Fluorid vodíku: charakteristiky a aplikace

Mezi halogenových sloučenin - prvky 7 skupin po hlavní podskupiny periodického systému chemických prvků D. I. Mendeleeva - velký praktický význam, je fluorovodík. Spolu s dalšími halogenovodíků, že se používá v různých odvětvích národního hospodářství pro fluorované plasty, kyseliny fluorovodíkové a jejich solí. V tomto článku studujeme strukturu molekul, fyzikálních a chemických vlastností této látky a zvážit jeho použití.

Historie objevu

V 17. století K. Shvankvard měl zkušenosti s minerální kazivce a síranu kyseliny. Vědci zjistili, že plyn se uvolňuje v průběhu reakce, který začal erodovat ze skleněné desky, která zahrnuje trubku s reagenční směsi. Tato plynná směs se stal známý jako fluorovodík.

Kyselina fluorovodíková se získá v 19. století Gay-Lussac ze stejné suroviny: fluoritu a sírové kyseliny. Ampér jeho experimenty prokázaly, že ve struktuře HF molekuly je podobný chlorovodíku. Vynález se rovněž týká vodné roztoky halogenovodíků. Rozdíly se týkají energie kyselin: fluorovodíkové - slabý, a chlorid - silný.

fyzikální vlastnosti

Plyn s chemickým vzorcem HF má štiplavý charakteristickou vůni, bezbarvý, lehce lehčí než vzduch. Mezi halogenidy HI- HBr- HCl- bod varu a tání hladce změnu a přechod na HF prudce vzrostl. Vysvětlení tohoto jevu patří molekulární fluorovodík formy spolupracovníky (skupina neutrálních částic, mezi nimiž jsou vodíkové vazby). Rozbít, je zapotřebí dodatečná energie, takže nárůst varu a body tání. Podle ukazatelů hustoty plynu v rozsahu v blízkosti bodu varu (19,5), fluorovodík se skládá z kameniva s průměrným složením HF _2. Při zahřátí nad 25 ^{° C,} jsou tyto komplexy rozkládají postupně, a při teplotě asi 90 ^{° C,} fluorovodík je molekul HF.

Jak extrahovat ftorgidrid

Metody pro získání látky, které nejsou v laboratorních podmínkách, které jsme již zmínili, a v průmyslu, prakticky nic neliší mezi sebou: činidla jsou všechny stejné fluorit (fluorit) a kyselý síran.

A ložisek nerostných surovin je uspořádána v Primorye Zabaikalye, Mexiko, USA, první obohacené flotací, a pak se používají v technologickém procesu HF, která se provádí ve speciálních ocelových pecích. Byly nabitý a smísí ruda se síranem kyseliny. Obohacený ruda obsahuje 55-60% _fluoritu. Stěny topeniště lemované vedení archů soutisku fluorovodíku. Ten byl čištěn v promývací koloně se ochladí a potom se kondenzuje. Za účelem získání fluorovodík, rotační pece se používají nepřímo Vyhřívaná od elektřiny. Hmotnostní frakce VF výkon je asi 0,98, ale proces má nevýhody. Je to docela dlouhá a vyžaduje velkou spotřebu kyseliny sulfát.

Polarita molekul HF

Bezvodý fluorovodík se skládá z částic, které mají schopnost vázat se na sebe a tvoří agregáty. To je vzhledem k vnitřní struktuře molekuly. Mezi vodíku a atomy fluoru, silná chemická vazba, nazvaný polární kovalentní. To je reprezentováno obecným elektronovým párem, posunuly do elektronegativní atom fluoru. Výsledkem je, že molekuly ftorgidrida jsou polární a mají výhled dipólů.

Mezi nimi jsou elektrostatická přitažlivá síla, což vede k výskytu spolupracovníky. Délka vazba mezi vodíku a atomy fluoru, je 92 nm, a její energie se rovná 42 kJ / mol. Stejně jako v plynná nebo kapalná látka se skládá ze směsi polymerních látek H ₂ F ₂ H ₄ F _4.

chemické vlastnosti

Bezvodý fluorovodík má schopnost reagovat se solemi uhličitanu, křemičitanu, sulfid dusitanů a kyselin. Vykazující oxidační vlastnosti, HF využívá výše uvedených sloučenin na oxid uhličitý, fluorid křemičitý, sirovodíku a oxidy dusíku. Vodný 40% roztok HF ničí beton, sklo, kůže, guma, a také interaguje s některými oxidy, jako je Cu _2O je nalezen produkt bez mědi, fluorid a vodu. Tam je skupina látek, s nimiž je HF nereagují, například těžké kovy, stejně jako hořčík, železo, hliník, nikl.

Vodný roztok fluorovodíku

To má jméno a kyseliny fluorovodíkové se používá jako 40% a 72% roztoky. Fluorovodík, charakteristické chemické vlastnosti, které závisí na jeho koncentraci, neomezeně rozpustná ve vodě. V tomto případě se vytváří teplo, které popisuje tento proces jako exotermická. Jako středně silná kyselina Vodný HF reaguje s kovy (substituční reakce). Vytvořena sůl - fluoridy -, a atom vodíku se uvolní. Nereagují s kyselinou fluorovodíkovou pasivních kovů - platinu a zlato, a olovo. Kyselina se pasivuje, tj. Vytváří ochranný film na povrchu kovu, sestávající z nerozpustného olova fluoridu. Vodný roztok HF může obsahovat železo nečistot arsen, oxid siřičitý, v kterémžto případě se nazývá technická kyselina. Koncentrovaná 60% roztok HF je důležitá v chemii organické syntézy. Skladuje se v plastových nebo teflon nádoby, a tonáž kyselina fluorovodíková přepravovány v nádržích.

Role kyseliny fluorovodíkové v ekonomice

Roztok fluorovodíku používá pro výrobu fluorboritan amonného, který je součástí toku v železných a neželezných kovů. Také se používá při elektrolýze proces pro získání čistého boru. Kyseliny fluorovodíkové se používá při výrobě kremneftoridov, jako je například Na ₂ SiF _6. Používá se k výrobě cementu a laky odolné proti minerálních kyselin.

Flyuaty dát stavebních materiálů vodotěsné vlastnosti. V procesu jejich aplikace je třeba být opatrný, protože všechny kremneftoridy toxické. Vodný roztok HF jsou také používány při výrobě syntetické mazací oleje. Na rozdíl od minerální, zachovávají viskozitu a tvoří ochranný film na povrchu pracovní části, kompresorů, převodovek, ložisek a to jak při vysokých a při nízkých teplotách. Velmi důležité je vodný fluorid vodík v leptání (rohože) skla, stejně jako v polovodičovém průmyslu, kde se používá křemíkové leptání.

Fluor obsahující plast

Nejpopulárnější z nich je Teflon (PTFE - 4). To bylo otevřeno náhodou. Organické lékárna Roy Plankett, zabývající syntéza freony, nalezené v lahvích s plynným ethylenu cheteryhhloristym skladovány při mimořádně nízké teplotě ne plynu, ve formě bílého prášku, mastnou na dotek. Bylo zjištěno, že při vysokém tlaku a nízké teplotě polymerovat tetrafluorethylen.

Tato reakce vede ke vzniku nových umělých hmot. Později to bylo voláno teflon. Má vynikající odolnost proti teplu a chladu. Teflon povlaky jsou úspěšně používány v potravinářství, chemickém průmyslu, při výrobě nádobí s nepřilnavým vlastnosti. Dokonce i při teplotě 70 ° ^C PTFE výrobků - 4 neztrácejí své vlastnosti. Jedná se o výjimečný vysoká chemická inertnost z PTFE. Není zničen styku s agresivními látkami - alkálií a kyselin. To je pro zařízení používané v technologických procesech dusičnanů a síranů kyseliny, velmi důležité, hydroxid amonný, hydroxid sodný. Fluorocarbon polymer může obsahovat další složky - modifikátory, jako je například sklo nebo kovy, tak, že změní své vlastnosti, jako zvýšenou tepelnou odolnost a trvanlivost.

Disociace fluorovodíku

Již dříve jsme se zmínili, že forma silné kovalentní vazby, kromě toho, že jsou samy o sobě schopny spojovat do agregátů, které tvoří vodíkové vazby v molekulách HF. To je důvod, proč fluorovodík má nízký stupeň disociace a špatně odštěpí ve vodném roztoku v ionty. Kyselina fluorovodíková je slabší než chlorid nebo brom. Tyto vlastnosti vysvětlit existenci jeho rozkladu odolný, kyselé adiční soli, zatímco ani chloridu ani jejich formách bez jódu. Disociační konstanta vodného roztoku fluorovodíku je 7x10 ^-4, což potvrzuje skutečnost, že jeho řešení je velké množství nedisociované molekuly a pozorovaný nízký obsah iontů vodíku a fluoru.

Jak nebezpečné ftorgidrid

Je třeba poznamenat, že toxická je jak plynný a kapalný fluorovodík. látka Kód - 0342. Kyselina fluorovodíková má také narkotické vlastnosti. O jeho dopadu na lidské tělo, se zaměříme později. Klasifikátor této látky, stejně jako bezvodý ftorgidrid, je ve druhé třídy nebezpečnosti. To je způsobeno především schopnost fluoru snadno vznítit. Konkrétně, tato vlastnost je zvláště patrný ve sloučenině, jako je fluorovodík, který je zvláště vysoká Pozharovzryvoopasnost.

Proto stanovení úrovně fluorovodík ve vzduchu

V průmyslové výrobě HF, získané z kazivce a kyseliny sírové, jsou možné ztráty plynného produktu, který spojuje do atmosféry. Připomeňme si, že fluorovodík (hazard třída, která - druhá) - vysoce toxické látky a vyžaduje neustálé měření jeho koncentrace. V průmyslových emisí obsahuje velké množství škodlivých a potenciálně nebezpečných chemikálií, zejména dusíku a oxidů síry, sulfidy těžkých kovů a plynného halogenovodíků. Mezi nimi velký podíl na fluorovodík, který MPC ve vzduchu 0,005 mg / m ^3, pokud jde o fluoru za den. U výrobních místech, kde jsou bubnové peci, je maximální přípustná koncentrace (MPC), musí být 0, 1 mg / m ^3.

Analyzátory plynů fluorovodíku

Chcete-li zjistit, jaké škodlivé plyny a množství uvolňuje do ovzduší, existují speciální měřicí přístroje. Pro detekci HF par za použití Fotokolorimetrická analyzátorů plynů, které se používají jako žárovky a LED diody jsou polovodičové světelné zdroje a fotodiod a fototranzistory slouží jako fotodetektory. Stanovení fluorovodíku se provádí v atmosférickém vzduchu a další infračervených analyzátorů plynů. Jsou poměrně citlivé. HF molekuly absorbují dlouhovlnné záření v rozsahu 1-15 mikrometrů. Tyto přístroje používané pro stanovení toxických odpadů ve vzduchu a v pracovní oblasti průmyslových podniků, pevné kmitání koncentrace HF a to jak v rámci povolené rychlosti a jediný extrémních případech (technogenními katastrofy, poruchy technologických cyklů v důsledku poškození napájení a tak dále. D.). Tyto funkce pracují thermoconductometric analyzátory plynným fluorovodíkem. Prom. rozlišují emisí založené na HF tepelnou vodivost v závislosti na složení plynné směsi.

Ftorgidrida škodlivý vliv na lidské tělo

Jako bezvodý fluorovodík nebo kyseliny fluorovodíkové, který jejího roztoku ve vodě, patří do druhé třídy nebezpečnosti. Zejména tyto sloučeniny mají negativní dopad na životně důležité systémy: kardiovaskulární, vylučovací, dýchací a kůži a sliznice. Průnik látek kůží bez povšimnutí a bez příznaků. Jevy toxicity se může projevovat na druhý den, a jsou diagnostikovány lavinu, a sice ulcerované kůže, s povrchovými částmi oční sliznice vytvořených keloidy. Plicní tkáně zničeny v důsledku nekrotické léze plicních sklípků. Tyto ionty fluoridu pasti extracelulární tekutiny, pak pronikají do buněk a vážou částice vápníku a hořčíku vstupujících do složení nervové tkáně, krve a renálních tubulech - nefron struktur. Je tedy obzvláště důležité je pečlivá kontrola obsahu plynného fluorovodíku a páry kyseliny fluorovodíkové v atmosféře.