Fluoruro de hidrógeno

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General

Nombre sistemático

Fluoruro de hidrógeno

nombres tradicionales

fluoruro de hidrógeno, hidrofluoruro; fluoruro de hidrógeno

Propiedades físicas

gas o líquido móvil

20,01 g/ mol

0,99 g/cm³

Energía de ionización

15,98 ± 0,01 eV [1]

Propiedades termales

La temperatura

• fusión

-83,4°C

• hirviendo

+19.54°C

• descomposición

la descomposición es notable a temperaturas superiores a +3500 °C

Punto crítico

188

entalpía

• educación

−273,3 kJ/mol

Presion de vapor

783 ± 1 mmHg [una]

Propiedades químicas

Constante de disociación ácida

pK_{a}

3.17

Solubilidad

• en agua

72,47 (20°C)

Clasificación

registro Número EINECS

231-634-8

SONRISAS

InChI

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

RTECS

MW7875000

CHEBI

La seguridad

0,5 mg/m³

14,3 mg/kg (ratas, por vía intravenosa)

Toxicidad

Extremadamente venenoso, SDYAV

Iconos del BCE

NFPA 704

0 cuatro una BUEY

Los datos se basan en condiciones estándar (25 °C, 100 kPa) a menos que se indique lo contrario.

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El fluoruro de hidrógeno ( hidrofluoruro, fluoruro de hidrógeno, fluoruro de hidrógeno , ácido fluorhídrico H F ) es un gas incoloro (en condiciones estándar) con un fuerte olor desagradable, a temperatura ambiente existe principalmente en forma de dímero H 2 F 2 , por debajo de 19,9 °C - Líquido volátil móvil incoloro . Miscible con agua en cualquier proporción para formar ácido fluorhídrico (fluorhídrico) . Forma una mezcla azeotrópica con agua con una concentración de 35,4% HF. Tóxico, MPCr.z. = 0,5 mg/m³, clase de peligro II (sustancias altamente peligrosas) según GOST 12.1.007-76.

La estructura de la molécula

La molécula de fluoruro de hidrógeno es altamente polar, μ = 0,19 D. El fluoruro de hidrógeno en estado líquido y gaseoso tiene una gran tendencia a asociarse debido a la formación de fuertes enlaces de hidrógeno . La energía del enlace de hidrógeno de FH•••FH es de aproximadamente 41,5 kJ/mol, y el grado medio de polimerización en fase gaseosa (en el punto de ebullición) es ≈4. Incluso en estado gaseoso, el fluoruro de hidrógeno consiste en una mezcla de polímeros H 2 F 2 , H 3 F 3 , H 4 F 4 , H 5 F 5 , H 6 F 6 . Las moléculas simples de HF solo existen a temperaturas superiores a 90 °C. Debido a la alta fuerza del enlace, la descomposición térmica del fluoruro de hidrógeno se vuelve perceptible solo por encima de los 3500 °C (que es más alto que el punto de fusión del tungsteno , el más refractario de los metales). A modo de comparación, en el agua, la descomposición térmica se vuelve notable a temperaturas superiores a 2000 °C.

En estado cristalino, el HF forma cristales ortorrómbicos que consisten en estructuras en forma de cadena: ángulo HFH = 116°, d(FH) = 95 pm , d(F•••H) = 155 pm. Cadenas en zigzag similares con un ángulo HFH = 140° también están presentes en los polímeros HF que existen en la fase gaseosa.

Propiedades

Propiedades físicas

La temperatura crítica del fluoruro de hidrógeno es de 188 °C, la presión crítica es de 64 atm.
El calor de vaporización del HF líquido en el punto de ebullición es de solo 7,5 kJ/mol (alrededor de 6 veces menos que el del agua a 20 °C). Esto se debe al hecho de que la evaporación en sí hace poco para cambiar la naturaleza de la asociación del fluoruro de hidrógeno ( la forma dimérica , que es característica de un líquido, también se conserva en el vapor , en contraste con la transición de fase del agua).
La permitividad del fluoruro de hidrógeno líquido (84 a 0 °C) está muy cerca del valor de p.d. para agua.

Propiedades químicas

Las propiedades químicas del HF dependen de la presencia de agua. El fluoruro de hidrógeno seco no ataca a la mayoría de los metales y no reacciona con los óxidos metálicos. Sin embargo, si la reacción comienza, continúa durante algún tiempo con autocatálisis , ya que como resultado de la interacción, la cantidad de agua aumenta:

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

El HF líquido es un solvente ionizante fuerte . Todos los electrolitos disueltos en él, a excepción del ácido perclórico HClO 4 , son bases:

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

En el fluoruro de hidrógeno líquido , las propiedades ácidas son exhibidas por compuestos que aceptan iones de fluoruro, por ejemplo, BF 3 , SbF 5 :

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

Los compuestos anfóteros en fluoruro de hidrógeno líquido son, por ejemplo, fluoruros de aluminio y cromo (III):

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

(AlF 3 - como un ácido )

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

(AlF 3 - como base )

El fluoruro de hidrógeno en estado gaseoso y en forma de solución acuosa reacciona con el dióxido de silicio :

Siempre que el fluoruro de hidrógeno se encuentre en estado gaseoso:

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

Siempre que el fluoruro de hidrógeno en forma de solución acuosa:

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

El fluoruro de hidrógeno es infinitamente soluble en agua y se produce la ionización de las moléculas de HF:

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

K re \u003d 7.2⋅10 −4

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

K re = 5,1 Una solución acuosa de fluoruro de hidrógeno ( ácido fluorhídrico ) es un ácido de fuerza media . Las sales de ácido fluorhídrico se llaman fluoruros . La mayoría de ellos son difícilmente solubles en agua, solo los fluoruros 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). Todas las sales de ácido fluorhídrico solubles son altamente tóxicas (en grandes dosis).

Conseguir

El flúor reacciona explosivamente con el hidrógeno incluso a bajas temperaturas y (a diferencia del cloro ) en la oscuridad para formar fluoruro de hidrógeno:

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

En la industria, el fluoruro de hidrógeno se produce por la interacción del espato flúor y ácidos fuertes no volátiles (por ejemplo, sulfúrico ):

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

El proceso se lleva a cabo en hornos de acero a 120-300 °C; en comparación con reacciones similares para la obtención de otros haluros de hidrógeno, la reacción para la obtención de fluoruro de hidrógeno a partir de fluoruros es muy lenta. Las partes de la instalación que sirven para absorber el fluoruro de hidrógeno son de plomo .

Toxicología

El fluoruro de hidrógeno (hidrofluoruro) tiene un olor acre, es muy tóxico , fuma en el aire (debido a la formación de pequeñas gotas de solución con vapor de agua) y corroe fuertemente las paredes de las vías respiratorias. El fluoruro de hidrógeno tiene propiedades narcóticas débiles.

Como algunos otros derivados del flúor , el HF es muy peligroso de manipular.

Para obtener más información sobre la toxicología del fluoruro de hidrógeno, consulte el art. Ácido fluorhídrico .

Aplicación

Se utiliza para obtener criolita , derivados del flúor del uranio , freones , sustancias organofluoradas, grabado mate de vidrio de silicato (ácido fluorhídrico para grabado transparente). La solubilidad inusual de las moléculas biológicas en fluoruro de hidrógeno líquido sin descomposición (por ejemplo, proteínas) se utiliza en bioquímica. La adición de aceptores de flúor al fluoruro de hidrógeno líquido hace posible crear medios superácidos .

Datos interesantes

El famoso escritor de ciencia ficción Ivan Efremov escribió la historia " El corazón de la serpiente ", en la que describió una vida hipotética formada en un planeta donde el papel principal en la naturaleza no lo juega el oxígeno , sino el flúor , y en lugar de agua, el superficie del planeta está cubierta con océanos de fluoruro de hidrógeno. El escritor llegó a esta idea por una profunda analogía entre las propiedades del agua y el fluoruro de hidrógeno.

El fluoruro de hidrógeno reacciona con el vidrio , por lo que se almacena en recipientes de plástico. Cuando se almacena fluoruro de hidrógeno en cristalería, el vidrio se recubre con parafina para protegerlo del fluoruro de hidrógeno.

Notas

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

Literatura

Akhmetov N. S. "Química general e inorgánica" M .: Escuela superior, 2001.
Karapetyants M.Kh. , Drakin S.I. Química general e inorgánica. Moscú: Química, 1994.

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