Фтороводень

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Фтористий водень
Hydrogen-fluoride-2D-dimensions.png
Hydrogen-fluoride-3D-vdW.png
Ідентифікатори
Номер CAS 7664-39-3
Властивості
Молекулярна формула HF
Молярна маса 20,01 г/моль
Зовнішній вигляд безбарвний газ
Густина 0,99 г/см³
Тпл -83,6 °C
Ткип 19,5 °C
Розчинність (вода) добра
Якщо не зазначено інше, дані приведені для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Інструкція з використання шаблону
Примітки картки

Фтористий водень (фтороводень, гідрофторид, фтороводень) — хімічна сполука з формулою HF,отруйний, безбарвний газ з різким запахом. При кімнатній температурі існує переважно у вигляді димеру H2F2, нижче від 19,9 °C - безбарвна рухлива рідина.

Фізичні властивості[ред.ред. код]

Фтористий водень (гідрофторид) являє собою безбарвну, рухливу і легколетючу рідину (ткип +19,5 ° С), змішуюється з водою в будь-яких співвідношеннях з утворенням плавикової кислоти. Він має різкий запах, димить на повітрі (внаслідок утворення з парами води дрібних крапельок розчину) і сильно роз'їдає стінки дихальних шляхів.

Критична температура фтористого водню дорівнює 188 ° С, критичний тиск 64 атм. Теплота випаровування рідкого HF в точці кипіння становить лише 7,5 кДж/моль. Таке низьке значення (приблизно в 6 разів менше, ніж у води при 20 ° С) обумовлено тим, що саме по собі випаровування мало змінює характер асоціації фтористого водню (на відміну від води). Подібно до густини (0,99 г/см³), діелектрична проникність рідкого фтористого водню (84 при 0 °С) дуже близька до відповідного значення для води.

Хімічні властивості[ред.ред. код]

На відміну від вільного фтору фтористий водень (HF) і багато його похідних використовуються вже з давніх пір. Абсолютно безводний або близький до цього стану фтористий водень майже миттєво обвуглює фільтрувальний папір. Цією пробою іноді користуються для контролю ступеня його зневоднювання. Більш точно такий контроль здійснюється визначенням електропровідності у безводного фтористого водню, вона мізерно мала, але навіть сліди води (як і багатьох інших домішок) різко її підвищують. Багато неорганічних сполук добре розчинні у рідкому HF, причому розчини є, як правило, провідниками електричного струму.

  • Хімічні властивості HF залежать від присутності води. Сухий фтористий водень не діє на більшість металів і не реагує з оксидами металів. Проте якщо реакція почнеться, то далі вона деякий час йде з автокаталізом, тому що в результаті взаємодії кількість води збільшується:
\mathrm{2\ MeO + 2 \ HF \longrightarrow 2 \ MeF_2 + \ H_2 \uparrow}
  • Рідкий HF - сильний іонізуючий розчинник. Всі електроліти, розчиняються в ньому, за винятком хлорної кислоти HClO4, є основами:
\mathrm{2\ HCl + 2 \ HF \longrightarrow \ CLH_2^- + \ HF_2^+}
Амфотерними сполуками в середовищі рідкого фтороводорода є, наприклад, фториди алюмінію та хрому (III):
\mathrm{3\ NaF + 2 \ AlF_3 \longrightarrow 3 \ Na^+ +\ AlF_6^- }
( \mathrm{AlF_3} - як кислота)
\mathrm{AlF_3 + 3 \ BF_3 \longrightarrow \ Al^+\ + 3\ BF_4^- }
(AlF3 - як Основа)
  • Фтороводень необмежено розчиняється у воді, при цьому відбувається іонізація молекул HF:
\mathrm{HF + \ H_2O \leftrightarrow  \  OH^+ +\ HF_2^- }
\mathrm{HF + \ F^- \leftrightarrow  \  HF_2^- }

Отримання[ред.ред. код]

Фтор з вибухом взаємодіє з воднем навіть при низьких температурах і (на відміну від хлору) в темряві з утворенням фтороводню.
У промисловості фтороводень отримують при взаємодії плавикового шпату і сильних нелетких кислот (наприклад, сірчаної):

\rm CaF_2 + H_2SO_4 \rightarrow 2\ HF + CaSO_4

Процес проводять в сталевих печах при 120-300 ° С. Частини установки, службовці для поглинання фтороводню, робляться з свинцю.

Техніка безпеки[ред.ред. код]

Дуже отруйний! Фтористий водень (гідрофторид) має різкий запах, димить на повітрі (внаслідок утворення з парами води дрібних крапельок розчину) і сильно роз'їдає стінки дихальних шляхів.

Детальніше про токсикологію фтороводню див. в ст. Плавикова кислота.

Застосування[ред.ред. код]

Застосовують для отримання кріоліту, фтористих похідних урану, фреонів, фторорганічних речовин, матового травлення силікатного скла (плавиковую кислоту - для прозорого травлення). Незвичайна розчинність біологічних молекул в рідкому фтороводню без розкладання (наприклад, білків) використовується в біохімії. Додавання в рідкий фтороводень акцепторів фтору дозволяє створювати сверхкислі середовища.

Цікаві факти[ред.ред. код]

Відомий письменник-фантаст Іван Єфремов написав повість «Серце змії», в якій описав гіпотетичне життя, що утворилася на планеті, де основну роль у природі відіграє не кисень, а фтор, а замість води поверхню планети вкрита океанами фтороводню. На цю думку письменника навела глибока аналогія між властивостями води і фтороводню.

Фтороводень реагує зі склом, тому він зберігається в пластмасових ємностях. У деяких випадках вдаються до покриття скла парафіном, для захисту його від фтороводню.

Посилання[ред.ред. код]

Розчинність кислот, основ і солей у воді
H+ Li+ K+ Na+ NH4+ Ba2+ Ca2+ Mg2+ Sr2+ Al3+ Cr3+ Fe2+ Fe3+ Ni2+ Co2+ Mn2+ Zn2+ Ag+ Hg2+ Hg22+ Pb2+ Sr2+ Sn2+ Cu+
OH P P P - P М Н М Н Н Н - Н Н Н Н - - - Н Н - Н
F- P Н P P Р М Н Н М Р Н Н Н Р Р М Р Р М М Н Р Р ?
Cl- P P P P Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Н Р Н М - Н Р
Br- P P P P Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Н М Н М Р H Р
I- P P P P Р Р Р Р Р Р ? Р - Р Р Р Р Н Н Н Н М Н -
S2- P P P P - Р М Н Р - - Н - Н Н Н Н Н Н - Н Н Н Н
SO32- P P P P Р М М М Н ? ? М ? Н Н Н М Н Н Н Н ? Н ?
SO42- P P P P Р Н М Р Н Р Р Р Р Р Р Р Р М - Н Н Р Р Р
NO3- P P P P Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р - Р - Р Р
NO2- P P P P Р Р Р Р Р ? ? ? ? Р М ? ? М ? ? ? ? ? ?
PO43- P Н P P - Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н ? Н Н Н Н
CO32- М Р P P Р Н Н Н Н - - - - Н Н - - Н - Н - - ? -
CH3COO- P Р P P Р Р Р Р Р - Р Р - Р Р Р Р Р Р М Р - Р Р
CN- P Р P P Р Р Р Р Р ? Н Н - Н Н Н Н Н Р Н Р - - Н
SiO32- H Н P P ? Н Н Н Н ? ? Н ? ? ? Н Н ? ? ? Н ? ? ?