Fluorid vodíka: charakteristiky a aplikácie

Medzi halogénových zlúčenín - prvky 7 skupín po hlavnej podskupiny periodického systému chemických prvkov D. I. Mendeleev - veľký praktický význam, je fluorovodík. Spolu s ďalšími halogénvodíkov, že sa používa v rôznych odvetviach národného hospodárstva pre fluorované plasty, kyseliny fluorovodíkovej a ich solí. V tomto článku študujeme štruktúru molekúl, fyzikálnych a chemických vlastností tejto látky a zvážiť jeho použitie.

História objavu

V 17. storočí K. Shvankvard mali skúsenosti s minerálnou fluorit a kyselina sulfát. Vedci zistili, že plyn sa uvoľňuje v priebehu reakcie, ktorý začal erodovať zo sklenenej dosky, ktorá zahŕňa rúrku s reagentné zmesi. Táto plynná zmes sa stal známy ako fluorovodík.

Kyselina fluorovodíková sa získa v 19 storočí Gay Lussac z rovnakej suroviny: fluoritu a sírovej kyseliny. Ampér jeho experimenty preukázali, že v štruktúre HF molekuly je podobný chlorovodíka. Vynález sa tiež týka vodné roztoky halogénvodíkov. Rozdiely sa týkajú energie kyselín: fluorovodíkovej - slabý, a chlorid - silný.

fyzikálne vlastnosti

Plyn s chemickým vzorcom HF má štipľavý charakteristickú vôňu, bezfarebný, ľahko ľahší ako vzduch. Medzi halidy hi- HBr- HCl- bod varu a topenia plynule meniť, a prechod na HF prudko vzrástol. Vysvetlenie tohto javu patrí molekulárnej fluórovodík formy spolupracovníkmi (skupina neutrálnych častíc, medzi ktorými sú vodíkové väzby). Rozbiť, je potrebná dodatočná energia, takže nárast varu a body topenia. Podľa údajov je hustota plynu v rozsahu v blízkosti bodu varu (19,5), fluorovodík sa skladá z kameniva s priemerným zložením HF _2. Pri zahriatí nad 25 ^{° C,} tieto komplexy sa rozkladajú postupne a pri teplote ^asi 90 ° C obsahuje fluorovodík molekúl HF.

Ako extrahovať ftorgidrid

Metódy na získanie látky, ktoré nie sú v laboratórnych podmienkach, ktoré sme už spomenuli, a v priemysle, prakticky nič nelíši medzi sebou: činidlá sú všetky rovnaké fluorit (fluorit) a kyslý síran.

A ložísk nerastných surovín je usporiadaná v Primorye Zabaikalye, Mexiko, USA, prvý obohatené flotáciou, a potom sa používajú v technologickom procese HF, ktorá sa vykonáva v špeciálnych oceľových peciach. Boli nabitý a zmieša ruda sa síranom kyseliny. Obohatený ruda obsahuje 55-60% _fluoritu. Steny ohniska lemované vedenie archov sútlače fluorovodíka. Ten bol čistený v premývacie kolóne sa ochladí a potom sa kondenzuje. Za účelom získania fluorovodíka, rotačnej pece sa používajú nepriamo vyhrievateľný elektrinou. Hmotnostné frakcie VF výkon je asi 0,98, ale proces má nevýhody. Je to pomerne dlhá a vyžaduje veľkú spotrebu síranu kyseliny.

Polarita molekúl HF

Bezvodný fluorovodík sa skladá z častíc, ktoré majú schopnosť viazať sa na seba a tvoria agregáty. To je vzhľadom k vnútornej štruktúre molekuly. Medzi vodíka a atómy fluóru, silná chemická väzba, nazvaný polárne kovalentnej. To je reprezentované všeobecným elektrónovým párom, posunuli do elektronegativní atóm fluóru. V dôsledku toho ftorgidrida molekúl sú polárne a majú dipóly formulára.

Medzi nimi sú elektrostatická príťažlivá sila, čo vedie k výskytu spolupracovníkmi. Dĺžka väzba medzi vodíka a atómami fluóru, je 92 nm, a jej energia sa rovná 42 kJ / mol. Rovnako ako v plynnej alebo kvapalnej látky, sa skladá zo zmesi polymérnych látok H ₂ F _2, H ₄ F _4.

chemické vlastnosti

Bezvodný fluorovodík má schopnosť reagovať so soľami uhličitanu, kremičitanu, sulfid dusitanov a kyselín. Vykazujúca oxidačné vlastnosti, HF využíva vyššie uvedených zlúčenín na oxid uhličitý, fluorid kremičitý, sírovodíka a oxidy dusíka. Vodný 40% roztok HF ničí betón, sklo, koža, guma, a tiež interaguje s niektorými oxidmi, ako je Cu _2O je nájdený produkt bez medi, fluorid a vodu. Tam je skupina látok, s ktorými je HF nereagujú, napríklad ťažké kovy, rovnako ako horčík, železo, hliník, nikel.

Vodný roztok fluorovodíka

To má meno a kyseliny fluorovodíkovej sa používa ako 40% a 72% roztoky. Fluorovodík, charakteristické chemické vlastnosti, ktoré závisí od jeho koncentráciu, neobmedzene rozpustná vo vode. V tomto prípade sa vytvára teplo, ktoré opisuje tento proces ako exotermická. Ako stredne silnej vodnej kyseliny HF reaguje s kovmi (substitučná reakcia). Vytvorená soľ - fluoridy -, a atóm vodíka sa uvoľní. Nereagujú s kyselinou fluorovodíkovou pasívnych kovov - platinu a zlato, a olovo. Kyselina sa pasivuje, tj. Vytvára ochranný film na povrchu kovu, pozostávajúci z nerozpustného olova fluoridu. Vodný roztok HF môže obsahovať železo nečistôt arzén, oxid siričitý, v takom prípade sa nazýva technická kyselina. Koncentrovaná 60% roztok HF je nevyhnutné v organickej syntetickej chémii. Skladuje sa v plastových alebo teflón nádoby, a tonáž kyselina fluorovodíková prepravované v nádržiach.

Úloha kyseliny fluorovodíkovej v ekonomike

Roztok fluorovodíka používa pre výrobu fluorboritan amónneho, ktorý je súčasťou toku v železných a neželezných kovov. Tiež sa používa v procese elektrolýzy, aby sa získal čistý bór. Kyselina fluorovodíková sa používa vo výrobnom kremneftoridov, ako je napríklad Na ₂ SIF _6. Používa sa na výrobu cementu a laky odolné proti minerálnych kyselín.

Flyuaty dať stavebných materiálov vodotesné vlastnosti. V procese ich aplikácie je potrebné byť opatrný, pretože všetky kremneftoridy toxické. Vodný roztok HF sa tiež používajú pri výrobe syntetických mazacích olejov. Na rozdiel od minerálne, zachovávajú viskozitu a tvorí ochranný film na povrchu pracovnej časti, kompresorov, prevodoviek, ložísk a to ako pri vysokých a pri nízkych teplotách. Veľmi dôležité je vodný fluorid vodík v leptanie (rohože) sklá, rovnako ako v polovodičovom priemysle, kde sa používa kremíkové leptania.

Fluór obsahujúce plast

Najpopulárnejšie z nich je Teflon (PTFE - 4). To bolo otvorené náhodou. Organické lekáreň Roy Plankett, zaoberajúca syntéza freóny, nájdené vo fľašiach s plynným etylénu cheteryhhloristym skladované pri mimoriadne nízkej teplote nie plynu, vo forme bieleho prášku, mastnú na dotyk. Bolo zistené, že pri vysokom tlaku a nízkej teplote polymerizovať tetrafluóretylén.

Táto reakcia vedie k vzniku nových umelých hmôt. Neskôr to bolo volané teflón. Má vynikajúcu odolnosť proti teplu a chladu. Teflónové povlaky sa úspešne používajú v potravinárskom priemysle, chemickom priemysle, pri výrobe riadu s vlastnosťami nepriľnavé. Dokonca aj pri 70 ° ^C PTFE výrobky - 4 nestrácajú svoje vlastnosti. Ide o výnimočný vysoká chemická inertnosť z PTFE. Nie je zničený styku s agresívnymi látkami - alkálií a kyselín. To je pre zariadenia používané v technologických procesoch dusičnanov a síranov kyseliny, veľmi dôležité, hydroxid amónny, hydroxid sodný. Fluorocarbon polymér môže obsahovať ďalšie zložky - modifikátory, ako je napríklad sklo alebo kovy, tak, že zmení svoje vlastnosti, ako zvýšenú tepelnú odolnosť a trvanlivosť.

disociácia fluorovodíka

Už skôr sme sa zmienili, že forma silné kovalentnej väzby, okrem toho, že sú samy o sebe schopné spájať do agregátov, ktoré tvoria vodíkové väzby v molekulách HF. To je dôvod, prečo fluorovodík má nízky stupeň disociácie a zle odštiepi vo vodnom roztoku v ióny. Kyselina fluorovodíková je slabšia ako chlorid alebo bróm. Tieto vlastnosti vysvetliť existenciu jeho rozkladu odolný, kyslé adičné soli, zatiaľ čo ani chloridu ani ich formách bez jódu. Disociačná konštanta vodného roztoku fluorovodíka je 7x10 ^-4, čo potvrdzuje skutočnosť, že jeho riešenie je veľký počet nedisociovaných molekúl a označeného nízkym obsahom vodíka a fluóru iónov.

Ako nebezpečné ftorgidrid

Je potrebné poznamenať, že toxicita je ako plynu a kvapalného fluorovodíka. látka Kód - 0342. Kyselina fluorovodíková má tiež narkotické vlastnosti. O jeho vplyve na ľudské telo, sa zameriame neskôr. Klasifikátor tejto látky, rovnako ako bezvodý ftorgidrid, je v druhej triedy nebezpečnosti. To je spôsobené predovšetkým schopnosť fluóru ľahko vznietiť. Konkrétne, táto vlastnosť je obzvlášť viditeľný v zlúčenine, ako je fluorovodík, ktorý je zvlášť vysoká Pozharovzryvoopasnost.

Prečo určiť úroveň fluorovodíka vo vzduchu

V priemyselnej výrobe HF, získané z kazivca a kyseliny sírovej sú možné straty plynného produktu, ktorý spája do atmosféry. Pripomeňme, že fluorovodík (trieda nebezpečnosti, ktoré - druhý) - vysoko toxické látky a vyžaduje kontinuálne merania jeho koncentráciu. V priemyselných emisií obsahuje veľké množstvo škodlivých a potenciálne nebezpečných chemikálií, najmä dusíka a oxidov síry, sulfidy ťažkých kovov a plynného halogénvodíkov. Medzi nimi veľký podiel vo fluorovodíka, ktorý MPC vo vzduchu je 0,005 mg / ^m3, pokiaľ ide o fluóru za deň. U výrobných miestach, kde sú bubnové peci, je maximálna prípustná koncentrácia (MPC), musí byť 0, 1 mg / m ^3.

Analyzátory plynov fluorovodíka

Ak chcete zistiť, aké škodlivé plyny a množstvo uvoľňuje do atmosféry, sú k dispozícii špeciálne meracie prístroje. Pre detekciu HF par za použitia Fotokolorimetrická analyzátorov plynov, ktoré sa používajú ako žiarovky a LED diódy sú polovodičové svetelné zdroje a fotodiód a fototranzistory slúži ako fotodetektor. Stanovenie fluorovodíka sa vykonáva v atmosférickom vzduchu a ďalšie infračervených plynových analyzátorov. Sú pomerne citlivé. HF molekuly absorbujú dlhovlnné žiarenie v rozsahu 1-15 mikrónov. Tieto prístroje používané na stanovenie toxických odpadov vo vzduchu a v pracovnej oblasti priemyselných podnikov, pevné koncentrácia výkyvy HF v rozsahu prípustných noriem, a v niekoľkých extrémnych prípadoch (umelá katastrofy, porušovanie technologického cyklu, v dôsledku poškodenia napájacieho zdroja a podobne. D.). Tieto funkcie pracujú thermoconductometric analyzátory plynným fluorovodíkom. Prom. rozlišujú emisií založené na HF tepelnú vodivosť v závislosti od zloženia plynnej zmesi.

Ftorgidrida škodlivý vplyv na ľudské telo

Ako bezvodného fluorovodíka alebo kyseliny fluorovodíkovej, ktorý jej roztoku vo vode, patrí do druhej triedy nebezpečnosti. Konkrétnejšie sú tieto zlúčeniny majú negatívny vplyv na životne dôležitých systémov: kardiovaskulárne, vylučovací, dýchacie cesty, a pokožky a slizníc. Prienik látok kožou bez povšimnutia a bez príznakov. Javy toxicity sa môže prejavovať na druhý deň, a sú diagnostikované lavínu, a síce ulcerované kože, s povrchovými časťami očné sliznice vytvorených keloidy. Pľúcneho tkaniva sú zničené v dôsledku nekrotické lézie pľúcnych mechúrikov. Tieto ióny fluoridu v pasci medzibunkovej tekutine, a potom vstúpi do bunky a viaže sa na týchto častíc horčíka a vápnika, sú súčasťou nervového tkaniva, krvi a renálnych tubuloch - Nefrón štruktúr. Je teda obzvlášť dôležité je starostlivá kontrola obsahu plynného fluorovodíka a pary kyseliny fluorovodíkovej v atmosfére.