สูตรโครงสร้างโครงสร้างคุณสมบัติและการใช้ประโยชน์ของกรดไฮโดรฟลูออริก (HF)



กรดไฮโดรฟลูออริก (HF)เป็นสารละลายที่ไฮโดรเจนฟลูออไรด์ละลายอยู่ กรดนี้ได้มาจากปฏิกิริยาของกรดซัลฟิวริกเข้มข้นกับแร่ฟลูออไรต์ (CaF)2) แร่ธาตุจะสลายตัวโดยการกระทำของกรดและน้ำที่เหลือจะละลายก๊าซไฮโดรเจนฟลูออไรด์.

จากน้ำที่เป็นกรดเดียวกันนี้ผลิตภัณฑ์บริสุทธิ์นั่นคือไฮโดรเจนฟลูออไรด์แอนไฮไดรด์สามารถกลั่นได้ ขึ้นอยู่กับปริมาณของก๊าซที่ละลายจะได้รับความเข้มข้นต่างกันดังนั้นผลิตภัณฑ์ที่มีอยู่หลายชนิดของกรดไฮโดรฟลูออริกในตลาด.

ที่ความเข้มข้นน้อยกว่า 40% จะมีลักษณะเป็นผลึกที่แยกไม่ออกจากน้ำ แต่ที่ระดับความเข้มข้นสูงกว่าจะปล่อยไอระเหยสีขาวของไฮโดรเจนฟลูออไรด์ กรดไฮโดรฟลูออริกเป็นสารเคมีที่อันตรายและอันตรายที่สุดชนิดหนึ่ง.

มันสามารถที่จะ "กิน" วัสดุเกือบทุกชนิดที่มันสัมผัสได้: จากแก้วเซรามิกและโลหะไปจนถึงหินและคอนกรีต เก็บไว้ในภาชนะอะไร ในขวดพลาสติกโพลีเมอร์สังเคราะห์จะเฉื่อยต่อการกระทำ.

ดัชนี

  • 1 สูตร
  • 2 โครงสร้าง
  • 3 คุณสมบัติ
    • 3.1 การเกิดปฏิกิริยา
  • 4 ใช้
  • 5 อ้างอิง

สูตร

สูตรของไฮโดรเจนฟลูออไรด์คือ HF แต่ของกรดไฮโดรฟลูออริกถูกนำเสนอในตัวกลางที่เป็นน้ำ (HF) เพื่อแยกความแตกต่างจากครั้งแรก.

ดังนั้นกรดไฮโดรฟลูออริกจึงถือได้ว่าเป็นไฮเดรตของไฮโดรเจนฟลูออไรด์ซึ่งส่งผลให้แอนไฮไดรด์.

โครงสร้าง

กรดทั้งหมดในน้ำมีความสามารถในการสร้างไอออนในปฏิกิริยาสมดุล ในกรณีของกรดไฮโดรฟลูออริกจะมีการประมาณว่าในสารละลายมีไอออนคู่เอช3O+ และ F-.

ประจุลบ F- อาจสร้างสะพานไฮโดรเจนที่แข็งแกร่งมากด้วยหนึ่งในไฮโดรเจนของไอออนบวก (F-H-O+-H2) สิ่งนี้อธิบายได้ว่าทำไมกรดไฮโดรฟลูออริกจึงเป็นกรดบรอนสเตดอ่อน+) แม้จะมีปฏิกิริยาที่สูงและอันตราย นั่นคือในน้ำไม่ปล่อย H มาก+ เมื่อเทียบกับกรดอื่น ๆ (HCl, HBr หรือ HI).

อย่างไรก็ตามในกรดไฮโดรฟลูออริกเข้มข้นการทำปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลไฮโดรเจนฟลูออไรด์นั้นมีประสิทธิภาพพอที่จะทำให้พวกมันหลบหนีในระยะก๊าซ.

นั่นคือภายในน้ำพวกเขาสามารถโต้ตอบได้ราวกับว่าอยู่ในของเหลวแอนไฮไดรด์สร้างสะพานไฮโดรเจนระหว่างพวกเขา สะพานไฮโดรเจนเหล่านี้สามารถหลอมรวมเป็นโซ่แบบเชิงเส้นเกือบ (H-F-H-F-H-F- ... ) ที่ล้อมรอบด้วยน้ำ.

ในภาพด้านบนอิเลคตรอนคู่ที่ไม่ได้ใช้งานร่วมกันซึ่งมุ่งไปในทิศทางตรงกันข้ามของพันธะ (H-F :) ทำปฏิกิริยากับโมเลกุล HF อีกอันเพื่อประกอบโซ่.

สรรพคุณ

เนื่องจากกรดไฮโดรฟลูออริกเป็นสารละลายน้ำคุณสมบัติขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของแอนไฮไดรด์ที่ละลายในน้ำ HF ละลายในน้ำได้มากและดูดความชื้นสามารถผลิตสารละลายได้หลากหลาย: ตั้งแต่เข้มข้นมาก (มีควันและมีโทนสีเหลือง) จนถึงเจือจางมาก.

เมื่อความเข้มข้นลดลง HF (ac) มีคุณสมบัติคล้ายกับน้ำบริสุทธิ์มากกว่าแอนไฮไดรด์ อย่างไรก็ตามพันธะไฮโดรเจน H-F-H นั้นแข็งแกร่งกว่าในน้ำ H2O-H-O-H.

ทั้งสองอยู่ร่วมกันอย่างกลมกลืนในการแก้ปัญหาเพิ่มจุดเดือด (สูงถึง105ºC) เช่นเดียวกันความหนาแน่นก็จะเพิ่มขึ้นเมื่อมีการละลายของแอนไฮไดรด์มากกว่า ส่วนที่เหลือโซลูชั่นทั้งหมดของ HF (ac) มีกลิ่นแรงและระคายเคืองและไม่มีสี.

การเกิดปฏิกิริยา

แล้วพฤติกรรมการกัดกร่อนของกรดไฮโดรฟลูออริกคืออะไร? คำตอบนั้นอยู่ในพันธะ H-F และความสามารถของอะตอมฟลูออรีนในการสร้างพันธะโควาเลนต์ที่เสถียรมาก.

เนื่องจากฟลูออรีนเป็นอะตอมที่มีขนาดเล็กมากและเป็นอิเลคโตรเนกาติตีจึงเป็นกรดลูอิสที่ทรงพลัง นั่นคือมันถูกแยกออกจากไฮโดรเจนไปจับกับสปีชีส์ที่ให้อิเล็กตรอนมากขึ้นด้วยต้นทุนพลังงานต่ำ ตัวอย่างเช่นสปีชีส์เหล่านี้สามารถเป็นโลหะได้เช่นซิลิคอนที่มีอยู่ในแก้ว.

SiO2 + 4 HF → SiF4(g) + 2 H2O

SiO2 + 6 HF → H2เออ6 + 2 ชั่วโมง2O

หากพลังงานความร้าวฉานของพันธะ H-F สูง (574 kJ / mol) ทำไมมันแตกในปฏิกิริยา? คำตอบนั้นมีความแตกต่างของการเคลื่อนไหวโครงสร้างและพลังงาน โดยทั่วไปผลิตภัณฑ์ที่เกิดปฏิกิริยาน้อยกว่าที่นิยมมากคือการก่อตัวของมัน.

เกิดอะไรขึ้นกับเอฟ- ในน้ำ? ในการแก้ปัญหาอย่างเข้มข้นของกรดไฮโดรฟลูออริกโมเลกุล HF อื่นสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนกับ F- ของคู่ [H3O+F-].

สิ่งนี้ส่งผลให้เกิดการสร้างอิฟลูออไรด์ไอออน [FHF]-, ซึ่งเป็นกรดเป็นพิเศษ นั่นคือเหตุผลที่การสัมผัสทางกายภาพทั้งหมดนี้เป็นอันตรายอย่างยิ่ง การได้รับแสงเพียงเล็กน้อยสามารถทำให้เกิดความเสียหายอย่างไม่มีที่สิ้นสุดต่อสิ่งมีชีวิต.

มีมาตรฐานความปลอดภัยจำนวนมากและโปรโตคอลสำหรับการจัดการที่เหมาะสมและป้องกันอุบัติเหตุที่อาจเกิดขึ้นกับผู้ที่ทำงานกับกรดนี้.

การใช้งาน

มันเป็นสารประกอบที่มีการใช้งานจำนวนมากในอุตสาหกรรมในการวิจัยและในการทำงานของผู้บริโภค.

- กรดไฮโดรฟลูออริกสร้างอนุพันธ์อินทรีย์ที่เกี่ยวข้องในกระบวนการทำให้บริสุทธิ์ของอลูมิเนียม.

- มันถูกใช้ในการแยกไอโซโทปจากยูเรเนียมเช่นในกรณีของยูเรเนียมเฮกซะฟลูออไรด์ (UF)6) นอกจากนี้ยังใช้ในการสกัดการแปรรูปและการกลั่นโลหะหินและน้ำมันนอกจากนี้ยังใช้สำหรับการยับยั้งการเจริญเติบโตและการกำจัดเชื้อรา.

- คุณสมบัติการกัดกร่อนของกรดนั้นถูกนำมาใช้ในการแกะสลักและฝังคริสตัลโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่มีน้ำค้างแข็งโดยใช้เทคนิคการแกะสลัก. 

- มันถูกใช้ในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ซิลิกอนที่มีการใช้งานหลายอย่างในการพัฒนาคอมพิวเตอร์และการคำนวณรับผิดชอบการพัฒนามนุษย์.

- มันถูกใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์เป็นน้ำยาทำความสะอาดใช้เป็นน้ำยาล้างสนิมในเซรามิก.

- นอกเหนือจากการทำหน้าที่เป็นสื่อกลางในปฏิกิริยาทางเคมีแล้วกรดไฮโดรฟลูออริกยังถูกนำมาใช้ในการแลกเปลี่ยนไอออนที่เกี่ยวข้องกับการทำให้บริสุทธิ์ของโลหะและสารที่ซับซ้อนมากขึ้น.

- มีส่วนร่วมในการแปรรูปปิโตรเลียมและอนุพันธ์ซึ่งได้รับอนุญาตให้ใช้ตัวทำละลายเพื่อใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์สำหรับทำความสะอาดและกำจัดไขมัน.

- มันถูกใช้ในการสร้างตัวแทนสำหรับการชุบและการรักษาพื้นผิว.

- ผู้บริโภคใช้ผลิตภัณฑ์มากมายที่กรดไฮโดรฟลูออริกมีส่วนร่วมในการทำอย่างประณีต ตัวอย่างเช่นจำเป็นสำหรับการดูแลรถยนต์ผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดสำหรับเฟอร์นิเจอร์ชิ้นส่วนไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์และเชื้อเพลิงรวมถึงผลิตภัณฑ์อื่น ๆ.

การอ้างอิง

  1. PubChem (2018) กรดไฮโดรฟลูออริก สืบค้นเมื่อวันที่ 3 เมษายน 2018 จาก: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  2.  วันแคท (16 เมษายน 2013) กรดที่กินได้จริงทุกอย่าง สืบค้นเมื่อวันที่ 3 เมษายน 2018 จาก: chronicleflask.com
  3. วิกิพีเดีย (28 มีนาคม 2018). กรดไฮโดรฟลูออริก. สืบค้นเมื่อวันที่ 3 เมษายน 2018 จาก: en.wikipedia.org.
  4. ตัวสั่นและแอตกินส์ (2008) เคมีอนินทรีย์ (ฉบับที่สี่, หน้า 129, 207-249, 349, 407) Mc Graw Hill.
  5. กรดไฮโดรฟลูออริก MUSC แพทย์มหาวิทยาลัยเซาท์แคโรไลนา สืบค้นเมื่อวันที่ 3 เมษายน 2018 จาก: Academicdepartments.musc.edu