Fluorur d'hidrogen: característiques i aplicacions

Entre els compostos d'halogen - elements 7 grups del subgrup principal del sistema periòdic dels elements químics D. I. Mendeleeva - gran importància pràctica és fluorur d'hidrogen. Juntament amb altres halurs d'hidrogen, s'utilitza en diverses branques de l'economia nacional: per a plàstics fluorats, àcid fluorhídric i les seves sals. En aquest treball s'estudia l'estructura de les molècules, les propietats físiques i químiques d'aquesta substància i considerar el seu ús.

Història del descobriment

Al segle 17 K. Shvankvard tenia experiència amb el mineral fluorita i sulfat àcid. Els científics han trobat que es va desprendre gas durant la reacció que va començar a erosionar de la placa de vidre, que cobreix el tub amb la barreja de reactius. Aquest compost gasós es va fer conegut com fluorur d'hidrogen.

es va obtenir àcid fluorhídric en 19 segle Gay Lussac de la mateixa matèria primera: àcid fluorita i sulfúric. Ampere seus experiments van demostrar que en l'estructura de la molècula d'HF és similar al clorur d'hidrogen. També es refereix a solucions aquoses d'halurs d'hidrogen. Les diferències es refereixen als àcids fluorhídric potència: - feble, i clorur - fort.

propietats físiques

Gas amb la fórmula química HF té una olor característica picant, incolor, lleugerament més lleuger que l'aire. Entre els halurs d'hi- HBr- HCL- punt d'ebullició i de fusió sense problemes canviar, i la transició a la HF augmentat considerablement. Explicació d'aquest fenomen inclouen associacions moleculars formularis fluorur d'hidrogen (grup de partícules neutres, entre els quals hi ha enllaços d'hidrogen). Per trencar ells, es requereix energia addicional, el que l'augment d'ebullició i punts de fusió. D'acord amb les figures la densitat del gas en el rang de prop del punt d'ebullició (19,5), fluorur d'hidrogen es compon d'agregats amb una composició mitjana de HF _2. Quan s'escalfa per sobre de 25 ^{° C,} aquests complexos es descomponen gradualment i a una temperatura ^{d'aproximadament} 90 ° C comprèn fluorur d'hidrogen de molècules d'HF.

Com extreure ftorgidrid

Els mètodes per obtenir substàncies no en condicions de laboratori, que ja hem esmentat, i en la indústria, pràcticament res no difereixen entre si: els reactius són tots de la mateixa fluorita (fluorita) i sulfat àcid.

A dipòsits minerals està disposat a Primorye Zabaikalye, Mèxic, EUA, primer enriquit per flotació i, a continuació s'utilitzen en el procés tecnològic de HF, que es porta a terme en forns d'acer especials. Van ser acusats i el mineral es barreja amb sulfat d'àcid. mineral enriquit conté 55-60% de _fluorita. Les parets del forn alineats làmines de plom de captura fluorur d'hidrogen. Aquest es va purificar a la columna de rentat es refreda i després es condensa. Per tal d'obtenir fluorur d'hidrogen, s'utilitzen forns giratoris, de manera indirecta que es pot escalfar amb electricitat. sortida fracció HF massa és aproximadament 0,98, però el procés té inconvenients. És bastant llarg i requereix un gran consum de sulfat d'àcid.

La polaritat de les molècules d'HF

Fluorur d'hidrogen anhidre es compon de partícules que tenen la capacitat d'unir-se l'un a l'altre i formen agregats. Això és a causa de l'estructura interna de la molècula. Entre els àtoms d'hidrogen i fluor, un fort enllaç químic, diu covalent polar. Es representa per parell d'electrons en general, es va desplaçar a un àtom de fluor més electronegatiu. En conseqüència ftorgidrida molècules són polars i tenen els dipols de formulari.

Entre ells hi ha força d'atracció electrostàtica, el que porta als associats ocurrència. longitud de l'enllaç entre l'hidrogen i fluor és de 92 nm, i la seva energia és igual a 42 kJ / mol. Igual que en la substància gasosa o líquida que consisteix en una barreja d'espècies polimèriques H ₂ F _2, H ₄ F _4.

propietats químiques

Fluorur d'hidrogen anhidre té la capacitat de reaccionar amb les sals de carbonat, silicat, nitrit de sulfur i àcids. Exhibeixen propietats oxidatives, HF recupera compostos anteriors a diòxid de carboni, tetrafluorur de silici, sulfur d'hidrogen i òxids de nitrogen. Una solució aquosa de HF 40% destrueix formigó, vidre, cuir, cautxú, i també interactua amb alguns òxids com ara Cu ₂ O. El producte es troba lliure de coure, fluorur de coure i aigua. Hi ha un grup de substàncies amb les que HF no respon, per exemple, metalls pesants, així com magnesi, ferro, alumini, níquel.

La solució aquosa de fluorur d'hidrogen

Té un nom i àcid fluorhídric s'utilitza com 40% i el 72% solucions. El fluorur d'hidrogen, típic de les propietats químiques de les quals depèn de la seva concentració, infinitament soluble en aigua. En aquest cas, es genera calor que descriu aquest procés com exotèrmica. Com aquosa d'àcid fort mig HF fa reaccionar amb metalls (reacció de substitució). sal formada - fluorurs -, i l'hidrogen s'allibera. No reaccionar amb metalls passius d'àcid fluorhídric - platí i or, i plom. Acid passiva ella, és a dir, forma una pel·lícula protectora sobre una superfície metàl·lica que consisteix en un fluorur de plom insoluble. La solució aquosa de HF pot contenir impureses de ferro arsènic, diòxid de sofre, en aquest cas es diu àcid tècnic. Concentrat solució de HF 60% és essencial en la química sintètica orgànica. S'emmagatzema en recipients de plàstic o de tefló, i el tonatge d'àcid fluorhídric transportat en dipòsits d'acer.

Paper de l'àcid fluorhídric en l'economia

Una solució de fluorur d'hidrogen utilitzat per a la producció d'borofluoruro d'amoni, que és un component de flux en metal·lúrgia ferrosa i no ferrosa. A més, s'utilitza en el procés d'electròlisi per obtenir bor pur. L'àcid fluorhídric s'utilitza en el kremneftoridov producció, com ara per exemple Na ₂ SiF _6. S'utilitza per produir ciment i esmalts resistents als àcids minerals.

Flyuaty donar als materials de construcció propietats impermeables. En el procés de la seva aplicació cal anar amb compte, perquè tot kremneftoridy tòxic. Una solució aquosa de HF s'utilitzen també en la producció d'olis lubricants sintètics. A diferència de mineral, que retenen la viscositat i formen una pel·lícula protectora sobre la superfície de les peces, compressors, caixes d'engranatges, coixinets de treball, tant en alta i a baixes temperatures. De gran importància és el fluorur d'hidrogen aquós en el vas de gravat (mat), així com en la indústria de semiconductors, on s'utilitza per al gravat de silici.

de plàstic que conté fluor

El més popular d'ells és el tefló (PTFE - 4). Va ser obert per accident. químic orgànic Roy Plankett, freons síntesi enganxat, que es troben en els cilindres amb cheteryhhloristym etilè gasós emmagatzemat a anormalment baixa temperatura de no gas, com una pols blanca, greixós al tacte. Es va trobar que a alta pressió i baixa temperatura tetrafluoroetileno polimeritzat.

Aquesta reacció va conduir a la formació dels nous plàstics. Més tard se li va cridar tefló. Ell té una excel·lent resistència a la calor i fred. recobriments de tefló s'utilitzen amb èxit en la indústria alimentària, indústria química, en la fabricació d'estris de cuina amb propietats antiadherents. Fins i tot als 70 ° ^C productes de PTFE - 4 no perden les seves propietats. Es tracta d'una alta inèrcia química excepcional de PTFE. No és destruït pel contacte amb substàncies agressives - àlcalis i àcids. Això és molt important per a l'equip utilitzat en processos tecnològics de nitrat i àcids de sulfat, hidròxid d'amoni, hidròxid de sodi. Flúorplásticos pot contenir components addicionals - modificadors, com ara vidre o metalls, de manera que canvien les seves propietats, com ara augment de la resistència a la calor i durabilitat.

La dissociació de fluorur d'hidrogen

Anteriorment hem esmentat que forma forta enllaç covalent, a més, ells mateixos són capaços d'associar-en agregats, formant enllaços d'hidrogen en les molècules d'HF. És per això que el fluorur d'hidrogen té un baix grau de dissociació i mal s'escindeix en solució aquosa en ions. L'àcid fluorhídric és més feble que el clorur o el brom. Aquestes característiques expliquen l'existència dels seus resistent de dissociació, sals d'addició d'àcid, mentre que ni clorur ni les seves formes no iode. La constant de dissociació de solució aquosa de fluorur d'hidrogen és 7x10 ^-4, el que confirma el fet que la seva solució és un gran nombre de molècules no dissociades i marcat baix contingut d'ions d'hidrogen i fluor.

Què tan perillós ftorgidrid

Cal assenyalar que el tòxic és tant gasós i líquid fluorur d'hidrogen. Codi substància - 0342. L'àcid fluorhídric també posseeix propietats narcòtiques. Pel seu impacte en el cos humà, ens centrarem més endavant. El classificador d'aquesta substància, així com ftorgidrid anhidre, es troba a la segona classe de perill. Això és degut, sobretot, la capacitat de fluor encén fàcilment. En particular, aquesta propietat és particularment evident en un compost tal com fluorur d'hidrogen, que és particularment alta Pozharovzryvoopasnost.

Per determinar el nivell de fluorur d'hidrogen en l'aire

En la producció industrial d'HF, que s'obté a partir d'àcid espat fluor i àcid sulfúric, el gas producte pot ser perdut, que s'acobla a l'atmosfera. Recordem que el fluorur d'hidrogen (classe de perill que - segon) - substància altament tòxica i requereix el mesurament continu de la seva concentració. En les emissions industrials conté grans quantitats de substàncies químiques nocives i potencialment perillosos, en particular nitrogen i òxids de sofre, sulfurs de metalls pesats i halurs d'hidrogen gasosos. Entre ells una gran proporció en el fluorur d'hidrogen, que MPC en l'aire és de 0,005 mg / ^m3 en termes de fluor per dia. Per als llocs de fàbrica on hi ha forn de tambor, la concentració màxima admissible (MPC) ha de ser 0, 1 mg / ^m3.

Analitzadors de gas de fluorur d'hidrogen

Per esbrinar quins gasos nocius i la quantitat alliberada a l'atmosfera, hi ha instruments de mesura especials. Per a la detecció de vapor d'HF utilitzant analitzadors de gas fotocolorimétrico, que s'utilitzen com llums d'incandescència i LEDs com fonts de llum semiconductor i fotodíodes i fototransistors servir com fotodetectors. Determinació de fluorur d'hidrogen es porta a terme en l'aire atmosfèric i altres analitzadors de gasos per infrarojos. Són molt sensibles. molècules d'HF absorbeixen la radiació d'ona llarga en l'interval de 1-15 micres. Els instruments utilitzats per determinar els residus tòxics en l'aire ia la zona de treball de les empreses industrials, d'oscil·lació fixa concentració d'HF tant dins de la taxa permesa i un sol casos extrems (catàstrofes tecnogénicas, trastorns cicles tecnològics a causa del dany de la font d'alimentació i així successivament. D.). Aquestes funcions operen thermoconductometric analitzadors de gas de fluorur d'hidrogen. Prom. es diferencien les emissions sobre la base de la conductivitat tèrmica HF depenent de la composició de la mescla gasosa.

Ftorgidrida influència perjudicial sobre el cos humà

Com fluorur d'hidrogen anhidre o àcid fluorhídric, que solució del mateix en aigua, pertanyen a la segona classe de perill. Particularment, aquests compostos tenen un impacte negatiu en els sistemes vitals: cardiovascular, excretor, respiratori i la pell i les membranes mucoses. La penetració de substàncies a través de la pell passa desapercebut i asimptomàtica. Els fenòmens de toxicitat poden manifestar-se al dia següent, i se'ls diagnostica allau, és a dir, la pell ulcerada, a les porcions de superfície de la mucosa de l'ull queloides formats. Els teixits pulmonars es destrueixen a causa de la lesió necròtica dels alvèols. Els ions fluorur atrapats en el fluid extracel·lular, llavors penetren en les cèl·lules i s'uneixen les partícules de calci i magnesi entren en la composició del teixit nerviós, la sang i els túbuls renals - estructures nefrona. Per tant, és particularment rellevant és el control acurat del contingut de fluorur d'hidrogen gasós i vapor d'àcid fluorhídric en l'atmosfera.