có khả năng "ăn" hầu hết mọi vật liệu mà nó tiếp xúc: từ kính, gốm sứ và kim loại, đến đá và bê tông. Trong những gì container được lưu trữ sau đó? Trong chai nhựa, polyme tổng hợp trơ vào hành động của chúng.

Chỉ số

• 1 công thức
• 2 cấu trúc
• 3 thuộc tính
  • 3.1 Độ phản ứng
• 4 công dụng
• 5 tài liệu tham khảo

Công thức

Công thức của hydro florua là HF, nhưng axit hydrofluoric được thể hiện trong môi trường nước, HF (ac), để phân biệt với chất đầu tiên.

Do đó, axit hydrofluoric có thể được coi là hydrat của hydro florua và điều này dẫn đến anhydride của nó.

Cấu trúc

Tất cả các axit trong nước có khả năng tạo ra các ion trong phản ứng cân bằng. Trong trường hợp axit hydrofluoric, người ta ước tính rằng trong dung dịch có cặp ion H₃Ôi⁺ và F^-.

Các anion F^- có lẽ tạo thành một cây cầu hydro rất mạnh với một trong những hydrogens của cation (F-H-O⁺-H₂). Điều này giải thích tại sao axit hydrofluoric là một axit Bronsted yếu (người cho proton, H⁺), mặc dù khả năng phản ứng cao và nguy hiểm của nó; nghĩa là trong nước không giải phóng quá nhiều H⁺ so với các axit khác (HCl, HBr hoặc HI).

Tuy nhiên, trong axit hydrofluoric đậm đặc, các tương tác giữa các phân tử hydro florua đủ hiệu quả để cho phép chúng thoát ra trong pha khí.

Đó là, bên trong nước chúng có thể tương tác như thể chúng ở trong anhydride lỏng, tạo thành cầu nối hydro giữa chúng. Những cây cầu hydro này có thể được đồng hóa thành những chuỗi gần như tuyến tính (H-F-H-F-H-F- ...) được bao quanh bởi nước.

Ở hình trên, cặp electron không chia sẻ được định hướng theo hướng ngược lại của liên kết (H-F :) tương tác với một phân tử HF khác để lắp ráp chuỗi.

Thuộc tính

Vì axit hydrofluoric là một dung dịch nước, tính chất của nó phụ thuộc vào nồng độ của anhydrid hòa tan trong nước. HF rất hòa tan trong nước và hút ẩm, có thể tạo ra nhiều giải pháp: từ rất đậm đặc (khói và có tông màu vàng) đến rất loãng.

Khi nồng độ của nó giảm, HF (ac) chấp nhận các tính chất tương tự như nước tinh khiết hơn so với anhydride. Tuy nhiên, liên kết hydro H-F-H mạnh hơn các liên kết trong nước, H₂O-H-O-H.

Cả hai cùng tồn tại hài hòa trong các giải pháp, nâng các điểm sôi (lên tới 105ºC). Tương tự như vậy, mật độ tăng khi nhiều anhydrid HF bị hòa tan. Phần còn lại, tất cả các dung dịch HF (ac) đều có mùi mạnh và khó chịu và không màu.

Khả năng phản ứng

Vì vậy, hành vi ăn mòn của axit hydrofluoric là gì? Câu trả lời nằm ở liên kết H-F và khả năng của nguyên tử flo hình thành liên kết cộng hóa trị rất ổn định.

Vì flo là một nguyên tử rất nhỏ và có độ âm điện, nó là một axit Lewis mạnh mẽ. Đó là, nó được tách ra khỏi hydro để liên kết với các loài cung cấp nhiều electron hơn với chi phí năng lượng thấp. Ví dụ, những loài này có thể là kim loại, chẳng hạn như silicon có trong kính.

Si₂ + 4 HF → SiF₄(g) + 2 H₂Ôi

Si₂ + 6 HF → H₂SiF₆ + 2 giờ₂Ôi

Nếu năng lượng phân ly của liên kết H-F cao (574 kJ / mol), tại sao nó bị phá vỡ trong các phản ứng? Câu trả lời có các sắc thái động học, cấu trúc và năng lượng. Nói chung, sản phẩm càng ít phản ứng, sự hình thành của nó càng được ưa chuộng.

Chuyện gì xảy ra với F^- ở trong nước? Trong các dung dịch đậm đặc của axit hydrofluoric, một phân tử HF khác có thể tạo liên kết hydro với F^- của cặp [H₃Ôi⁺F^-].

Điều này dẫn đến việc tạo ra ion differluoride [FHF]^-, đó là axit cực kỳ. Đó là lý do tại sao tất cả các tiếp xúc vật lý với điều này là vô cùng có hại. Việc tiếp xúc nhẹ nhất có thể gây ra vô số thiệt hại cho sinh vật.

Có nhiều tiêu chuẩn và giao thức an toàn để quản lý phù hợp, và do đó ngăn ngừa tai nạn tiềm ẩn cho những người hoạt động với axit này.

Công dụng

Nó là một hợp chất với nhiều ứng dụng trong ngành, trong nghiên cứu và trong công việc của người tiêu dùng.

- Axit hydrofluoric tạo ra các dẫn xuất hữu cơ có liên quan đến quá trình tinh chế nhôm.

- Nó được sử dụng trong việc tách các đồng vị từ urani, như trong trường hợp của uranium hexafluoride (UF)₆). Nó cũng được sử dụng trong khai thác, chế biến và tinh chế kim loại, đá và dầu, cũng được sử dụng để ức chế sự tăng trưởng và loại bỏ nấm mốc.

- Các tính chất ăn mòn của axit đã được sử dụng để khắc và khắc tinh thể, đặc biệt là các tinh thể mờ, sử dụng kỹ thuật khắc. 

- Nó được sử dụng trong sản xuất chất bán dẫn silicon, với nhiều ứng dụng trong phát triển điện toán và điện toán, chịu trách nhiệm phát triển con người.

- Nó được sử dụng trong ngành công nghiệp ô tô như một chất tẩy rửa, được sử dụng làm chất tẩy gỉ trong gốm sứ.

- Ngoài vai trò trung gian trong một số phản ứng hóa học, axit hydrofluoric được sử dụng trong một số chất trao đổi ion có liên quan đến quá trình tinh chế kim loại và các chất phức tạp hơn.

- Nó tham gia vào việc chế biến dầu mỏ và các dẫn xuất của nó, cho phép thu được dung môi để sử dụng trong sản xuất các sản phẩm để làm sạch và loại bỏ chất béo.

- Nó được sử dụng trong việc tạo ra các tác nhân để mạ và xử lý bề mặt.

- Người tiêu dùng sử dụng nhiều sản phẩm trong đó axit hydrofluoric đã tham gia vào quá trình chế tạo của nó; ví dụ, một số cần thiết cho việc chăm sóc xe hơi, làm sạch các sản phẩm cho đồ nội thất, linh kiện điện và điện tử, và nhiên liệu, trong số các sản phẩm khác.

Tài liệu tham khảo

1. PubChem. (2018). Axit hydrofluoric. Truy cập ngày 3 tháng 4 năm 2018, từ: pubool.ncbi.nlm.nih.gov.
2.  Ngày Kat. (Ngày 16 tháng 4 năm 2013). Các axit thực sự ăn qua tất cả mọi thứ. Truy cập ngày 3 tháng 4 năm 2018, từ: chronicleflask.com
3. Wikipedia. (Ngày 28 tháng 3 năm 2018). Axit hydrofluoric. Truy cập ngày 3 tháng 4 năm 2018, từ: en.wikipedia.org.
4. Rùng mình & Atkins. (2008). Hóa vô cơ (ấn bản thứ tư., trang 129, 207-249, 349, 407). Đồi Mc Graw.
5. Axit hydrofluoric. Cơm Đại học Y khoa South Carolina. Truy cập ngày 3 tháng 4 năm 2018, từ: acaddepemony.musc.edu