Fluorovodík

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 30. listopadu 2021; kontroly vyžadují 12 úprav .

Fluorovodík

Všeobecné

Systematický
název

Fluorovodík

Tradiční jména

fluorovodík, fluorovodík; fluorovodík

Chem. vzorec

Krysa. vzorec

Fyzikální vlastnosti

Stát

plyn nebo mobilní kapalina

Molární hmotnost

20,01 g/ mol

Hustota

0,99 g/cm³

Ionizační energie

15,98 ± 0,01 eV [1]

Tepelné vlastnosti

Teplota

• tání

-83,4 °C

• vroucí

+19,54 °C

• rozklad

rozklad je patrný při teplotách nad +3500 °C

Kritický bod

188

Entalpie

• vzdělávání

−273,3 kJ/mol

Tlak páry

783 ± 1 mmHg [jeden]

Chemické vlastnosti

Disociační konstanta kyseliny

pK_{a}

3.17

Rozpustnost

• ve vodě

72,47 (20 °C)

Klasifikace

231-634-8

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

RTECS

MW7875000

CHEBI

Bezpečnost

0,5 mg/m³

14,3 mg/kg (potkani, intravenózně)

Toxicita

Extrémně jedovatý, SDYAV

Ikony ECB

NFPA 704

0 čtyři jeden VŮL

Údaje jsou založeny na standardních podmínkách (25 °C, 100 kPa), pokud není uvedeno jinak.

Mediální soubory na Wikimedia Commons

Fluorovodík ( fluorovodík, fluorovodík , fluorovodík , kyselina fluorovodíková H F ) je bezbarvý plyn (za standardních podmínek) s ostrým nepříjemným zápachem, při pokojové teplotě existuje převážně ve formě dimeru H 2 F 2 , pod 19,9 ° C - bezbarvá pohyblivá těkavá kapalina . Mísitelný s vodou v jakémkoli poměru za vzniku kyseliny fluorovodíkové (fluorovodíkové) . Tvoří azeotropní směs s vodou o koncentraci 35,4 % HF. Toxické, MPCr.z. = 0,5 mg/m³, třída nebezpečnosti II (vysoce nebezpečné látky) v souladu s GOST 12.1.007-76.

Struktura molekuly

Molekula fluorovodíku je vysoce polární, μ = 0,19 D. Fluorovodík v kapalném a plynném skupenství má velkou tendenci asociovat se díky tvorbě silných vodíkových vazeb . Energie vodíkové vazby FH•••FH je přibližně 41,5 kJ/mol a průměrný stupeň polymerace v plynné fázi (při bodu varu) je ≈4. I v plynném stavu se fluorovodík skládá ze směsi polymerů H 2 F 2 , H 3 F 3 , H 4 F 4 , H 5 F 5 , H 6 F 6 . Jednoduché molekuly HF existují pouze při teplotách nad 90 °C. Vzhledem k vysoké pevnosti vazby je tepelný rozklad fluorovodíku patrný až nad 3500 °C (což je vyšší než bod tání wolframu , nejžáruvzdornějšího z kovů). Pro srovnání, ve vodě je tepelný rozklad patrný při teplotách nad 2000 °C.

V krystalickém stavu tvoří HF ortorombické krystaly sestávající z řetězcových struktur: úhel HFH = 116°, d(FH) = 95 pm , d(F•••H) = 155 pm. Podobné klikaté řetězce s úhlem HFH = 140° jsou také přítomny v HF polymerech existujících v plynné fázi.

Vlastnosti

Fyzikální vlastnosti

Kritická teplota fluorovodíku je 188 °C, kritický tlak 64 atm.
Výparné teplo kapalného HF při bodu varu je pouze 7,5 kJ/mol (asi 6x méně než má voda při 20 °C). To je způsobeno skutečností, že odpařování samo o sobě jen málo mění povahu asociace fluorovodíku ( dimerní forma, která je charakteristická pro kapalinu, je na rozdíl od fázového přechodu vody zachována také v páře ).
Permitivita kapalného fluorovodíku (84 při 0 °C) je velmi blízká hodnotě d.p. pro vodu.

Chemické vlastnosti

Chemické vlastnosti HF závisí na přítomnosti vody. Suchý fluorovodík nenapadá většinu kovů a nereaguje s oxidy kovů. Pokud se však reakce spustí, pokračuje nějakou dobu autokatalýzou , protože v důsledku interakce se zvyšuje množství vody:

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

Liquid HF je silné ionizující rozpouštědlo . Všechny elektrolyty v něm rozpuštěné, s výjimkou kyseliny chloristé HClO 4 , jsou báze:

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

V kapalném fluorovodíku vykazují kyselé vlastnosti sloučeniny, které přijímají fluoridové ionty, například BF3 , SbF5 :

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

Amfoterní sloučeniny v kapalném fluorovodíku jsou například fluoridy hlinité a fluoridy chromité :

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

(AlF 3 - jako kyselina )

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

(AlF 3 - jako základ )

Fluorovodík v plynném stavu a ve formě vodného roztoku reaguje s oxidem křemičitým :

Za předpokladu, že je fluorovodík v plynném stavu:

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

Za předpokladu, že fluorovodík ve formě vodného roztoku:

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

Fluorovodík je nekonečně rozpustný ve vodě a dochází k ionizaci molekul HF:

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

Kd \u003d 7,2⋅10 −4

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

Kd = 5,1 Vodný roztok fluorovodíku ( kyselina fluorovodíková ) je středně silná kyselina . Soli kyseliny fluorovodíkové se nazývají fluoridy . Většina z nich je těžko rozpustná ve vodě, pouze fluoridy 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). Všechny rozpustné soli kyseliny fluorovodíkové jsou vysoce toxické (ve velkých dávkách).

Získání

Fluor explozivně reaguje s vodíkem i při nízkých teplotách a (na rozdíl od chloru ) ve tmě za vzniku fluorovodíku:

{\mathsf {H_{2}+F_{2}\rightarrow 2HF))

V průmyslu se fluorovodík vyrábí interakcí kazivce a silných netěkavých kyselin (například sírové ):

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

Proces probíhá v ocelových pecích při 120–300 °C, ve srovnání s podobnými reakcemi pro získávání jiných halogenovodíků je reakce na získávání fluorovodíku z fluoridů velmi pomalá. Části instalace sloužící k absorpci fluorovodíku jsou vyrobeny z olova .

Toxikologie

Fluorovodík (fluorovodík) má pronikavý zápach, je velmi toxický , kouří na vzduchu (vzhledem k tvorbě malých kapiček roztoku s vodní párou) a silně koroduje stěny dýchacích cest. Fluorovodík má slabé narkotické vlastnosti.

Stejně jako některé jiné deriváty fluoru je manipulace s HF vysoce nebezpečná .

Více informací o toxikologii fluorovodíku viz čl. Kyselina fluorovodíková .

Aplikace

Používá se k získávání kryolitu , derivátů fluoru uranu , freonů , organofluorových látek, matného leptání silikátového skla (kyselina fluorovodíková pro transparentní leptání). V biochemii se využívá neobvyklá rozpustnost biologických molekul v kapalném fluorovodíku bez rozkladu (např. bílkoviny). Přidání akceptorů fluoru do kapalného fluorovodíku umožňuje vytvořit superkyselá média .

Zajímavosti

Slavný spisovatel sci-fi Ivan Efremov napsal příběh „ Srdce hada “, ve kterém popsal hypotetický život vzniklý na planetě, kde hlavní roli v přírodě nehraje kyslík , ale fluor a místo vody povrch planety je pokryt oceány fluorovodíku. Spisovatele k této myšlence přivedla hluboká analogie mezi vlastnostmi vody a fluorovodíku.

Fluorovodík reaguje se sklem , proto je skladován v plastových nádobách. Při skladování fluorovodíku ve skle je sklo potaženo parafínem, aby bylo chráněno před fluorovodíkem.

Poznámky

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

Literatura

Achmetov N. S. "Obecná a anorganická chemie" M.: Vyšší škola, 2001.
Karapetyants M.Kh. , Drakin S.I. Obecná a anorganická chemie. Moskva: Chemie, 1994.

Slovníky a encyklopedie	Velká Katalánština Skvělý norský Velký Rus Britannica (online) Universalis
V bibliografických katalozích	GND : 4154877-2 J9U : 987007533740105171 LCCN : sh85063425