و حمض الهيدروفلوريك (HF) هو محلول مائي الذي يذوب فلوريد الهيدروجين. يتم الحصول على هذا الحمض أساسًا من تفاعل حمض الكبريتيك المركز مع الفلوريت المعدني (CaF 2). يتحلل المعدن بفعل الحمض ويذيب الماء المتبقي غازات فلوريد الهيدروجين.
يمكن تقطير المنتج النقي ، أي فلوريد الهيدروجين اللامائي ، من نفس الماء الحمضي. اعتمادًا على كميات الغاز المذاب ، يتم الحصول على تركيزات مختلفة ، وبالتالي ، العديد من المنتجات المتاحة من حمض الهيدروفلوريك في السوق.
بتركيز أقل من 40٪ ، يكون له مظهر بلوري لا يمكن تمييزه عن الماء ، ولكن بتركيزات أعلى فإنه ينبعث منه أبخرة بيضاء من فلوريد الهيدروجين. يُعرف حمض الهيدروفلوريك بأنه أحد أكثر المواد الكيميائية خطورة وخطورة.
إنه قادر على "أكل" أي مادة تقريبًا تتلامس معها: من الزجاج والسيراميك والمعادن إلى الصخور والخرسانة. إذن في أي وعاء يتم تخزينه؟ في الزجاجات البلاستيكية ، البوليمرات الاصطناعية خاملة في عملها.
معادلة
صيغة فلوريد الهيدروجين هي HF ، ولكن يتم تمثيل حمض الهيدروفلوريك في وسط مائي ، HF (aq) ، لتمييز نفسه عن السابق.
وبالتالي ، يمكن اعتبار حمض الهيدروفلوريك على أنه هيدرات فلوريد الهيدروجين ، وهذا هو أنهيدريده.
بناء
كل حمض في الماء لديه القدرة على توليد أيونات في تفاعل التوازن. في حالة حمض الهيدروفلوريك ، يُقدر أن زوج الأيونات H 3 O + و F - موجود في محلول.
أنيون F - ربما يشكل رابطة هيدروجينية قوية جدًا مع أحد الهيدروجين في الكاتيون (FHO + -H 2). وهذا ما يفسر سبب كون حمض الهيدروفلوريك حمض برونستيد ضعيف (مانح بروتون ، H +) ، على الرغم من تفاعله العالي والخطير ؛ أي أنه في الماء لا يطلق الكثير من H + مقارنة بالأحماض الأخرى (HCl أو HBr أو HI).
ومع ذلك ، في حمض الهيدروفلوريك المركز ، تكون التفاعلات بين جزيئات فلوريد الهيدروجين فعالة بما يكفي للسماح لها بالهروب في الطور الغازي.
أي أنها يمكن أن تتفاعل داخل الماء كما لو كانت في أنهيدريد سائل ، وبالتالي تشكل روابط هيدروجينية بينها. يمكن استيعاب هذه الروابط الهيدروجينية كسلاسل خطية تقريبًا (HFHFHF-…) محاطة بالماء.
في الصورة أعلاه ، يتفاعل زوج الإلكترونات غير المشترك الموجه في الاتجاه المعاكس للرابطة (HF:) مع جزيء HF آخر لتجميع السلسلة.
الخصائص
نظرًا لأن حمض الهيدروفلوريك هو محلول مائي ، فإن خصائصه تعتمد على تركيز أنهيدريد المذاب في الماء. HF قابل للذوبان في الماء بشكل كبير وهو مسترطب ، وهو قادر على إنتاج مجموعة متنوعة من الحلول: من المحاليل شديدة التركيز (مدخنة وذات نغمات صفراء) إلى مخفف للغاية.
مع انخفاض تركيزه ، يأخذ HF (ac) خصائص تشبه الماء النقي أكثر من تلك الموجودة في أنهيدريد. ومع ذلك ، فإن روابط الهيدروجين HFH أقوى من تلك الموجودة في الماء ، H 2 O-HOH.
كلاهما يتعايش بانسجام في المحاليل ، مما يرفع نقاط الغليان (حتى 105 درجة مئوية). وبالمثل ، تزداد الكثافة مع إذابة المزيد من أنهيدريد HF. بخلاف ذلك ، فإن جميع محاليل HF (ac) لها روائح قوية ومزعجة وعديمة اللون.
التفاعلية
إذن ما هو السلوك المسبب للتآكل لحمض الهيدروفلوريك؟ تكمن الإجابة في رابطة HF وفي قدرة ذرة الفلور على تكوين روابط تساهمية ثابتة جدًا.
يعتبر الفلور ذرة صغيرة جدًا وكهربائية ، وهو حمض لويس قوي. أي أنه ينفصل عن الهيدروجين ليرتبط بالأنواع التي تقدم له إلكترونات أكثر بتكلفة منخفضة للطاقة. على سبيل المثال ، يمكن أن تكون هذه الأنواع معادن ، مثل السيليكون الموجود في النظارات.
SiO 2 + 4 HF → SiF 4 (g) + 2 H 2 O
SiO 2 + 6 HF → H 2 SiF 6 + 2 H 2 O
إذا كانت طاقة تفكك رابطة HF عالية (574 كيلوجول / مول) ، فلماذا تنكسر في التفاعلات؟ الجواب له دلالات حركية وتركيبية وحيوية. بشكل عام ، كلما كان المنتج الناتج أقل تفاعلًا ، زاد تفضيل تكوينه.
ماذا يحدث لـ F - في الماء؟ في حلول مركزة من حمض الهيدروفلوريك HF جزيء يمكن السندات آخر الهيدروجين مع F - من الزوج.
ينتج عن هذا توليد أيون ثنائي فلوريد - وهو حامضي للغاية. هذا هو السبب في أن أي اتصال جسدي به ضار للغاية. يمكن أن يؤدي أدنى تعرض لأضرار لا نهاية لها للجسم.
هناك العديد من معايير وبروتوكولات السلامة للتعامل الصحيح مع هذا الحمض ، وبالتالي تجنب الحوادث المحتملة لمن يتعامل مع هذا الحمض.
التطبيقات
إنه مركب له العديد من التطبيقات في الصناعة والبحث وشؤون المستهلك.
- يولد حمض الهيدروفلوريك مشتقات عضوية تتدخل في عملية تنقية الألومنيوم.
- يستخدم في فصل نظائر اليورانيوم كما في حالة سادس فلوريد اليورانيوم (UF 6). وبالمثل ، يتم استخدامه في استخراج ومعالجة وتنقية المعادن والصخور والزيوت ، كما يتم استخدامه لتثبيط النمو وإزالة العفن.
- تم استخدام الخصائص المسببة للتآكل للحمض في نحت ونقش البلورات ، خاصةً البلورية ، باستخدام تقنية الحفر.
- يستخدم في صناعة أشباه الموصلات السيليكونية ذات الاستخدامات المتعددة في تطوير الحوسبة وتكنولوجيا المعلومات المسؤولة عن التنمية البشرية.
- يستخدم في صناعة السيارات كمنظف حيث يستخدم كمزيل للعفن على السيراميك.
- بالإضافة إلى كونه وسيطًا في بعض التفاعلات الكيميائية ، يستخدم حمض الهيدروفلوريك في بعض المبادلات الأيونية التي تشارك في تنقية المعادن والمواد الأكثر تعقيدًا.
- يشارك في معالجة الزيت ومشتقاته مما أتاح الحصول على مذيبات لاستخدامها في تصنيع منتجات التنظيف وإزالة الشحوم.
- يستخدم في توليد عوامل الطلاء ومعالجة الأسطح.
- يستخدم المستهلكون العديد من المنتجات التي شارك فيها حمض الهيدروفلوريك في وضعها ؛ على سبيل المثال ، بعضها ضروري للعناية بالسيارات ، ومنتجات تنظيف الأثاث ، والمكونات الكهربائية والإلكترونية ، والوقود ، من بين منتجات أخرى.
المراجع
- بوبكيم. (2018). حمض الهيدروفلوريك. تم الاسترجاع في 3 أبريل 2018 من: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- كات داي. (16 أبريل 2013). الحمض الذي يأكل حقًا كل شيء. تم الاسترجاع في 3 أبريل 2018 ، من: chronicleflask.com
- ويكيبيديا. (28 مارس 2018). حمض الهيدروفلوريك. تم الاسترجاع في 3 أبريل 2018 من: en.wikipedia.org.
- رجفة وأتكينز. (2008). الكيمياء غير العضوية. (الطبعة الرابعة ، الصفحات 129 ، 207-249 ، 349 ، 407). ماك جراو هيل.
- حمض الهيدروفلوريك. مسك. جامعة ساوث كارولينا الطبية. تم الاسترجاع في 3 أبريل 2018 من: Academdepartments.musc.edu