Vätefluorid

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 30 november 2021; kontroller kräver 12 redigeringar .

Vätefluorid

Allmän

Systematiskt
namn

Vätefluorid

Traditionella namn

vätefluorid, hydrofluorid; vätefluorid

Chem. formel

Råtta. formel

Fysikaliska egenskaper

stat

gas eller rörlig vätska

Molar massa

20,01 g/ mol

Densitet

0,99 g/cm³

Joniseringsenergi

15,98 ± 0,01 eV [1]

Termiska egenskaper

Temperatur

• smältning

-83,4°C

• kokande

+19,54°C

• nedbrytning

sönderdelning är märkbar vid temperaturer över +3500 °C

Kritisk punkt

188

Entalpi

• utbildning

-273,3 kJ/mol

Ångtryck

783 ± 1 mmHg [ett]

Kemiska egenskaper

Syradissociationskonstant

pK_{a}

3.17

Löslighet

• i vatten

72,47 (20°C)

Klassificering

231-634-8

InChI=1S/FH/h1HKRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N

RTECS

MW7875000

CHEBI

29228

ChemSpider

14214

Säkerhet

Begränsa koncentrationen

0,5 mg/m³

LD 50

14,3 mg/kg (råttor, intravenöst)

Giftighet

Extremt giftig, SDYAV

ECB ikoner

NFPA 704

0 fyra ett OXE

Data baseras på standardförhållanden (25 °C, 100 kPa) om inget annat anges.

Mediafiler på Wikimedia Commons

Vätefluorid ( vätefluorid , vätefluorid , vätefluorid , fluorvätesyra H F ) är en färglös gas (under standardförhållanden) med en skarp obehaglig lukt, vid rumstemperatur finns den huvudsakligen i form av en dimer H 2 F 2 , under 19,9 °C - färglös rörlig flyktig vätska . Blandbar med vatten i valfritt förhållande för att bilda fluorvätesyra (fluorvätesyra) . Bildar en azeotrop blandning med vatten med en koncentration av 35,4% HF. Giftigt, MPCr.z. = 0,5 mg/m³, faroklass II (mycket farliga ämnen) i enlighet med GOST 12.1.007-76.

Molekylens struktur

Vätefluoridmolekylen är mycket polär, μ = 0,19 D. Vätefluorid i flytande och gasformiga tillstånd har en stor tendens att associera på grund av bildningen av starka vätebindningar . Vätebindningsenergin för FH•••FH är cirka 41,5 kJ/mol, och den genomsnittliga polymerisationsgraden i gasfasen (vid kokpunkten) är ≈4. Även i gasform består fluorväte av en blandning av polymererna H 2 F 2 , H 3 F 3 , H 4 F 4 , H 5 F 5 , H 6 F 6 . Enkla HF-molekyler existerar endast vid temperaturer över 90 °C. På grund av bindningens höga hållfasthet blir den termiska nedbrytningen av vätefluorid märkbar endast över 3500 °C (vilket är högre än smältpunkten för volfram , den mest eldfasta av metaller). Som jämförelse, i vatten blir termisk nedbrytning märkbar vid temperaturer över 2000 °C.

I kristallint tillstånd bildar HF ortorombiska kristaller som består av kedjeliknande strukturer: vinkel HFH = 116°, d(FH) = 95 pm , d(F•••H) = 155 pm. Liknande sicksackkedjor med en vinkel HFH = 140° finns också i HF-polymerer som finns i gasfasen.

Egenskaper

Fysiska egenskaper

Den kritiska temperaturen för vätefluorid är 188 °C, det kritiska trycket är 64 atm.
Förångningsvärmen för flytande HF vid kokpunkten är endast 7,5 kJ/mol (cirka 6 gånger mindre än för vatten vid 20 °C). Detta beror på det faktum att förångningen i sig inte förändrar karaktären av föreningen av fluorväte ( den dimera formen, som är karakteristisk för en vätska, bevaras också i ånga , i motsats till fasövergången för vatten).
Permittiviteten för flytande vätefluorid (84 vid 0 °C) är mycket nära d.p.-värdet. för vatten.

Kemiska egenskaper

De kemiska egenskaperna hos HF beror på närvaron av vatten. Torr vätefluorid angriper inte de flesta metaller och reagerar inte med metalloxider. Men om reaktionen startar, fortsätter den under en tid med autokatalys , eftersom som ett resultat av interaktionen ökar mängden vatten:

{\mathsf {MgO+2HF\rightarrow MgF_{2}+H_{2}O))

Flytande HF är ett starkt joniserande lösningsmedel . Alla elektrolyter som är lösta i den, med undantag av perklorsyra HClO 4 , är baser:

{\mathsf {HCl+2HF\rightleftarrows H_{2}Cl^{+}+HF_{2}^{-}}}

I flytande vätefluorid uppvisas sura egenskaper av föreningar som accepterar fluoridjoner, till exempel BF 3 , SbF 5 :

{\mathsf {BF_{3}+2HF\rightarrow H_{2}F^{+}+[BF_{4}]^{-}}}

Amfotera föreningar i flytande vätefluorid är till exempel aluminium- och krom (III)fluorider:

{\mathsf {3NaF+AlF_{3}\högerpil 3Na^{+}+[AlF_{6}]^{{3-))))

(AlF3 - som en syra )

{\mathsf {AlF_{3}+3BF_{3}\rightarrow Al^{{3+}}+3[BF_{4}]^{-}}}

(AlF 3 - som bas )

Vätefluorid i gasform och i form av en vattenlösning reagerar med kiseldioxid :

Förutsatt att vätefluorid är i gasform:

{\mathsf {4HF+SiO_{2}\rightarrow SiF_{4}+2H_{2}O))

Förutsatt att vätefluorid i form av en vattenlösning:

{\mathsf {6HF+SiO_{2}\rightarrow H_{2}[SiF_{6}]+2H_{2}O))

Vätefluorid är oändligt lösligt i vatten, och jonisering av HF-molekyler sker:

{\mathsf {2HF+H_{2}O\rightleftarrows HF_{2}^{-}+H_{3}O^{+))}

K d \u003d 7,2⋅10 −4

{\mathsf {HF+F^{-}\rightleftarrows HF_{2}^{-}}}

Kd = 5,1 En vattenlösning av fluorväte ( fluorvätesyra ) är en medelstark syra . Salter av fluorvätesyra kallas fluorider . De flesta av dem är svårlösliga i vatten, bara fluoriderna NH 4 , Na, K, Rb, Cs, Ag (I), Tl (I), Sn (II), Ni (II), Be, Sb (III), Ge (II), Co(II), Mn(II), Mn(III), Cr(III), Zr(IV), Ti(III). Alla lösliga fluorvätesyrasalter är mycket giftiga (i stora doser).

Får

Fluor reagerar explosivt med väte även vid låga temperaturer och (till skillnad från klor ) i mörker för att bilda vätefluorid:

{\mathsf {H_{2}+F_{2}\högerpil 2HF))

Inom industrin produceras vätefluorid genom interaktion mellan flusspat och starka icke-flyktiga syror (till exempel svavelsyra ):

{\mathsf {CaF_{2}+H_{2}SO_{4}\högerpil CaSO_{4}+2HF))

Processen utförs i stålugnar vid 120–300 °C, jämfört med liknande reaktioner för att erhålla andra vätehalogenider är reaktionen för att erhålla fluorväte från fluorider mycket långsam. Delar av anläggningen som tjänar till att absorbera vätefluorid är gjorda av bly .

Toxikologi

Vätefluorid (hydrofluorid) har en stickande lukt, är mycket giftig , röker i luften (på grund av bildandet av små droppar av lösning med vattenånga) och korroderar kraftigt luftvägarnas väggar. Vätefluorid har svaga narkotiska egenskaper.

Liksom vissa andra fluorderivat är HF mycket farligt att hantera.

För mer information om toxikologin för fluorväte, se art. Fluorvätesyra .

Applikation

Det används för att erhålla kryolit , uranfluorderivat , freoner , organofluorämnen , frostad etsning av silikatglas ( fluorvätesyra för transparent etsning). Den ovanliga lösligheten av biologiska molekyler i flytande vätefluorid utan nedbrytning (t.ex. proteiner) används inom biokemin. Tillsatsen av fluoracceptorer till flytande vätefluorid gör det möjligt att skapa supersyramedier .

Intressanta fakta

Den berömda science fiction-författaren Ivan Efremov skrev berättelsen " Ormens hjärta ", där han beskrev ett hypotetiskt liv som bildades på en planet där huvudrollen i naturen inte spelas av syre , utan av fluor , och istället för vatten, planetens yta är täckt med oceaner av vätefluorid. Författaren leddes till denna idé genom en djup analogi mellan egenskaperna hos vatten och vätefluorid.

Vätefluorid reagerar med glas , så det förvaras i plastbehållare. Vid förvaring av vätefluorid i glas är glaset belagt med paraffin för att skydda det från vätefluorid.

Anteckningar

↑ 1 2 http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0334.html

Litteratur

Akhmetov N. S. "Allmän och oorganisk kemi" M .: Högre skola, 2001.
Karapetyants M.Kh. , Drakin S.I. Allmän och oorganisk kemi. Moskva: Kemi, 1994.

Ordböcker och uppslagsverk	Stor katalanska Stor norsk Stor ryss Britannica (online) Universalis
I bibliografiska kataloger	GND : 4154877-2 J9U : 987007533740105171 LCCN : sh85063425