Hydrogenfluorid: egenskaper og bruksområder

Blant de halogenforbindelser - elementer 7 grupper av hovedgruppen av det periodiske system av grunnstoffene D. I. Mendeleeva - stor praktisk betydning er hydrogenfluorid. Sammen med andre hydrogenhalogenider, blir det anvendt i forskjellige grener av den nasjonale økonomien: for fluorerte plast, fluss-syre og dens salter. I denne artikkelen vi studere strukturen av molekylene, de fysiske og kjemiske egenskaper av denne substans og vurdere dets bruk.

History of oppdagelse

I det 17. århundre K. Shvankvard hadde erfaring med mineral flusspat og syre sulfat. Forskere har funnet at gass avgis under reaksjonen og som begynte å erodere fra glassplate, som dekker røret med reagensblandingen. Denne gassformige forbindelsen ble kjent som hydrogenfluorid.

Fluss-syre ble oppnådd i 19 tallet Gay Lussac fra samme råstoff: fluoritt og svovelsyre. Ampere sine eksperimenter viste at i strukturen av den HF-molekylet er lik hydrogenklorid. Det beskrives også vandige oppløsninger av hydrogenhalogenider. Forskjellene er knyttet til kraft syrer: flussyresalter - svak, og klorid - sterk.

fysiske egenskaper

Gass med kjemisk formel HF har en stikkende lukt karakteristisk, fargeløs, litt lettere enn luft. Blant halogenidene HI- HBr- HCl- kokepunkt og smelter jevnt endrer seg, og overgangen til den HF kraftig økt. Forklaringen på dette fenomen omfatter molekylære hydrogenfluorid former medarbeidere (gruppen av nøytrale partikler, mellom hvilke det er hydrogenbindinger). Å bryte dem, er ekstra energien som kreves, så koke og smeltepunkt øker. Ifølge tallene gasstettheten i det område som er nær kokepunktet (19,5), blir hydrogenfluorid sammensatt av aggregater med en gjennomsnittlig sammensetning av HF _2. Ved oppvarming til over 25 ^{° C,} er disse kompleksene spaltes gradvis og ved en temperatur på ^ca. 90 ° C består av hydrogenfluorid HF-molekyler.

Slik pakker du ut ftorgidrid

Metoder for å oppnå stoffer som ikke er under laboratoriebetingelser, som vi allerede har nevnt, og i industri, praktisk talt ikke noe ikke skiller seg i mellom: reagensene er de samme flusspat (fluoritt) og syre-sulfat.

En mineralforekomster er anordnet i Primorye Zabaikalye, Mexico, USA, først anriket ved flotasjon, og deretter anvendt i den teknologiske prosessen med HF, noe som utføres i spesielle stålovner. De ble ladet og blandet malm med syre sulfat. Anriket malm inneholder 55-60% av _fluoritt. Veggene i ovnen foret føre ark fangst hydrogenfluorid. Dette ble renset i vaskekolonnen avkjøles og deretter kondensert. For å oppnå hydrogenfluorid, blir roterovner anvendes, indirekte oppvarmes med elektrisitet. Massefraksjon HF-utgang er omtrent 0,98, men fremgangsmåten har ulemper. Det er ganske lang og krever et stort forbruk av syre-sulfat.

Polariteten av molekylene HF

Vannfritt hydrogenfluorid er satt sammen av partikler som har evnen til å binde seg til hverandre og danner aggregater. Dette er på grunn av den indre struktur av molekylet. Mellom hydrogen- og fluoratomer, en sterk kjemisk binding, som kalles polar kovalent. Det er representert ved generell elektronpar, byttet over til et mer elektronegative fluoratom. Følgelig ftorgidrida molekyler er polare og har formen dipolene.

Mellom dem er det elektrostatiske tiltrekningskraft, noe som fører til forekomst kollegaer. bindingslengden mellom hydrogen og fluoratomer er 92 nm, og dens energi er lik 42 kJ / mol. Som i den gassformede eller flytende stoff består av en blanding av polymere substanser H ₂ F _{2, H-4 F-4.}

kjemiske egenskaper

Vannfritt hydrogenfluorid har evnen til å reagere med saltene av karbonat, silikat, sulfid nitritt og syrer. Oppviser oksidative egenskaper, gjen HF ovennevnte forbindelser til karbondioksid, silisium-tetrafluorid, hydrogensulfid og nitrogenoksyder. En vandig 40% HF-løsning ødelegger betong, glass, lær, gummi, og også kommuniserer med noen oksyder, så som Cu ₂ O. Produktet ble funnet fritt kobber, kobber fluor og vann. Det er en gruppe av substanser med HF som ikke reagerer, for eksempel tungmetaller, så vel som magnesium, jern, aluminium, nikkel.

Den vandige oppløsning av hydrogenfluorid

Den har et navn og flussyre anvendes som 40% og 72% løsninger. Hydrogenfluorid, som er karakteristisk for de kjemiske egenskaper som er avhengig av dens konsentrasjon, uendelig oppløselige i vann. I dette tilfelle genereres varme som beskriver denne prosess som eksoterm. Som et middels sterk syre vandig HF omsettes med metaller (substitusjonsreaksjon). Dannet salt - fluorider -, og hydrogen frigjøres. Som ikke reagerer med fluss-syre passive metaller - platina og gull og bly. Acid passiverer det, dvs. danner en beskyttende film på en metalloverflate som består av en uoppløselig bly fluorid. Den vandige HF-løsning kan inneholde jern urenheter arsen, svoveldioksyd, i hvilket tilfelle det kalles teknisk syre. Konsentrert 60% HF-løsning er vesentlig i organisk syntetisk kjemi. Den er lagret i plast- eller teflonbeholdere, og flussyre tonnasje transporteres i ståltanker.

Rolle av flussyre i økonomien

En løsning av hydrogenfluorid brukes til produksjon av ammonium borfluorid, som er en komponent av forandring i jernholdige og ikke-jernholdig metallurgi. Dessuten er det brukes i elektrolyseprosessen for å oppnå rent bor. Flussyre brukes i produksjon av kremneftoridov, for eksempel, slik som Na ₂ SIF _6. Den brukes til å fremstille sement og emaljer som er resistente overfor mineralsyrer.

Flyuaty gi byggevarer vanntett egenskaper. I prosessen med deres søknad er nødvendig å være forsiktig, fordi alle kremneftoridy giftig. En vandig løsning av HF blir også benyttet ved fremstilling av syntetiske smøreoljer. I motsetning til mineral, de beholder viskositeten og danner en beskyttende film på overflaten av arbeidsdeler, kompressorer, girkasser, lagrene både ved høy og ved lave temperaturer. Av stor betydning er vandig hydrogenfluorid i etse (matting) glass, så vel som i halvlederindustrien, hvor den brukes til silisium etsing.

Fluorinneholdende plast

Den mest populære av disse er den Teflon (PTFE - 4). Den ble åpnet ved et uhell. Organisk kjemiker Roy Plankett, som driver syntese av freon, som finnes i sylindere med gassformig etylen cheteryhhloristym lagret ved unormalt lav temperatur ikke gass, som et hvitt pulver, et fettet grep. Det ble funnet at ved høyt trykk og lav temperatur polymerisert tetrafluoretylen.

Denne reaksjonen førte til dannelsen av de nye plast. Senere ble det kalt Teflon. Han har utmerket varme og kulde motstand. Teflon-belegg er med hell brukes i næringsmiddelindustrien, kjemisk industri, ved fremstilling av kokekar med ikke-klebende egenskaper. Selv på 70 ° ^C PTFE produkter - 4 ikke mister sine egenskaper. Det er et eksepsjonelt høy kjemisk inerthet av PTFE. Det blir ikke ødelagt ved kontakt med aggressive stoffer - alkalier og syrer. Dette er meget viktig for det utstyr som brukes i teknologiske prosesser av nitrat og sulfat-syrer, ammoniumhydroksid, natriumhydroksid. Fluorcarbonpolymer kan inneholde ytterligere komponenter - modifiseringsmidler, så som glass eller metall, slik at de endrer deres egenskaper, slik som økt varmeresistens og holdbarhet.

Dissosiasjon av hydrogenfluorid

Vi har tidligere nevnt at formen sterk kovalent binding, i tillegg, de selv er i stand til å assosiere til aggregater, som danner hydrogenbindinger i HF-molekyler. Det er derfor hydrogenfluorid har en lav grad av dissosiasjon og dårlig spaltes i vandig oppløsning i ioner. Flussyre er svakere enn klorid eller brom. Disse egenskapene forklare eksistensen av dets dissosiasjon motstandsdyktig, syreaddisjonssalter, mens hverken klorid eller deres danner ingen jod. Den dissosiasjonskonstant for vandig hydrogenfluorid løsning er 7x10 ^-4, noe som bekrefter det faktum at dens løsning er et stort antall av udissosiert molekyler og markert lavt innhold av hydrogen og fluorioner.

Hvor farlig ftorgidrid

Det bør bemerkes at det toksiske er både gassformig og flytende hydrogenfluorid. substans Code - 0342. Flussyre besitter også narkotiske egenskaper. På dens innvirkning på menneskekroppen, vil vi fokusere senere. Sorter av denne substans, så vel som vannfritt ftorgidrid, er i den andre klassen av fare. Dette skyldes fremfor alt evnen av fluor lett antennes. Spesielt er denne egenskapen spesielt tydelig i en forbindelse slik som hydrogenfluorid, som er spesielt høy Pozharovzryvoopasnost.

Hvorfor bestemme nivået av hydrogenfluorid i luften

I den industrielle fremstilling av HF, oppnådd fra flusspat og svovelsyre er mulig tap av produktgass, som kobler ut i atmosfæren. Husk at hydrogenfluorid (fareklasse som - sekund) - svært giftig stoff og krever kontinuerlig måling av dens konsentrasjon. I industriutslipp inneholder store mengder skadelige og potensielt farlige kjemikalier, særlig nitrogen og oksyder av svovel, sulfider av tungmetaller og gassformige hydrogenhalogenider. Blant dem en stor andel i hydrogenfluoridkomponenten, som MPC i luften er 0,005 mg / ^m3 i form av fluor per dag. For fabrikkområder der det er trommelen ovn, må den maksimale tillatte konsentrasjon (MPC) er 0, 1 mg / ^m3.

Gassanalysatorer av hydrogenfluorid

For å finne ut hva skadelige gasser og mengden slippes ut i atmosfæren, er det spesielle måleinstrumenter. For påvisning av HF-damp ved hjelp av photocolorimetric gass-analysatorer, som anvendes som glødelamper og lysdioder som halvleder lyskilder og fotodioder og fototransistorer tjene som fotodetektorer. Bestemmelse av hydrogenfluorid gjennomføres i atmosfærisk luft og en annen infrarøde gassanalysatorer. De er ganske følsom. HF molekyler absorberer langbølget stråling i området av 1-15 mikron. De instrumentene som benyttes for å bestemme giftig avfall i luften og i arbeidsområdet av industrielle foretak, fast svingning konsentrasjon HF både innenfor den tillatte hastighet og et enkelt ekstreme tilfeller (for teknologisk katastrofer, lidelser teknologiske sykluser på grunn av skade av strømforsyning og D. osv.). Disse funksjonene virker thermoconductometric hydrogenfluoridgass analysatorer. Prom. de skiller utslipp basert på HF varmeledningsevne, avhengig av sammensetningen av gassblandingen.

Ftorgidrida skadelig påvirkning på menneskekroppen

Som vannfritt hydrogenfluorid eller hydrofluorsyre, hvilken oppløsning derav i vann, tilhører den andre klassen av fare. Særlig har disse forbindelsene en negativ innvirkning på vitale systemer: hjerte, ekskretorisk, respiratoriske og hud og slimhinner. Den gjennomtrengning av stoffer gjennom huden går ubemerket og asymptomatisk. Fenomener av toksisitet kan manifestere seg på den neste dag, og de blir diagnostisert snøskred, nemlig sår hud, for øyet slimhinneoverflatepartier som er utformet keloider. Lungevev blir ødelagt på grunn av nekrotisk lesjon av alveolene. Fluoridionene fanget i den ekstracellulære væske, og deretter trenge inn i cellene, og de binder kalsium- og magnesiumpartikler som inngår i sammensetningen av nervevev, blod, og renale tubuli - nevronet strukturer. Det er derfor spesielt relevant er nøyaktig regulering av innholdet av gassformig hydrogenfluorid og fluorsyre vanndamp i atmosfæren.