Фто́рово́день, флуори́д гідроге́ну — неорганічна сполука ряду галогеноводнів складу HF. За звичайних умов є отруйним, безбарвним газом з різким запахом. При кімнатній температурі існує переважно у вигляді димеру (HF)2, нижче від 19,9 °C — безбарвна рухлива рідина. У водному розчині утворює флуоридну кислоту (плавикову).
Фтороводень | |
---|---|
модель молекули | |
Назва за IUPAC | гідроген флуорид |
Інші назви | флуоран |
Ідентифікатори | |
Номер CAS | 7664-39-3 |
Номер EINECS | 231-634-8 |
DrugBank | DB11072 |
KEGG | C16487 |
ChEBI | 29228 |
RTECS | MW7875000 |
SMILES | F[2] |
InChI | InChI=1S/FH/h1H |
Номер Гмеліна | 166 |
Властивості | |
Молекулярна формула | HF |
Молярна маса | 20,006 г/моль |
Зовнішній вигляд | безбарвний газ, безбарвна рідина |
Густина | 0,958 г/см³ |
Тпл | -83,55 °C |
Ткип | 19,85 °C |
Розчинність (вода) | висока |
Розчинність (бензен) | 2,55 г/100 г (5 °C) |
Діелектрична проникність (ε) | 83,6 (0 °C) |
Показник заломлення (nD) | 1,1574 |
В'язкість | 0,256 мПа·с (0 °C) |
Дипольний момент | 1,826 D |
Термохімія | |
Ст. ентальпія утворення ΔfH 298 | -299,78 кДж/моль (рід.) -273,30 кДж/моль (газ) |
Ст. ентропія S 298 | 51,67 Дж/(моль·K) (рід.) 173,779 Дж/(моль·K) (газ) |
Теплоємність, c p | 29,14 Дж/(моль·K) (газ) |
Якщо не зазначено інше, дані наведено для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа) | |
Примітки картки |
Вперше фтороводень був отриманий у 1856 році французьким хіміком .
Фізичні властивості
Фтороводень (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 фтороводню дорівнює 187,85 °С, критичний тиск 63,95 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 фтороводню (на відміну від води). Подібно до густини (0,958 г/см³), діелектрична проникність рідкого фтороводню (83,6 при 0 °С) дуже близька до відповідного значення для води.
Отримання
Практично увесь фтороводень, що синтезують у промислових масштабах, отримують при взаємодії флюориту і сульфатної кислоти:
Як заміну флюориту використовують флуорапатит CaF2·3Ca3(PO4)2. Незважаючи на те, що в апатиті вміст фториду кальцію коливається в межах лише 3–4 %, його використання є доцільним завдяки наявності значно більших природних покладів.
Процес проводять у сталевих печах при 100–300 °С. Концентрація сульфатної кислоти має знаходитися у проміжку 98–99 %. При нижчих значеннях посилюються корозійні процеси у реакторі, тоді як при більших значеннях відбувається утворення флуорсульфонової кислоти. Вхідний флюорит подрібнюють до розміру часток 150 мкм; вміст у ньому фториду кальцію не повинен бути меншим за 97 %; як домішки у ньому допускаються:
Наявні домішки також беруть участь у взаємодії:
Якщо стінки реактору виготовляється зі сталі, сульфатна кислота також взаємодіє із залізом у їхньому складі:
В результаті синтезу утворюються дві фази: газуватий фтороводень із супутніми домішковими газами (флуорид кремнію, сірководень, вуглекислий газ тощо) та твердий осад, що складається з сульфату кальцію та, головним чином, сульфатів й алюмінію.
Частини установки, що слугують для поглинання фтороводню, робляться з свинцю.
При використанні як сировини флуороапатиту, в розчинах у значній кількості утворюється H2[SiF6]. Її переробка з отриманням фтороводню проводиться гідролізом SiF4 або лужним способом:
- виділена з реакційної системи кислота піддається нагріванню та розкладається на фториди із наступним гідролізом:
- виділену кислоту обробляють водним розчином аміаку та нагрівають із сульфатною кислотою:
- Після концентрування фториду амонію, він частково розкладається на гідрофторид NH4HF2. З утворених продуктів отримують фтороводень дією на них кислот (сульфатної або хлоридної):
Також фтороводень може бути отриманий при безпосередній взаємодії простих речовин за помірної температури:
Фтор з вибухом взаємодіє з воднем навіть при низьких температурах і (на відміну від хлору) в темряві з утворенням фтороводню.
Хімічні властивості
Фторид водню є надзвичайно стійкою молекулою, він розпадається лише при нагріванні до 3500 °C
Фтороводень необмежено розчиняється у воді, при цьому відбувається іонізація молекул HF:
Рідкий HF — сильний іонізуючий розчинник. Молекула схильна до утворення водневих зв'язків, тому при взаємодії з кислотами фтороводень утворює гідрофторид-аніон HF2-, а в рідкому стані може зазнавати автопротолізу:
Хімічні властивості HF залежать від присутності води. Сухий фтороводень 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:
Із тріоксидом сірки фтороводень утворює флуоросульфонову кислоту:
Абсолютно безводний або близький до цього стану фтороводень майже миттєво обвуглює . За цією ознакою іноді контролюють ступінь його зневоднювання. Більш точно такий контроль здійснюється визначенням електропровідності: у безводного HF 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.
Амфотерними сполуками в середовищі рідкого фтороводню є, наприклад, фториди алюмінію та хрому(III):
Токсичність
Фтороводень надзвичайно отруйний. Він має різкий запах, димить на повітрі (внаслідок утворення з парами води дрібних крапельок розчину) і сильно роз'їдає стінки дихальних шляхів. Спричинена дихальна недостатність варіюється від звичайного подразнення до значного набряку легенів.
Присутність фтороводню у повітрі відчувається при його концентрації від 0,03–0,11 мг/м³, залежно від індивідуального сприйняття. Граничні допустимі значення концентрацій HF для дії протягом 8 годин варіюються від 0,5 до 2,5 мг/м³. Повітря, що містить 50 мг/м³ фтороводню є небезпечним.
Застосування
Застосовують для отримання кріоліту, флуоропохідних урану, фреонів, флуорорганічних сполук, матового травлення силікатного скла (плавиковую кислоту — для прозорого травлення).
Незвичайна розчинність біологічних молекул в рідкому фтороводні без розкладання (наприклад, білків) використовується в біохімії. Додавання в рідкий фтороводень акцепторів фтору дозволяє створювати надкислі середовища.
Цікаві факти
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 поверхня 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.
Див. також
Вікісховище має мультимедійні дані за темою: Фтороводень |
Примітки
- Nomenclature of Inorganic Chemistry. IUPAC Recommendations 2005. — Cambridge : RSC Publishing, 2005. — P. 299. — . (англ.)
- HYDROFLUORIC ACID
Посилання
- ГІДРОГЕН ФЛУОРИД //Фармацевтична енциклопедія
- Властивості фтороводню на сайті chemister.ru (рос.)
Джерела
- CRC Handbook of Chemistry and Physics / Lide, D. R., editor. — 86th. — Boca Raton (FL) : CRC Press, 2005. — 2656 p. — . (англ.)
- Patnaik P. Handbook of Inorganic Chemicals. — McGraw-Hill, 2003. — 1086 p. — . (англ.)
- Fluorine Compounds, Inorganic, Hydrogen // Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. — 4th. — New York : John Wiley & Sons, 2004. — Vol. 11. — P. 190—196. — . (англ.)
- Lange's Handbook of Chemistry / Dean, John A., editor. — 15th. — New York : McGraw-Hill, 1999. — . (англ.)
- Aigueperse, Jean. Fluorine Compounds, Inorganic // Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. — 6th. — Weinheim : Wiley-VCH, 2005. — P. 2—10. — DOI: (англ.)
- Лидин Р. А., Молочко В. А., Андреева Л. Л. Химические свойства неорганических веществ / Под ред. Р. А. Лидина. — 3-е. — М. : «Химия», 2000. — 480 с. — . (рос.)
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Fto rovo den fluori d gidroge nu neorganichna spoluka ryadu galogenovodniv skladu HF Za zvichajnih umov ye otrujnim bezbarvnim gazom z rizkim zapahom Pri kimnatnij temperaturi isnuye perevazhno u viglyadi dimeru HF 2 nizhche vid 19 9 C bezbarvna ruhliva ridina U vodnomu rozchini utvoryuye fluoridnu kislotu plavikovu Ftorovoden model molekuli Nazva za IUPAC gidrogen fluorid Inshi nazvi fluoran Identifikatori Nomer CAS 7664 39 3Nomer EINECS 231 634 8DrugBank DB11072KEGG C16487ChEBI 29228RTECS MW7875000SMILES F 2 InChI InChI 1S FH h1HNomer Gmelina 166 Vlastivosti Molekulyarna formula HF Molyarna masa 20 006 g mol Zovnishnij viglyad bezbarvnij gaz bezbarvna ridina Gustina 0 958 g sm Tpl 83 55 C Tkip 19 85 C Rozchinnist voda visoka Rozchinnist benzen 2 55 g 100 g 5 C Dielektrichna proniknist e 83 6 0 C Pokaznik zalomlennya nD 1 1574 V yazkist 0 256 mPa s 0 C Dipolnij moment 1 826 D Termohimiya St entalpiya utvorennya DfHo 298 299 78 kDzh mol rid 273 30 kDzh mol gaz St entropiya So 298 51 67 Dzh mol K rid 173 779 Dzh mol K gaz Teployemnist co p 29 14 Dzh mol K gaz Yaksho ne zaznacheno inshe dani navedeno dlya rechovin u standartnomu stani za 25 C 100 kPa Instrukciya z vikoristannya shablonu Primitki kartki Vpershe ftorovoden buv otrimanij u 1856 roci francuzkim himikom Fizichni vlastivostiFtorovoden gidroftorid yavlyaye soboyu bezbarvnu ruhlivu i legkoletyuchu ridinu tkip 19 5 S zmishuyuyetsya z vodoyu v bud yakih spivvidnoshennyah z utvorennyam plavikovoyi kisloti Vin maye rizkij zapah dimit na povitri vnaslidok utvorennya z parami vodi dribnih krapelok rozchinu i silno roz yidaye stinki dihalnih shlyahiv Kritichna temperatura ftorovodnyu dorivnyuye 187 85 S kritichnij tisk 63 95 atm Teplota viparovuvannya ridkogo HF v tochci kipinnya stanovit lishe 7 5 kDzh mol Take nizke znachennya priblizno v 6 raziv menshe nizh u vodi pri 20 S obumovleno tim sho same po sobi viparovuvannya malo zminyuye harakter asociaciyi ftorovodnyu na vidminu vid vodi Podibno do gustini 0 958 g sm dielektrichna proniknist ridkogo ftorovodnyu 83 6 pri 0 S duzhe blizka do vidpovidnogo znachennya dlya vodi OtrimannyaPraktichno uves ftorovoden sho sintezuyut u promislovih masshtabah otrimuyut pri vzayemodiyi flyuoritu i sulfatnoyi kisloti C a F 2 H 2 S O 4 2 H F C a S O 4 displaystyle mathrm CaF 2 H 2 SO 4 longrightarrow 2HF uparrow CaSO 4 Yak zaminu flyuoritu vikoristovuyut fluorapatit CaF2 3Ca3 PO4 2 Nezvazhayuchi na te sho v apatiti vmist ftoridu kalciyu kolivayetsya v mezhah lishe 3 4 jogo vikoristannya ye docilnim zavdyaki nayavnosti znachno bilshih prirodnih pokladiv Proces provodyat u stalevih pechah pri 100 300 S Koncentraciya sulfatnoyi kisloti maye znahoditisya u promizhku 98 99 Pri nizhchih znachennyah posilyuyutsya korozijni procesi u reaktori todi yak pri bilshih znachennyah vidbuvayetsya utvorennya fluorsulfonovoyi kisloti Vhidnij flyuorit podribnyuyut do rozmiru chastok 150 mkm vmist u nomu ftoridu kalciyu ne povinen buti menshim za 97 yak domishki u nomu dopuskayutsya SiO2 do 1 sulfidi do 0 05 CaCO3 do 1 Al2O3 Fe2O3 do 1 5 voda do 0 1 Nayavni domishki takozh berut uchast u vzayemodiyi S i O 2 4 H F S i F 4 2 H 2 O displaystyle mathrm SiO 2 4HF longrightarrow SiF 4 uparrow 2H 2 O C a C O 3 H S O 4 C a S O 4 H 2 O C O 2 displaystyle mathrm CaCO 3 H S O 4 longrightarrow CaSO 4 downarrow H 2 O CO 2 uparrow A l 2 O 3 3 H 2 S O 4 A l 2 S O 4 3 3 H 2 O displaystyle mathrm Al 2 O 3 3H 2 SO 4 longrightarrow Al 2 SO 4 3 3H 2 O F e 2 O 3 3 H 2 S O 4 F e 2 S O 4 3 3 H 2 O displaystyle mathrm Fe 2 O 3 3H 2 SO 4 longrightarrow Fe 2 SO 4 3 3H 2 O M e S H 2 S O 4 M e S O 4 H 2 S displaystyle mathrm MeS H 2 SO 4 longrightarrow MeSO 4 H 2 S uparrow Yaksho stinki reaktoru vigotovlyayetsya zi stali sulfatna kislota takozh vzayemodiye iz zalizom u yihnomu skladi F e 2 H 2 S O 4 F e S O 4 S O 2 2 H 2 O displaystyle mathrm Fe 2H 2 SO 4 longrightarrow FeSO 4 SO 2 uparrow 2H 2 O V rezultati sintezu utvoryuyutsya dvi fazi gazuvatij ftorovoden iz suputnimi domishkovimi gazami fluorid kremniyu sirkovoden vuglekislij gaz tosho ta tverdij osad sho skladayetsya z sulfatu kalciyu ta golovnim chinom sulfativ j alyuminiyu Chastini ustanovki sho sluguyut dlya poglinannya ftorovodnyu roblyatsya z svincyu Pri vikoristanni yak sirovini fluoroapatitu v rozchinah u znachnij kilkosti utvoryuyetsya H2 SiF6 Yiyi pererobka z otrimannyam ftorovodnyu provoditsya gidrolizom SiF4 abo luzhnim sposobom vidilena z reakcijnoyi sistemi kislota piddayetsya nagrivannyu ta rozkladayetsya na ftoridi iz nastupnim gidrolizom H 2 S i F 6 600 o C 2 H F S i F 4 displaystyle mathrm H 2 SiF 6 xrightarrow 600 o C 2HF SiF 4 S i H 4 2 H 2 O 600 o C 4 H F S i O 2 displaystyle mathrm SiH 4 2H 2 O xrightarrow 600 o C 4HF SiO 2 dd vidilenu kislotu obroblyayut vodnim rozchinom amiaku ta nagrivayut iz sulfatnoyu kislotoyu H 2 S i F 6 6 N H 3 n 2 H 2 O 6 N H 4 F S i O 2 n H 2 O displaystyle mathrm H 2 SiF 6 6NH 3 n 2 H 2 O longrightarrow 6NH 4 F SiO 2 cdot nH 2 O dd Pislya koncentruvannya ftoridu amoniyu vin chastkovo rozkladayetsya na gidroftorid NH4HF2 Z utvorenih produktiv otrimuyut ftorovoden diyeyu na nih kislot sulfatnoyi abo hloridnoyi 2 N H 4 F H 2 S O 4 180 o C 2 H F N H 4 2 S O 4 displaystyle mathrm 2NH 4 F H 2 SO 4 xrightarrow 180 o C 2HF NH 4 2 SO 4 N H 4 H F 2 H 2 S O 4 180 o C 4 H F N H 4 2 S O 4 displaystyle mathrm NH 4 HF 2 H 2 SO 4 xrightarrow 180 o C 4HF NH 4 2 SO 4 dd Takozh ftorovoden mozhe buti otrimanij pri bezposerednij vzayemodiyi prostih rechovin za pomirnoyi temperaturi H 2 F 2 2 H F displaystyle mathrm H 2 F 2 longrightarrow 2HF Ftor z vibuhom vzayemodiye z vodnem navit pri nizkih temperaturah i na vidminu vid hloru v temryavi z utvorennyam ftorovodnyu Himichni vlastivostiFtorid vodnyu ye nadzvichajno stijkoyu molekuloyu vin rozpadayetsya lishe pri nagrivanni do 3500 C H F 3500 o C H 0 F 0 displaystyle mathrm HF xrightarrow 3500 o C H 0 F 0 Ftorovoden neobmezheno rozchinyayetsya u vodi pri comu vidbuvayetsya ionizaciya molekul HF H F H 2 O O H H F 2 displaystyle mathrm HF H 2 O leftrightarrows OH HF 2 H F F H F 2 displaystyle mathrm HF F leftrightarrows HF 2 Ridkij HF silnij ionizuyuchij rozchinnik Molekula shilna do utvorennya vodnevih zv yazkiv tomu pri vzayemodiyi z kislotami ftorovoden utvoryuye gidroftorid anion HF2 a v ridkomu stani mozhe zaznavati avtoprotolizu 3 H F l i q H 2 F H F 2 displaystyle mathrm 3HF liq leftrightarrows H 2 F HF 2 2 H F l i q H N O 3 H 2 N O 3 H F 2 displaystyle mathrm 2HF liq HNO 3 longrightarrow H 2 NO 3 HF 2 2 H F l i q 2 H C l H 2 C l H F 2 displaystyle mathrm 2HF liq 2HCl longrightarrow H 2 Cl HF 2 Himichni vlastivosti HF zalezhat vid prisutnosti vodi Suhij ftorovoden ne diye na bilshist metaliv i ne reaguye z oksidami metaliv Prote yaksho reakciya pochnetsya to dali vona deyakij chas jde z avtokatalizom tomu sho v rezultati vzayemodiyi kilkist vodi zbilshuyetsya M e O 2 H F M e F 2 H 2 O displaystyle mathrm MeO 2HF longrightarrow MeF 2 H 2 O Iz trioksidom sirki ftorovoden utvoryuye fluorosulfonovu kislotu H F S O 3 H S O 3 F displaystyle mathrm HF SO 3 longrightarrow HSO 3 F Absolyutno bezvodnij abo blizkij do cogo stanu ftorovoden majzhe mittyevo obvuglyuye Za ciyeyu oznakoyu inodi kontrolyuyut stupin jogo znevodnyuvannya Bilsh tochno takij kontrol zdijsnyuyetsya viznachennyam elektroprovidnosti u bezvodnogo HF vona mizerno mala ale navit slidi vodi yak i bagatoh inshih domishok rizko yiyi pidvishuyut Bagato neorganichnih spoluk dobre rozchinni u ridkomu HF prichomu rozchini ye yak pravilo providnikami elektrichnogo strumu Amfoternimi spolukami v seredovishi ridkogo ftorovodnyu ye napriklad ftoridi alyuminiyu ta hromu III 3 N a F 2 A l F 3 3 N a A l F 6 displaystyle mathrm 3NaF 2AlF 3 longrightarrow 3Na AlF 6 A l F 3 displaystyle mathrm AlF 3 yak kislota dd A l F 3 3 B F 3 A l 3 B F 4 displaystyle mathrm AlF 3 3BF 3 longrightarrow Al 3BF 4 AlF3 yak osnova dd ToksichnistDiv takozh Fluoridna kislota Ftorovoden nadzvichajno otrujnij Vin maye rizkij zapah dimit na povitri vnaslidok utvorennya z parami vodi dribnih krapelok rozchinu i silno roz yidaye stinki dihalnih shlyahiv Sprichinena dihalna nedostatnist variyuyetsya vid zvichajnogo podraznennya do znachnogo nabryaku legeniv Prisutnist ftorovodnyu u povitri vidchuvayetsya pri jogo koncentraciyi vid 0 03 0 11 mg m zalezhno vid individualnogo sprijnyattya Granichni dopustimi znachennya koncentracij HF dlya diyi protyagom 8 godin variyuyutsya vid 0 5 do 2 5 mg m Povitrya sho mistit 50 mg m ftorovodnyu ye nebezpechnim ZastosuvannyaZastosovuyut dlya otrimannya kriolitu fluoropohidnih uranu freoniv fluororganichnih spoluk matovogo travlennya silikatnogo skla plavikovuyu kislotu dlya prozorogo travlennya Nezvichajna rozchinnist biologichnih molekul v ridkomu ftorovodni bez rozkladannya napriklad bilkiv vikoristovuyetsya v biohimiyi Dodavannya v ridkij ftorovoden akceptoriv ftoru dozvolyaye stvoryuvati nadkisli seredovisha Cikavi faktiVidomij pismennik fantast Ivan Yefremov napisav povist Serce zmiyi v yakij opisav gipotetichne zhittya sho utvorilasya na planeti de osnovnu rol u prirodi vidigraye ne kisen a ftor a zamist vodi poverhnya planeti vkrita okeanami ftorovodnyu Na cyu dumku pismennika navela gliboka analogiya mizh vlastivostyami vodi i ftorovodnyu Ftorovoden reaguye zi sklom tomu vin zberigayetsya v plastmasovih yemnostyah U deyakih vipadkah vdayutsya do pokrittya skla parafinom dlya zahistu jogo vid ftorovodnyu Div takozhVikishovishe maye multimedijni dani za temoyu Ftorovoden Fluoridna kislotaPrimitkiNomenclature of Inorganic Chemistry IUPAC Recommendations 2005 Cambridge RSC Publishing 2005 P 299 ISBN 0 85404 438 8 angl HYDROFLUORIC ACID d Track Q278487PosilannyaGIDROGEN FLUORID Farmacevtichna enciklopediya Vlastivosti ftorovodnyu na sajti chemister ru ros DzherelaCRC Handbook of Chemistry and Physics Lide D R editor 86th Boca Raton FL CRC Press 2005 2656 p ISBN 0 8493 0486 5 angl Patnaik P Handbook of Inorganic Chemicals McGraw Hill 2003 1086 p ISBN 0 07 049439 8 angl Fluorine Compounds Inorganic Hydrogen Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology 4th New York John Wiley amp Sons 2004 Vol 11 P 190 196 ISBN 978 0 471 48517 9 angl Lange s Handbook of Chemistry Dean John A editor 15th New York McGraw Hill 1999 ISBN 0 07 016384 7 angl Aigueperse Jean Fluorine Compounds Inorganic Ullmann s Encyclopedia of Industrial Chemistry 6th Weinheim Wiley VCH 2005 P 2 10 DOI 10 1002 14356007 a11 307 angl Lidin R A Molochko V A Andreeva L L Himicheskie svojstva neorganicheskih veshestv Pod red R A Lidina 3 e M Himiya 2000 480 s ISBN 5 7245 1163 0 ros