Hydrofluoric Acid (HF) formule, structuur, eigenschappen en toepassingen

de fluorwaterstofzuur (HF)is een waterige oplossing waarin waterstoffluoride is opgelost. Dit zuur wordt voornamelijk verkregen door de reactie van het geconcentreerde zwavelzuur met het minerale fluoriet (CaF)₂). Het mineraal wordt afgebroken door de werking van het zuur en het resterende water lost de waterstoffluoridegassen op.

Uit ditzelfde zure water kan het zuivere product, dat wil zeggen het waterstoffluorideanhydride, worden gedistilleerd. Afhankelijk van de hoeveelheden van het opgeloste gas worden verschillende concentraties verkregen en derhalve verschillende beschikbare producten van fluorwaterstofzuur op de markt..

Bij een concentratie van minder dan 40% heeft het een kristallijn uiterlijk dat niet te onderscheiden is van water, maar bij hogere concentraties geeft het witte dampen van waterstoffluoride af. Waterstoffluoride staat bekend als een van de meest agressieve en gevaarlijke chemicaliën.

Het is in staat om bijna elk materiaal waarmee het contact heeft te "eten": van glazen, keramiek en metalen tot stenen en beton. In welke container wordt het dan opgeslagen? In plastic flessen, synthetische polymeren die niet reageren op hun werking.

index

• 1 formule
• 2 Structuur
• 3 Eigenschappen
  • 3.1 Reactiviteit
• 4 Gebruik
• 5 Referenties

formule

De formule van waterstoffluoride is HF, maar die van waterstoffluoride wordt weergegeven in een waterig medium, HF (ac), om te differentiëren van de eerste.

Aldus kan fluorwaterstofzuur worden beschouwd als hydraat van waterstoffluoride, en dit resulteert in het anhydride ervan.

structuur

Alle zuur in water heeft het vermogen om ionen te genereren in een evenwichtsreactie. In het geval van fluorwaterstofzuur wordt geschat dat in een oplossing het ionenpaar H aanwezig is₃O⁺ en F^-.

Het anion F^- vormt waarschijnlijk een zeer sterke waterstofbrug met een van de waterstofatomen van het kation (F-H-O⁺-H₂). Dit verklaart waarom fluorwaterstofzuur een zwak Bronsted-zuur is (proton-donor, H⁺), ondanks zijn hoge en gevaarlijke reactiviteit; dat wil zeggen, in water komt niet zoveel H vrij⁺ vergeleken met andere zuren (HCl, HBr of HI).

In geconcentreerd fluorwaterstofzuur zijn de interacties tussen de waterstoffluoridemoleculen echter voldoende effectief om ze in de gasfase te laten ontsnappen.

Dat wil zeggen, in het water kunnen ze een interactie aangaan alsof ze zich in het vloeibare anhydride bevinden, en waterstofbruggen tussen hen vormen. Deze waterstofbruggen kunnen worden geassimileerd als bijna lineaire ketens (H-F-H-F-H-F- ...) omringd door water.

In het bovenste beeld, interageert het niet-gedeelde paar elektronen in de tegenovergestelde richting van de binding (H-F :) met een ander HF-molecuul om de keten samen te stellen.

eigenschappen

Aangezien waterstoffluoride een waterige oplossing is, zijn de eigenschappen ervan afhankelijk van de concentratie van het anhydride opgelost in water. HF is zeer oplosbaar in water en is hygroscopisch in staat om diverse oplossingen van sterk geconcentreerde (gestoomd en gele tinten) produceren zeer verdunde.

Naarmate de concentratie afneemt, neemt HF (ac) eigenschappen aan die meer op zuiver water lijken dan die van anhydride. Echter, waterstofbruggen H-F-H zijn sterker dan die in water, H₂O-H-O-H.

Beiden coëxisteren in harmonie in de oplossingen, verhogen de kookpunten (tot 105ºC). Evenzo nemen de dichtheden toe naarmate meer HF-anhydride wordt opgelost. Van rust hebben alle oplossingen van HF (ac) sterke en irriterende geuren en zijn kleurloos.

reactiviteit

Dus, wat is het corrosieve gedrag van fluorwaterstofzuur? Het antwoord ligt in de H-F-binding en in het vermogen van het fluoratoom om zeer stabiele covalente bindingen te vormen.

Omdat fluor een zeer klein en elektronegatief atoom is, is het een krachtig Lewis-zuur. Dat wil zeggen, het is gescheiden van waterstof om te binden aan soorten die meer elektronen aanbieden tegen lage energiekosten. Deze soorten kunnen bijvoorbeeld metalen zijn, zoals het silicium dat in de glazen aanwezig is.

SiO₂ + 4 HF → SiF₄(g) + 2 H₂O

SiO₂ + 6 HF → H₂SiF₆ + 2 H₂O

Als de dissociatie-energie van de H-F-binding hoog is (574 kJ / mol), waarom breekt deze dan in de reacties? Het antwoord heeft kinetische, structurele en energetische nuances. In het algemeen geldt hoe minder reactief het resulterende product, des te meer de vorming ervan is.

Wat gebeurt er met de F^- in het water? In geconcentreerde oplossingen van waterstoffluoride kan een ander HF-molecuul een waterstofbrug vormen met de F^- van het paar [H₃O⁺F^-].

Dit resulteert in de opwekking van het difluoride-ion [FHF]^-, wat buitengewoon zuur is. Dat is de reden waarom al het fysieke contact hiermee uiterst schadelijk is. De geringste blootstelling kan een oneindig aantal schade aan het organisme teweegbrengen.

Er zijn veel veiligheidsnormen en protocollen voor een goed beheer, en dus voorkomen potentiële ongevallen voor degenen die met dit zuur werken.

toepassingen

Het is een verbinding met talloze toepassingen in de industrie, in onderzoek en in het werk van consumenten.

- Hydrofluoric acid genereert organische derivaten die betrokken zijn bij het proces van zuivering van aluminium.

- Het wordt gebruikt bij de scheiding van isotopen van uranium, zoals in het geval van uraniumhexafluoride (UF)₆). Het wordt ook gebruikt bij de extractie, verwerking en raffinage van metalen, gesteenten en oliën, ook gebruikt voor de remming van groei en verwijdering van schimmel.

- De corrosieve eigenschappen van het zuur zijn gebruikt voor het snijden en etsen van kristallen, in het bijzonder bevroren, met behulp van de etstechniek. 

- Het wordt gebruikt bij de vervaardiging van siliciumhalfgeleiders, met meerdere toepassingen bij de ontwikkeling van computers en computers, die verantwoordelijk zijn voor menselijke ontwikkeling.

- Het wordt gebruikt in de auto-industrie als een reiniger, wordt gebruikt als een roestoplosser in keramiek.

- Behalve als tussenschakel voor sommige chemische reacties, wordt fluorwaterstofzuur gebruikt in sommige ionenwisselaars die betrokken zijn bij de zuivering van metalen en complexe substanties.

- Het neemt deel aan de verwerking van aardolie en zijn derivaten, waardoor het mogelijk is om oplosmiddelen te verkrijgen voor gebruik bij de vervaardiging van producten voor het reinigen en verwijderen van vetten..

- Het wordt gebruikt bij het genereren van middelen voor galvanisatie en oppervlaktebehandeling.

- Consumenten gebruiken tal van producten waarin fluorwaterstofzuur heeft deelgenomen aan de uitwerking ervan; bijvoorbeeld wat nodig is voor autoverzorging, schoonmaakproducten voor meubels, elektrische en elektronische componenten, en brandstoffen, naast andere producten.

referenties

1. PubChem. (2018). Hydrofluoric Acid. Opgehaald op 3 april 2018, van: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2.  Kat Day. (16 april 2013). Het zuur dat echt door alles heen eet. Opgehaald op 3 april 2018, van: chronicleflask.com
3. Wikipedia. (28 maart 2018). Hydrofluoric acid. Opgehaald op 3 april 2018, van: en.wikipedia.org.
4. Shiver & Atkins. (2008). Anorganische chemie (vierde druk., pagina's 129, 207-249, 349, 407). Mc Graw Hill.
5. Hydrofluoric Acid. MUSC. Medische Universiteit van South Carolina. Opgehaald op 3 april 2018, van: academicdepartments.musc.edu