Имена | |||
---|---|---|---|
Другие имена Флуоран | |||
Идентификаторы | |||
3D модель ( JSmol ) | |||
ЧЭБИ | |||
ChemSpider | |||
ECHA InfoCard | 100.028.759 | ||
КЕГГ | |||
PubChem CID | |||
Номер RTECS |
| ||
UNII | |||
Номер ООН | 1052 | ||
CompTox Dashboard ( EPA ) | |||
| |||
Характеристики | |||
HF | |||
Молярная масса | 20,006 г · моль -1 | ||
Внешность | бесцветный газ или бесцветная жидкость (ниже 19,5 ° C) | ||
Плотность | 1,15 г / л, газ (25 ° C) 0,99 г / мл, жидкость (19,5 ° C) 1,663 г / мл, твердое вещество (–125 ° C) | ||
Температура плавления | -83,6 ° С (-118,5 ° F, 189,6 К) | ||
Точка кипения | 19,5 ° С (67,1 ° F, 292,6 К) | ||
полностью смешивается (жидкость) | |||
Давление газа | 783 мм рт. Ст. (20 ° C) [1] | ||
Кислотность (p K a ) | 3,17 (в воде), 15 (в ДМСО) [2] | ||
Конъюгированная кислота | Флуороний | ||
Основание конъюгата | Фторид | ||
Показатель преломления ( n D ) | 1,00001 | ||
Структура | |||
Линейный | |||
1,86 D | |||
Термохимия | |||
Стандартная мольная энтропия ( S | 8,687 Дж / г К (газ) | ||
Std энтальпия формации (Δ F H ⦵ 298 ) | −13,66 кДж / г (газ) −14,99 кДж / г (жидкость) | ||
Опасности | |||
Пиктограммы GHS | |||
Сигнальное слово GHS | Опасность | ||
Формулировки опасности GHS | H300 , H310 , H314 , H330 | ||
Меры предосторожности GHS | P260 , P262 , P264 , P270 , P271 , P280 , P284 , P301 + 310 , P301 + 330 + 331 , P302 + 350 , P303 + 361 + 353 , Р304 + 340 , P305 + 351 + 338 , P310 , P320 , P321 , P322 , P330 , P361 , P363 , P403 + 233 , Р405 , Р501 | ||
NFPA 704 (огненный алмаз) | 4 0 1 | ||
Смертельная доза или концентрация (LD, LC): | |||
ЛК 50 ( средняя концентрация ) | 1276 частей на миллион (крыса, 1 час) 1774 частей на миллион (обезьяна, 1 час) 4327 частей на миллион (морская свинка, 15 минут) [3] | ||
LC Lo ( самый низкий опубликованный ) | 313 частей на миллион (кролик, 7 часов) [3] | ||
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |||
PEL (Допустимо) | TWA 3 частей на миллион [1] | ||
REL (рекомендуется) | TWA 3 ppm (2,5 мг / м 3 ) C 6 ppm (5 мг / м 3 ) [15 минут] [1] | ||
IDLH (Непосредственная опасность) | 30 страниц в минуту [1] | ||
Родственные соединения | |||
Другие анионы | Хлористый водород Бромистый водород Йодистый водород Астатид водорода | ||
Другие катионы | Фторид натрия Фторид калия Фторид рубидия Фторид цезия | ||
Родственные соединения | Вода Аммиак | ||
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |||
проверить ( что есть ?) | |||
Ссылки на инфобоксы | |||
Фтористый водород - это химическое соединение с химической формулой HF. Этот бесцветный газ или жидкость является основным промышленным источником фтора , часто в виде водного раствора, называемого плавиковой кислотой . Он является важным сырьем для получения многих важных соединений, включая фармацевтические препараты и полимеры, например политетрафторэтилен (ПТФЭ). HF широко используется в нефтехимической промышленности как компонент суперкислот . Фтористый водород кипит около комнатной температуры, что намного выше, чем у других галогенидов водорода .
Фтористый водород - очень опасный газ, образующий коррозионную проникающую фтористоводородную кислоту при контакте с влагой. Газ также может вызвать слепоту из-за быстрого разрушения роговицы .
История [ править ]
В 1771 году Карл Вильгельм Шееле приготовил водный раствор плавиковой кислоты в больших количествах, хотя фтористоводородная кислота была известна в стекольной промышленности до этого. Французскому химику Эдмонду Фреми (1814–1894) приписывают открытие безводного фтористого водорода (HF) при попытке выделить фтор .
Структура и реакции [ править ]
Хотя HF является двухатомной молекулой, он образует относительно прочные межмолекулярные водородные связи . Твердый HF состоит из зигзагообразных цепочек молекул HF. Молекулы HF с короткой связью H – F 95 пм связаны с соседними молекулами межмолекулярными расстояниями H – F 155 пм. [4] Жидкий HF также состоит из цепочек молекул HF, но цепи короче и состоят в среднем только из пяти или шести молекул. [5]
Сравнение с другими галогенидами водорода [ править ]
Фтористый водород не кипит до 20 ° C, в отличие от более тяжелых галогенидов водорода, которые кипят между -85 ° C (-120 ° F) и -35 ° C (-30 ° F). [6] [7] [8] Эта водородная связь между молекулами HF приводит к высокой вязкости в жидкой фазе и более низкому, чем ожидалось, давлению в газовой фазе.
Водные растворы [ править ]
HF смешивается с водой (растворяется в любых пропорциях). Напротив, другие галогениды водорода проявляют ограниченную растворимость в воде. Фтористый водород образует моногидрат HF . H 2 O с т.пл. -40 ° C (-40 ° F), что на 44 ° C (79 ° F) выше точки плавления чистого HF. [9]
HF и H 2 O сходства | |
Температуры кипения галогенидов водорода (синий) и халькогенидов водорода (красный): HF и H 2 O изменяют тенденции. | Температура замерзания смесей HF / H 2 O: стрелки указывают соединения в твердом состоянии. |
Водные растворы HF называются плавиковой кислотой . В разбавленном состоянии фтористоводородная кислота ведет себя как слабая кислота, в отличие от других галогеноводородных кислот, из-за образования ионных пар с водородными связями [ H
3О+
· F - ]. Однако концентрированные растворы являются сильными кислотами, потому что преобладают анионы бифторида , а не ионные пары. В жидком безводном HF происходит самоионизация : [10] [11]
- 3 HF ⇌ H 2 F + + HF-
2
который образует чрезвычайно кислую жидкость ( H 0 = -15,1 ).
Реакции с кислотами Льюиса [ править ]
HF реагирует с кислотами Льюиса с образованием суперкислоты . Функция кислотности Гаммета ( H 0 ), равная -21, получается с пентафторидом сурьмы (SbF 5 ), который образует фторантимоновую кислоту . [12] [13]
Производство [ править ]
Фтористый водород получают действием серной кислоты на чистые сорта минерального флюорита : [14]
- CaF 2 + H 2 SO 4 → 2 HF + CaSO 4
Около 20% производимого HF является побочным продуктом производства удобрений, при котором образуется гексафторкремниевая кислота . Эта кислота может быть разложена с выделением HF термически и путем гидролиза:
- H 2 SiF 6 → 2 HF + SiF 4
- SiF 4 + 2 H 2 O → 4 HF + SiO 2
Используйте [ редактировать ]
В общем, безводный фтористый водород является более распространенным в промышленности, чем его водный раствор, фтористоводородная кислота . Его основное применение в тоннах - это прекурсор фторорганических соединений и прекурсор криолита для электролиза алюминия. [14]
Прекурсор фторорганических соединений [ править ]
HF реагирует с хлороуглеродами с образованием фторуглеродов. Важным применением этой реакции является производство тетрафторэтилена (ТФЭ), предшественника тефлона . Хлороформ фторируется HF с образованием хлордифторметана (R-22): [14]
- CHCl 3 + 2 HF → CHClF 2 + 2 HCl
Пиролиз хлордифторметана (при 550-750 ° C) дает ТФЭ.
HF является реактивным растворителем при электрохимическом фторировании органических соединений. При таком подходе, КВ окисляются в присутствии углеводорода , и фтор замещает С-Н св зи с С-F облигациями . Таким образом получают перфторированные карбоновые кислоты и сульфоновые кислоты . [15]
1,1-Дифторэтан получают путем добавления HF к ацетилену с использованием ртути в качестве катализатора. [15]
- HC≡CH + 2 HF → CH 3 CHF 2
Промежуточным продуктом в этом процессе является винилфторид или фторэтилен, мономерный предшественник поливинилфторида .
Прекурсор фторидов металлов и фтора [ править ]
Электро извлечение алюминия основывается на электролизе фторида алюминия в расплавленном криолите. На тонну произведенного алюминия расходуется несколько килограммов HF. Другие фториды металлов производятся с использованием HF, включая гексафторид урана . [14]
HF является предшественником элементарного фтора F 2 путем электролиза раствора HF и бифторида калия . Бифторид калия необходим, потому что безводный HF не проводит электричество. Ежегодно производится несколько тысяч тонн F 2 . [16]
Катализатор [ править ]
HF служит катализатором в процессах алкилирования на нефтеперерабатывающих заводах. Он используется на большинстве установленных производств линейного алкилбензола в мире. Процесс включает дегидрирование н- парафинов до олефинов и последующую реакцию с бензолом с использованием HF в качестве катализатора. Например, в нефтеперерабатывающих заводах «алкилат», компонент с высоким октановым число бензина ( бензин ), генерируются в единицах алкилирования, которые сочетают в себе С 3 и С 4 олефинов и изо изобутан . [14]
Растворитель [ править ]
Фтороводород - отличный растворитель. Отражая способность HF участвовать в образовании водородных связей, даже белки и углеводы растворяются в HF и могут извлекаться из него. Напротив, большинство нефторидных неорганических химикатов скорее реагируют с HF, чем растворяются. [17]
Воздействие на здоровье [ править ]
При контакте с влагой, в том числе с тканями, фтористый водород немедленно превращается в плавиковую кислоту , которая очень агрессивна и токсична. Воздействие требует немедленной медицинской помощи. [18] Это может вызвать слепоту из-за быстрого разрушения роговицы . Вдыхание фтороводорода в больших количествах или в сочетании с контактом с кожей может вызвать смерть от нерегулярного сердцебиения или скопления жидкости в легких. [18]
Ссылки [ править ]
- ^ a b c d Карманный справочник NIOSH по химической опасности. «# 0334» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ Эванс, Д.А. "pKa неорганических и оксокислот" (PDF) . Проверено 19 июня 2020 года .
- ^ a b «Фтористый водород» . Немедленно опасные для жизни или здоровья концентрации (IDLH) . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ Джонсон, MW; Sándor, E .; Арзи, Э. (1975). «Кристаллическая структура фторида дейтерия». Acta Crystallographica . B31 (8): 1998–2003. DOI : 10.1107 / S0567740875006711 .
- ^ Маклейн, Сильвия Э .; Бенмор, CJ; Siewenie, JE; Urquidi, J .; Тернер, Дж. Ф. (2004). «О структуре жидкого фтороводорода». Angewandte Chemie International Edition . 43 (15): 1952–55. DOI : 10.1002 / anie.200353289 . PMID 15065271 .
- ^ Полинг, Линус А. (1960). Природа химической связи и структура молекул и кристаллов: Введение в современную структурную химию . Издательство Корнельского университета. стр. 454 -464. ISBN 978-0-8014-0333-0.
- ^ Аткинс, Питер; Джонс, Лоретта (2008). Химические принципы: поиски понимания . WH Freeman & Co., стр. 184–185. ISBN 978-1-4292-0965-6.
- ^ Эмсли, Джон (1981). «Скрытая сила водорода» . Новый ученый . 91 (1264): 291–292 . Проверено 25 декабря 2012 года .
- ^ Гринвуд, штат Нью-Йорк; Эрншоу, А. (1998). Химия элементов (2-е изд.). Оксфорд: Баттерворт Хайнеманн. С. 812–816. ISBN 0-7506-3365-4.
- ^ C.E. Housecroft и A.G. Sharpe Неорганическая химия , стр. 221.
- ^ Ф. А. Коттон и Г. Уилкинсон " Продвинутая неорганическая химия" , стр. 111.
- ^ W. L. Jolly "Современная неорганическая химия" (McGraw-Hill 1984), стр. 203. ISBN 0-07-032768-8 .
- ^ FA Коттон и Г. Уилкинсон, Продвинутая неорганическая химия (5-е изд.) Джон Вили и сыновья: Нью-Йорк, 1988. ISBN 0-471-84997-9 . п. 109.
- ^ а б в г д Дж. Айгеперсе, П. Моллар, Д. Девилье, М. Чемла, Р. Фарон, Р. Романо, Дж. П. Куэр (2000). «Соединения фтора неорганические». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a11_307 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ a b Г. Зигемунд, В. Швертфегер, А. Файринг, Б. Смарт, Ф. Бер, Х. Фогель, Б. МакКусик (2005). «Соединения фтора, органические». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a11_349 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ М. Jaccaud, Р. Faron, Д. Devilliers, Р. Романо (2005). "Фтор". Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a11_293 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ).
- ↑ Гринвуд и Эрншоу, «Химия элементов», стр. 816–819.
- ^ a b Факты о фтористом водороде (плавиковая кислота)
Внешние ссылки [ править ]
Викискладе есть медиафайлы по теме фтористого водорода . |
- « ATSDR - Фториды, фтороводород и фтор». Проверено 30 сентября 2019 г.
- CDC - Карманный справочник NIOSH по химической опасности
- Институт сокращения использования токсичных веществ - Информационный бюллетень по фтористому водороду