Fluorovodík - Hydrogen fluoride
 |
|||
|
|||
| Jména | |||
|---|---|---|---|
| Ostatní jména
Fluoran
|
|||
| Identifikátory | |||
|
3D model ( JSmol )
|
|||
| ČEBI | |||
| ChemSpider | |||
| Informační karta ECHA |
100,028,759 
|
||
| KEGG | |||
|
PubChem CID
|
|||
| Číslo RTECS | |||
| UNII | |||
| UN číslo | 1052 | ||
|
CompTox Dashboard ( EPA )
|
|||
|
|||
|
|||
| Vlastnosti | |||
| HF | |||
| Molární hmotnost | 20,006 g · mol −1 | ||
| Vzhled | bezbarvý plyn nebo bezbarvá kapalina (pod 19,5 ° C) | ||
| Hustota | 1,15 g/l, plyn (25 ° C) 0,99 g/ml, kapalina (19,5 ° C) 1,663 g/ml, pevná látka (–125 ° C) |
||
| Bod tání | -83,6 ° C (-118,5 ° F; 189,6 K) | ||
| Bod varu | 19,5 ° C (67,1 ° F; 292,6 K) | ||
| zcela mísitelný (kapalný) | |||
| Tlak páry | 783 mmHg (20 ° C) | ||
| Kyselost (p K a ) | 3,17 (ve vodě),
15 (v DMSO) |
||
| Konjugovaná kyselina | Fluoronium | ||
| Konjugovaná základna | Fluorid | ||
|
Index lomu ( n D )
|
1,00001 | ||
| Struktura | |||
| Lineární | |||
| 1,86 D | |||
| Termochemie | |||
|
Standardní molární
entropie ( S |
8 687 J/g K (plyn) | ||
|
Standardní entalpie
tvorby (Δ f H ⦵ 298 ) |
−13,66 kJ/g (plyn) −14,99 kJ/g (kapalina) |
||
| Nebezpečí | |||
| Piktogramy GHS |
 
|
||
| Signální slovo GHS | Nebezpečí | ||
| H300 , H310 , H314 , H330 | |||
| P260 , P262 , P264 , P270 , P271 , P280 , P284 , P301+310 , P301+330+331 , P302+350 , P303+361+353 , P304+340 , P305+351+338 , P310 , P320 , P321 , P322 , P330 , P361 , P363 , P403+233 , P405 , P501 | |||
| NFPA 704 (ohnivý diamant) | |||
| Smrtelná dávka nebo koncentrace (LD, LC): | |||
|
LC 50 ( střední koncentrace )
|
1276 ppm (krysa, 1 hodina) 1774 ppm (opice, 1 hodina) 4327 ppm (morče, 15 min) |
||
|
LC Lo ( nejnižší publikované )
|
313 ppm (králík, 7 hod.) | ||
| NIOSH (limity expozice USA pro zdraví): | |||
|
PEL (přípustné)
|
TWA 3 ppm | ||
|
REL (doporučeno)
|
PEL 3 ppm (2,5 mg/m 3 ) C 6 ppm (5 mg/m 3 ) [15 minut] | ||
|
IDLH (bezprostřední nebezpečí)
|
30 ppm | ||
| Související sloučeniny | |||
|
Jiné anionty
|
Chlorovodík Bromovodík Jodovodík kyselina astatanová |
||
|
Jiné kationty
|
Fluorid sodný Fluorid draselný Fluorid rubidia Fluorid česný |
||
|
Související sloučeniny
|
Vodní amoniak |
||
|
Pokud není uvedeno jinak, jsou údaje uvedeny pro materiály ve standardním stavu (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
|||
 ověřit ( co je ?)
  |
|||
| Reference na infobox | |||
Fluorovodík je chemická sloučenina s chemickým vzorcem HF. Tento bezbarvý plyn nebo kapalina je hlavním průmyslovým zdrojem fluoru , často ve formě vodného roztoku nazývaného kyselina fluorovodíková . Je to důležitá surovina pro přípravu mnoha důležitých sloučenin, včetně léčiv a polymerů, např. Polytetrafluorethylenu (PTFE). HF je široce používán v petrochemickém průmyslu jako součást superkyselin . Fluorovodík vře při pokojové teplotě, mnohem vyšší než u ostatních halogenovodíků .
Fluorovodík je vysoce nebezpečný plyn, který při styku s vlhkostí vytváří korozivní a pronikající kyselinu fluorovodíkovou. Plyn může také způsobit oslepnutí rychlou destrukcí rohovky .
Dějiny
V roce 1771 Carl Wilhelm Scheele připravil vodný roztok kyseliny fluorovodíkové ve velkém množství, ačkoli kyselina fluorovodíková byla ve sklářském průmyslu do té doby známá . Francouzský chemik Edmond Frémy (1814–1894) se zasloužil o objev bezvodého fluorovodíku (HF) při pokusu izolovat fluor .
Struktura a reakce
Ačkoli je to diatomická molekula, HF tvoří relativně silné mezimolekulární vodíkové vazby . Pevný HF se skládá z klikatých řetězců molekul HF. HF molekuly, s krátkou H – F vazbou 95 pm, jsou spojeny se sousedními molekulami mezimolekulárními H – F vzdálenostmi 155 pm. Tekutý HF se také skládá z řetězců molekul HF, ale řetězce jsou kratší, v průměru se skládají pouze z pěti nebo šesti molekul.
Srovnání s jinými halogenovodíky
Fluorovodík se nevaří do 20 ° C, na rozdíl od těžších halogenovodíků, které se vaří mezi -85 ° C (-120 ° F) a -35 ° C (-30 ° F). Tato vodíková vazba mezi HF molekulami vede k vysoké viskozitě v kapalné fázi a nižší než očekávaný tlak v plynné fázi.
Vodní roztoky
HF je mísitelný s vodou (rozpouští se v jakémkoli poměru). Naproti tomu ostatní halogenidy halogenů vykazují omezující rozpustnost ve vodě. Fluorovodík tvoří monohydrát HF . H 2 O s MP-40 ° C (-40 ° F), což je 44 ° C (79 ° F) nad teplotou tání čistého HF.
| HF a H 2 O podobnosti | |
|
|
| Body varu halogenovodíků (modrá) a vodíkových chalkogenidů (červená): HF a H 2 O trendy zlomu. | Bod mrznutí HF / H 2 O směsi: Šipky označují sloučeniny v pevném stavu. |
Vodné roztoky HF se nazývají kyselina fluorovodíková . Při zředění se kyselina fluorovodíková chová jako slabá kyselina, na rozdíl od ostatních kyselin halogenovodíkových, díky tvorbě vodíkově vázaných iontových párů [ H
3Ó+
· F - ]. Koncentrované roztoky jsou však silné kyseliny, protože převládají bifluoridové anionty místo iontových párů. V kapalném bezvodém HF dochází k samoionizaci :
- 3 HF ⇌ H 2 F + + HF-
2
který tvoří extrémně kyselou kapalinu ( H 0 = −15,1 ).
Reakce s Lewisovými kyselinami
Stejně jako voda může HF působit jako slabá báze, přičemž reaguje s Lewisovými kyselinami za vzniku superkyselin . Hammett funkce kyselost ( H 0 ) o -21 se získá fluorid antimoničný (SBF 5 ), které tvoří kyselina fluoroantimoničná .
Výroba
Fluorovodík se vyrábí působením kyseliny sírové na čisté jakosti minerálního fluoritu :
- CaF 2 + H 2 SO 4 → 2 HF + CaSO 4 Reakce je endotermická.
Asi 20% vyrobeného HF je vedlejším produktem výroby hnojiv, které generují kyselinu hexafluorokřemičitou . Tato kyselina může být degradována za uvolňování HF tepelně a hydrolýzou:
- H 2 SiF 6 → 2 HF + SiF 4
- SiF 4 + 2 H 2 O → 4 HF + SiO 2
Použití
Obecně je bezvodá sloučenina fluorovodíku v průmyslu běžnější než její vodný roztok, kyselina fluorovodíková . Jeho hlavní použití, na základě tonáže, je jako prekurzor organofluorinových sloučenin a prekurzor kryolitu pro elektrolýzu hliníku.
Předchůdce organofluorových sloučenin
HF reaguje s chlorovanými uhlovodíky za vzniku fluorovaných uhlovodíků. Důležitou aplikací této reakce je výroba tetrafluorethylenu (TFE), prekurzoru teflonu . Chloroform je fluorován HF za vzniku chlorodifluormethanu (R-22):
- CHCI 3 + 2 HF → CHClF 2 + 2 HCl
Pyrolýzou chlorodifluormethanu (při 550-750 ° C) se získá TFE.
HF je reaktivní rozpouštědlo při elektrochemické fluoraci organických sloučenin. V tomto přístupu, HF se oxiduje v přítomnosti uhlovodíku a fluor nahradí vazby C-H s C-F vazby . Tímto způsobem se vyrábějí perfluorované karboxylové kyseliny a sulfonové kyseliny .
1,1-Difluorethan se vyrábí přidáním HF k acetylenu za použití rtuti jako katalyzátoru.
- HC≡CH + 2 HF → CH 3 CHF 2
Meziproduktem v tomto procesu je vinylfluorid nebo fluorethylen, monomerní prekurzor polyvinylfluoridu .
Předchůdce fluoridů kovů a fluoru
Elektrické získávání hliníku závisí na elektrolýze fluoridu hlinitého v roztaveném kryolitu. Na tunu vyrobeného Al se spotřebuje několik kilogramů HF. Další fluoridy kovů se vyrábějí pomocí HF, včetně hexafluoridu uranu .
HF je prekurzorem pro elementární fluor , F 2 , podle elektrolýzou roztoku HF a bifluoridu draselného . Bifluorid draselný je potřebný, protože bezvodý HF nevede elektřinu. Ročně se vyrobí několik tisíc tun F 2 .
Katalyzátor
HF slouží jako katalyzátor při alkylačních procesech v rafinériích. Používá se ve většině instalovaných lineárních zařízení na výrobu alkylbenzenu na světě. Způsob zahrnuje dehydrogenaci n -parafinů na olefiny a následnou reakci s benzenem za použití HF jako katalyzátoru. Například, v rafineriích ropy „alkylát“, součást vysoké oktanové benzínu ( benzín ), je generována v alkylačních jednotek, které kombinují C 3 a C 4 -olefinů a iso- butan .
Solventní
Fluorovodík je vynikající rozpouštědlo. Odrážejí schopnost HF podílet se na vodíkových vazbách, dokonce i bílkoviny a uhlohydráty se v HF rozpouští a lze z něj získat zpět. Naproti tomu většina nefluoridových anorganických chemikálií reaguje s HF spíše než k rozpouštění.
Zdravé efekty
Po kontaktu s vlhkostí, včetně tkáně, se fluorovodík okamžitě přemění na kyselinu fluorovodíkovou , která je vysoce korozivní a toxická. Expozice vyžaduje okamžitou lékařskou pomoc. Rychlou destrukcí rohovky může způsobit oslepnutí . Vysoké vdechování fluorovodíku nebo v kombinaci s kontaktem s pokožkou může způsobit smrt v důsledku nepravidelného srdečního tepu nebo nahromadění tekutiny v plicích.
Reference
externí odkazy
- „ ATSDR - fluoridy, fluorovodík a fluor“. Citováno 30. září 2019
- Kapesní průvodce CDC - NIOSH k chemickým nebezpečím
- Institut pro omezení používání toxických látek - Informační list o fluorovodíku