חומצה הידרופלואורית (HF) הוא בתמיסה מימית שבה הוא מומס מימן פלואורי. חומצה זו מתקבלת בעיקר מתגובה של חומצה גופרתית מרוכזת עם הפלואור המינרלי (CaF 2 ). המינרל מושפל על ידי פעולת החומצה והמים הנותרים ממסים את גזי הפלואוריד המימן.
ניתן לזקק את המוצר הטהור, כלומר פלואוריד המימן המים מאותם מים חומציים זהים. בהתאם לכמויות הגז המומס, מתקבלים ריכוזים שונים, ועל כן, מוצרים זמינים שונים של חומצה הידרפלואורית בשוק.
בריכוז של פחות מ- 40% יש לו מראה גבישי שאי אפשר להבחין במים, אך בריכוזים גבוהים יותר הוא מפטיר אדים לבנים של פלואוריד מימן. חומצה הידרופלואורית ידועה כאחד הכימיקלים האגרסיביים והמסוכנים ביותר.
הוא מסוגל "לאכול" כמעט כל חומר עמו הוא בא במגע: מזכוכית, קרמיקה ומתכות, לסלעים ובטון. באיזה מיכל אז הוא מאוחסן? בבקבוקי הפלסטיק פולימרים סינתטיים אינם פעילים לפעולה.
נוּסחָה
הנוסחה של פלואוריד מימן היא HF, אך זו של חומצה הידרפלואורית מיוצגת במדיום מימי, HF (aq), כדי לבדל את עצמה מהראשון.
לפיכך, אפשר לראות בחומצה הידרפלואורית את ההידרט של פלואוריד מימן, וזהו האנהידריד שלה.
מִבְנֶה
לכל חומצה במים יש את היכולת לייצר יונים בתגובת שיווי משקל. במקרה של חומצה הידרופלואורית, מעריכים כי צמד היונים H 3 O + ו- F - קיים בתמיסה .
האניון F - ככל הנראה יוצר קשר מימן חזק מאוד עם אחד ההידרוגנים בקטיון (FHO + -H 2 ). זה מסביר מדוע חומצה הידרופלואורית היא חומצה ברונסטדית חלשה (תורם לפרוטון, H + ), למרות תגובתיותה הגבוהה והמסוכנת; כלומר, במים זה לא משחרר H + רב בהשוואה לחומצות אחרות (HCl, HBr או HI).
עם זאת, בחומצה הידרפלואורית מרוכזת האינטראקציות בין מולקולות פלואוריד המימן יעילות מספיק כדי לאפשר להן לברוח בשלב הגז.
כלומר בתוך המים הם יכולים לקיים אינטראקציה כאילו הם נמצאים באנהידריד נוזלי, ובכך ליצור קשרים מימן ביניהם. ניתן להטמיע את קשרי המימן הללו כשרשראות כמעט ליניאריות (HFHFHF- …) המוקפות במים.
בתמונה שלמעלה, זוג האלקטרונים הלא-משותף שכיוונו בכיוון ההפוך של הקשר (HF :) מקיים אינטראקציה עם מולקולת HF אחרת להרכבת השרשרת.
נכסים
מכיוון שחומצה הידרפלואורית היא תמיסה מימית, תכונותיה תלויות בריכוז האנהידריד המומס במים. HF מסיס מאוד במים והוא היגרוסקופי, מסוגל לייצר מגוון פתרונות: ממרוכז מאוד (מעושן ועם גוונים צהובים) לדילול מאוד.
ככל שריכוזו יורד, HF (ac) מקבל תכונות הדומות יותר למים טהורים מאלו של האנהידריד. עם זאת, קשרי מימן HFH חזקים יותר מאלו במים, H 2 O-HOH.
שניהם מתקיימים זה בזה בהרמוניה בתמיסות, ומעלים את נקודות הרתיחה (עד 105 מעלות צלזיוס). באופן דומה, צפיפויות גדלות ככל שמתפרקות יותר HF של אנהידריד. אחרת, לכל הפתרונות של HF (ac) יש ריחות חזקים ומעצבנים והם חסרי צבע.
תגובתיות
אז מה היא ההתנהגות המאכלת של חומצה הידרפלואורית בגלל? התשובה נעוצה בקשר HF וביכולתו של אטום הפלואור ליצור קשרים קוולנטים יציבים מאוד.
פלואור הוא אטום קטן מאוד ואלקטרו-נגטיבי, זוהי חומצת לואיס חזקה. כלומר, הוא נפרד ממימן כדי להיקשר למינים המציעים לו יותר אלקטרונים בעלות אנרגיה נמוכה. לדוגמא, מינים אלה יכולים להיות מתכות, כמו סיליקון שנמצא בכוסות.
SiO 2 + 4 HF → SiF 4 (g) + 2 H 2 O
SiO 2 + 6 HF → H 2 SiF 6 + 2 H 2 O
אם אנרגיית הניתוק של הקשר HF גבוהה (574 kJ / mol), מדוע היא נשברת בתגובות? לתשובה יש גוונים קינטיים, מבניים ואנרגטיים. באופן כללי, ככל שהתוצר שהתקבל פחות מגיב, העדיף את היווצרותו.
מה קורה ל- F - במים? בתמיסות מרוכזות של חומצה הידרפלואורית מולקולת HF אחרת יכולה לקשר מימן עם ה- F - של הזוג.
התוצאה היא יצירת יון הדיפלואוריד - שהוא חומצי ביותר. זו הסיבה שכל מגע פיזי איתו מזיק ביותר. החשיפה הקלה ביותר יכולה לעורר נזק בלתי נגמר בגוף.
ישנם תקני בטיחות רבים ופרוטוקולים לטיפול נכון בה, וכך נמנעים מתאונות פוטנציאליות למי שעובד עם חומצה זו.
יישומים
זהו מתחם עם יישומים רבים בתעשייה, במחקר ובענייני צרכנים.
- חומצה הידרופלואורית מייצרת נגזרות אורגניות שמתערבות בתהליך הטיהור האלומיניום.
- הוא משמש בהפרדה של איזוטופים אורניום, כמו במקרה של hexafluoride אורניום (UF 6 ). כמו כן, הוא משמש למיצוי, עיבוד וזיקוק של מתכות, סלעים ושמנים, ומשמש גם לעיכוב צמיחה ולהסרת עובש.
- התכונות המאכלות של החומצה שימשו לגילוף וחריטה של גבישים, במיוחד עם חלביות, בטכניקת התחריט.
- הוא משמש בייצור מוליכים למחצה סיליקון, עם שימושים מרובים בפיתוח מחשוב וטכנולוגיית מידע, האחראים לפיתוח אנושי.
- הוא משמש בתעשיית הרכב כמנקה ומשמש כמסיר עובש על קרמיקה.
- בנוסף לשמש כחומר ביניים בכמה תגובות כימיות, חומצה הידרופלואורית משמשת בכמה מחליפי יונים המעורבים בטיהור מתכות וחומרים מורכבים יותר.
- משתתף בעיבוד נפט ונגזרותיו, אשר אפשרה קבלת ממסים לשימוש בייצור מוצרי ניקוי והוצאת גריז.
- הוא משמש בייצור סוכנים לציפוי וטיפול במשטח.
צרכנים משתמשים במוצרים רבים בהם השתתפה חומצה פלואורית בהרחבתם; לדוגמה, חלקם הכרחיים לטיפול ברכב, מוצרי ניקוי לרהיטים, רכיבים חשמליים אלקטרוניים ודלקים, בין היתר.
הפניות
- PubChem. (2018). חומצה הידרופלואורית. הוחזר ב -3 באפריל 2018 מ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- יום קאט. (16 באפריל 2013). החומצה שבאמת אוכלת דרך הכל. הוחזר ב -3 באפריל 2018 מ: chronicleflask.com
- ויקיפדיה. (28 במרץ 2018). חומצה הידרופלואורית. הוחזר ב -3 באפריל 2018 מ: en.wikipedia.org.
- שיבר ואטקינס. (2008). כימיה אורגנית. (מהדורה רביעית, עמ '129, 207-249, 349, 407). מק גריי היל.
- חומצה הידרופלואורית. מוסק. האוניברסיטה הרפואית בדרום קרוליינה. הוחזר ב -3 באפריל 2018 מ: academicdepartments.musc.edu