Formula, struttura, proprietà e usi dell'acido fluoridrico (HF)

il acido fluoridrico (HF) è una soluzione acquosa in cui il fluoruro di idrogeno viene sciolto. Questo acido è ottenuto principalmente dalla reazione dell'acido solforico concentrato con la fluorite minerale (CaF)₂). Il minerale viene degradato dall'azione dell'acido e l'acqua rimanente scioglie i gas di acido fluoridrico.

Da questa stessa acqua acida, il prodotto puro, cioè l'anidride di fluoruro di idrogeno, può essere distillato. A seconda delle quantità di gas disciolto, si ottengono diverse concentrazioni e, pertanto, sul mercato sono disponibili diversi prodotti a base di acido fluoridrico.

Ad una concentrazione inferiore al 40%, ha un aspetto cristallino indistinguibile dall'acqua, ma a concentrazioni più elevate emette vapori bianchi di acido fluoridrico. L'acido fluoridrico è noto come una delle sostanze chimiche più aggressive e pericolose.

È in grado di "mangiare" quasi tutti i materiali con cui ha contatto: occhiali, ceramiche e metalli, rocce e calcestruzzi. In quale contenitore è quindi memorizzato? In bottiglie di plastica, polimeri sintetici inerti alla loro azione.

indice

• 1 formula
• 2 Struttura
• 3 proprietà
  • 3.1 Reattività
• 4 usi
• 5 riferimenti

formula

La formula dell'idrogeno fluoruro è HF, ma quella dell'acido fluoridrico è rappresentata in un mezzo acquoso, HF (ac), per differenziarsi dal primo.

Quindi, l'acido fluoridrico può essere considerato come l'idrato di acido fluoridrico, e questo si traduce nella sua anidride.

struttura

Tutto l'acido in acqua ha la capacità di generare ioni in una reazione di equilibrio. Nel caso dell'acido fluoridrico, si stima che in una soluzione ci sia la coppia di ioni H₃O⁺ e F^-.

L'anione F^- probabilmente forma un ponte di idrogeno molto forte con uno degli idrogeni del catione (F-H-O⁺-H₂). Questo spiega perché l'acido fluoridrico è un acido di Bronsted debole (donatore di protoni, H⁺), nonostante la sua alta e pericolosa reattività; cioè, in acqua non rilascia così tanti H⁺ rispetto ad altri acidi (HCl, HBr o HI).

Tuttavia, nell'acido fluoridrico concentrato le interazioni tra le molecole di acido fluoridrico sono sufficientemente efficaci da consentire loro di fuoriuscire nella fase gassosa.

Cioè, all'interno dell'acqua possono interagire come se fossero nell'anidride liquida, formando ponti di idrogeno tra di loro. Questi legami idrogeno possono essere assimilati come catene quasi lineari (H-F-H-F-H-F- ...) circondate dall'acqua.

Nell'immagine in alto, la coppia di elettroni non condivisa orientata nella direzione opposta del legame (H-F :) interagisce con un'altra molecola HF per assemblare la catena.

proprietà

Poiché l'acido fluoridrico è una soluzione acquosa, le sue proprietà dipendono dalla concentrazione dell'anidride disciolta in acqua. L'HF è molto solubile in acqua ed è igroscopico, essendo in grado di produrre una varietà di soluzioni: da molto concentrato (fumoso e con toni di giallo) a molto diluito.

Con la diminuzione della concentrazione, HF (ac) adotta proprietà più simili all'acqua pura rispetto a quelle dell'anidride. Tuttavia, i legami idrogeno H-F-H sono più forti di quelli in acqua, H₂O-H-O-H.

Entrambi coesistono in armonia nelle soluzioni, sollevando i punti di ebollizione (fino a 105 ° C). Allo stesso modo, le densità aumentano man mano che una maggiore quantità di anidride HF si dissolve. Di riposo, tutte le soluzioni di HF (ac) hanno odori forti e irritanti e sono incolori.

reattività

Quindi, qual è il comportamento corrosivo dell'acido fluoridrico? La risposta sta nel legame H-F e nella capacità dell'atomo del fluoro di formare legami covalenti molto stabili.

Essendo fluoro un atomo molto piccolo ed elettronegativo, è un potente acido di Lewis. Cioè, è separato dall'idrogeno per legarsi a specie che offrono più elettroni a basso costo energetico. Ad esempio, queste specie possono essere metalli, come il silicio presente negli occhiali.

SiO₂ + 4 HF → SiF₄(g) + 2 H₂O

SiO₂ + 6 HF → H₂SiF₆ + 2 H₂O

Se l'energia di dissociazione del legame H-F è alta (574 kJ / mol), perché si rompe nelle reazioni? La risposta ha sfumature cinetiche, strutturali ed energetiche. In generale, meno reattivo è il prodotto risultante, più favorita è la sua formazione.

Cosa succede con il F^- nell'acqua? Nelle soluzioni concentrate di acido fluoridrico, un'altra molecola HF può formare un legame idrogeno con la F^- della coppia [H₃O⁺F^-].

Ciò si traduce nella generazione di ione difluoruro [FHF]^-che è straordinariamente acido Questo è il motivo per cui ogni contatto fisico con questo è estremamente dannoso. La minima esposizione può innescare un'infinità di danni al corpo.

Esistono molte regole e protocolli di sicurezza per la corretta manipolazione, e quindi prevenire potenziali incidenti per coloro che operano con questo acido.

applicazioni

È un composto con numerose applicazioni nel settore, nella ricerca e nel lavoro dei consumatori.

- L'acido fluoridrico genera derivati ​​organici che sono coinvolti nel processo di purificazione dell'alluminio.

- Utilizzato nella separazione degli isotopi dall'uranio, come nel caso dell'esafluoruro di uranio (UF)₆). Allo stesso modo, viene utilizzato nell'estrazione, lavorazione e raffinazione di metalli, rocce e olii, utilizzati anche per l'inibizione della crescita e la rimozione della muffa.

- Le proprietà corrosive dell'acido sono state utilizzate per scolpire e bruciare i cristalli, in particolare quelli glassati, mediante la tecnica di incisione.

- Viene utilizzato nella produzione di semiconduttori al silicio, con molteplici usi nello sviluppo dell'informatica e della tecnologia dell'informazione, responsabile dello sviluppo umano.

- Viene utilizzato nell'industria automobilistica come detergente, essendo usato come estrattore di stampi in ceramica.

- Oltre a servire da intermediario in alcune reazioni chimiche, l'acido fluoridrico è utilizzato in alcuni scambiatori di ioni che sono coinvolti nella purificazione di metalli e sostanze più complesse.

- Partecipa alla lavorazione del petrolio e dei suoi derivati, che ha permesso l'ottenimento di solventi per l'uso nella fabbricazione di prodotti per la pulizia e l'eliminazione dei grassi.

- Viene utilizzato nella generazione di agenti per la placcatura e il trattamento superficiale.

- I consumatori utilizzano numerosi prodotti nei quali l'acido fluoridrico ha partecipato alla sua elaborazione; per esempio, alcuni necessari per la cura dell'auto, prodotti per la pulizia di mobili, componenti elettrici ed elettronici e carburanti, tra gli altri prodotti.

riferimenti

1. PubChem. (2018). Acido fluoridrico. Estratto il 3 aprile 2018 da: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Kat Day. (16 aprile 2013). L'acido che mangia davvero attraverso tutto. Estratto il 3 aprile 2018 da: chronicleflask.com
3. Wikipedia. (28 marzo 2018). Acido fluoridrico Estratto il 3 aprile 2018 da: en.wikipedia.org.
4. Shiver e Atkins. (2008). Chimica inorganica (Quarta edizione, pagine 129, 207-249, 349, 407). Mc Graw Hill.
5. Acido fluoridrico. MUSC. Università medica della Carolina del Sud. Estratto il 3 aprile 2018 da: academicdepartments.musc.edu