Fluorovodonična kiselina
Fluorovodonična kiselina (HF) je rastvor fluorovodonika u vodi. Ona je značajan izvor fluora i prekurzor brojnih lekova kao što su fluoksetin (Prozak) i mnoštva drugih materijala, npr. PTFE (Teflon). Fluorovodonična kiselina je visoko korozivna. Ona ima sposobnost rastvaranja mnogih materijala, a posebno oksida. Njena sposobnost rastvaranja stakla je poznata od 17-tog veka, čak i pre nego što je pripremana u velikim količinama.[6] Zbog svoje visoke reaktivnosti sa staklom i umerene reaktivnosti sa metalima, ona se obično čuva u plastičnim kontejnerima (mada je politetrafluoroetilen u manjoj meri propustan za nju).[7]
| |||
| |||
| |||
| Nazivi | |||
|---|---|---|---|
| IUPAC naziv
Fluoran[1]
| |||
| Drugi nazivi
Fluorohidrična kiselina
Hidronijum fluorid | |||
| Identifikacija | |||
3D model (Jmol)
|
|||
| ChEBI | |||
| ChemSpider | |||
| EC broj | 231-634-8 | ||
| RTECS | MW7875000 | ||
| UNII | |||
| UN broj | 1790 | ||
| |||
| Svojstva | |||
| HF (vodeni rastvor) | |||
| Molarna masa | nije primenljivo (vidi fluorovodonik) | ||
| Agregatno stanje | Bezbojni rastvor | ||
| Gustina | 1,15 g/mL (za 48% rastvor) | ||
| Tačka topljenja | nije primenjivo (vidi fluorovodonik) | ||
| Tačka ključanja | nije primenjivo (vidi fluorovodonik) | ||
| meša se. | |||
| Kiselost (pKa) | 3.17[4] | ||
| Opasnosti[5] | |||
| Bezbednost prilikom rukovanja | Seastar Chemicals MSDS | ||
| GHS grafikoni |  
| ||
| GHS signalna reč | DANGER | ||
| H280, H300, H310, H314, H318, H330 | |||
| P260, P262, P264, P270, P271, P280, P284, P301+310, P301+330+331, P302+350, P303+361+353, P304+340, P305+351+338, P310 | |||
| NFPA 704 | |||
| Tačka paljenja | Nije zapaljiv | ||
| Srodna jedinjenja | |||
Drugi anjoni
|
Hlorovodonična kiselina Bromovodonična kiselina Jodovodonična kiselina | ||
Srodna jedinjenja
|
Fluorovodonik | ||
Ukoliko nije drugačije napomenuto, podaci se odnose na standardno stanje materijala (na 25 °C [77 °F], 100 kPa). | |||
 verifikuj (šta je   ?)
| |||
| Reference infokutije | |||
Gas fluorovodonik gas je izuzetno otrovan. On može instantno i trajno da ošteti pluća i rožnjače oka. Vodeni rastvori (fluorovodonične kiseline) su kontaktni-otrovi sa potencijalom da uzrokuju duboke, mada u početku bezbolne opekotine, koje kasnije dovode do izumiranja tkiva. Putem ometanja telesnog metabolizam kalcijuma, koncentrovana kiselina može da izazove sistemsku toksičnost. To može da kulminira do srčanog udara i smrti, nakon što u kontakt dođe samo 160 cm² kože.
Kiselost
уредиFluorovodonična kiselina se klasifikuje kao slaba kiselina zato što ima nižu konstantu disocijacije od jakih kiselina. Ona se jonizuje u vodenom rastvoru na način sličan drugim kiselinama:[8]
- HF + H2O ⇌ H3O+ + F−
Ona je jedina halovodonična kiselina koja se ne smatra jakom kiselinom, i.e. ona nije potpuno jonizovana u vodenim rastvorima.
Kada je koncentracija HF približi 100%, kiselost dramatično raste kao posledica sledeće ravnoteže:
- 2 HF ⇌ H+ + FHF−
Bifluoridni (FHF−) anjon se stabilizuje veoma jakom vodoničnom vezom između vodonika i fluora.[9]
Produkcija
уредиFluorovodonična kiselina se proizvodi tretiranjem minerala fluorita (CaF2) sa koncentrovanom sumpornom kiselinom. Kad se kombinuju na 265 °C, ove dve supstance reaguju i formira se vodonik fluorid i kalcijum sulfat pream sledećoj hemijskoj jednačini:
- CaF2 + H2SO4 → 2 HF + CaSO4
Mada je fluorit podesan prekurzor i glavni izvor svetske HF produkcije, HF se isto tako proizvodi kao nuproizvod produkcije fosforne kiseline, koja je izvedena iz minirala apatita. Izvori apatita tipično sadrže male količine fluoroapatita, čijim kiselinskim rasvaranjem se oslobađaju pare koje sadrže sumpor dioksid (iz H2SO4), vode, i HF, kao i veće čestice. Nakon separacije iz čvrstog materijala, gasovi se tretiraju sumpornom kiselinom i oleumom čime se formira anhidratni HF. Usled korozivne prirode HF, produkcije ovog gasa je praćena rastvaranjem silikatnih minerala, i na taj način se formiraju znatne količine heksafluorosilicilne kiseline.[7]
Upotreba
уредиFluorovodonična kiselina ima mnoštvo primena u industriji i istraživanjima. Ona se koristi kao početni materijal ili intermedijer u industrijskoj hemiji, rudarstvu, rafiniaciji, proizvodnji stakla, proizvodnjih silicijumskih čipova, i kao sredstvo za čišćenje.[10]
Prerada nafte
уредиU standardnom procesu prerade nafte poznatom kao alkilacija, izobutan se alkiluje sa alkenima niske molekulske težine (prvenstveno smešom propilena i butilena) u prisustvu jake kiseline kao katalizatora izvedenog iz fluorovodonične kiseline. Katalizator protonuje alkene (propilen, butilen) čime se formiraju reaktivni karbokatjoni, koji alkiliraju izobutan. Reakcija se izvodi pri blagim temperaturama (0 i 30 °C) u dva stupnja.
Produkcija organofluorinskih jedinjenja
уредиGlavna upotreba fluorovodonične kiseline je u organofluorinskoj hemiji. Mnoga organofluorska jedinjenja se pripremaju koristeći HF kao izvor fluora, ukljućujući teflon, fluoropolimere, fluorougljenike, i rashladna sredstva kao što je freon.[7]
Produkcija fluorida
уредиNeorganska fluoridna jedinjenja se u velikim količinama uglavnom pripremaju iz fluorovodonične kiseline. Najzastupljeniji su Na3AlF6, kriolit, i AlF3, aluminijum trifluorid. Istopljena smeša tih čvrstih jedinjenja služi kao visokotemperaturni rastvarač u produkciji metalnog aluminijuma. Zbog zabrinosti u pogledu uticaja fluorida na životnu sredinu, alternativne tehnologije se istražuju. Neki od drugih neorganskih fluorida koji se pripremaju iz fluorovodonične kiseline su natrijum fluorid i uranijum heksafluorid.[7]
Agens za graviranje i čišćenje
уреди_0468.jpg)
U preradi metala, fluorovodonična kiselina se koristi kao nagrizajući agens za uklanjanje oksida i drugih nečistoća sa nerđajućih i ugljeničih čelika zbog njene ograničene sposobnosti da rastvara čelik. Ona se koristi u poluprovodničkoj industriji kao glavna komponenta pri Rajtovom i puferovanom oksidnom graviranju, koje se koristi za čišćenje silikonskih vafera. Na sličan način ona se koristi za graviranje stakla putem reakcije sa silicijum dioksidom čime se formiraju gasoviti ili u vodi rastvorni silicijumski fluoridi. Ona se isto tako može koristiti za poliranje stakla.[10]
Gel sa 5% do 9% fluorovodonične kiseline se isto tako koristi za pripremu svih keramičkih zubnih restoracija radi povoljšanja vezivanja.[11] Iz sličnih razloga je razblažena fluorovodonična kiselina komponenta kućnih sredstava za uklanjanje rđe, u perionicama automobila se koristi kao komponenta „sredstva za čišćenje točkova”, ona nalazi primenu u keramičkim i tekstilnim inhibitorima rđe, i u sredstvima za uklanjanje vodenih mrlja.[10][12] Zbog njene sposobnosti da rastvara okside gvožđa kao i na silicijumu bazirane kontaminante, fluorovodonična kiselina se koristi u produkciji bojlera koji proizvode paru visokog pritiska.
Specijalizovane primene
уредиFluorovodonična kiselina ima sposobnost rastvaranja većine oksida i silikata, iz kog razloga je korisna pri rastvaranju uzoraka stena (obično u prahu) pre analize. Na sličan način se ova kiselina koristi u kiselinskoj maceraciji za ekstrahovanje organskih fosila iz silikatnih stena. Fosilizovane stene se mogu direktno uroniti u ovu kiselinu, ili se može primeniti celulozno nitratni film (rastvoren u amil acetatu), koji prijanja na organske komponente i omogućava rastvaranje stene koja ih okružuje.[13]
Zdravlje i bezbednost
уреди
Osim što je visoko korozivna tečnost, fluorovodonična kiselina je isto tako moćan kontaktni otrov. Usled njene sposobnosti da penetrira tkivo, do trovanja lako dolazi izlaganjem kože ili očiju, ili ako se udiše ili proguta. Simptomi izloženosti fluorovodoničnoj kiselini možda neće biti odmah vidljivi, i to može da pruži lažnu sigurnost žrtvama, uzrokujući odlaganje lečenja.[14] Uprkos toga što ima iritirajući zadah, HF može da dosegne opasne nivoe bez uočljivog mirisa.[10] HF ometa funkcije nerva, što znači da opekotine inicijalno ne moraju biti bolne. Slučajne izloženosti mogu proći nezapaženo, odlažući tretman i povećavajući obim i ozbiljnost povrede.[14] Simptomi HF izlaganja obuhvataju iritaciju očiju, kože, nosa i grla, opekline oka i kože, rinitis, bronhitis, akutni edem pluća (nakupljanje fluida u plućima), i oštećenja kostiju.[15]
Kada se jednom apsorbuje u krv kroz kožu, HF reaguje sa kalcijumom u krvi i može da izazove srčani zastoj. Opekotine sa površinama većim od 160 cm² (25 kvadratnih inča) mogu potencijalno da uzrokuju ozbiljnu sistemsku toksičnost usled promena nivoa kalcijuma u krvi i tkivu.[16] U telu, fluorovodonična kiselina reaguje sa sveprisutnim biološki važnim jonima Ca2+ i Mg2+. Formiranje nerastvornog kalcijum fluorida je predloženo kao etiologija za precipitativni pad serumskog kalcijuma i za jak bol povezan sa toksičnošću tkiva.[17] U nekim slučajevima, izlaganje može da dovede do hipokalcemije. Stoga se izlaganje fluorovodoničnoj kiselini obično tretira sa kalcijum glukonatom, izvorom Ca2+ koji odvaja fluoridne jone. HF hemijske opekotine se mogu tretirati vodenim ispiranjem i 2,5% gelom kalcijum glukonata[18][19][20] ili specijalnim rastvorima za ispiranje.[21][22] Međutim, usled brze apsorpcije HF, medicinski tretman je neophodan;[16] samo ispiranje nije dovoljno. Pokazalo se da su intra-arterijske infuzije kalcijum hlorida veoma efektivne pri treatiranju opekotina.[23]
Vodonik fluorid se formira sagorevanjem mnogih jedinjenja koja sadrže fluor, kao što su produkti koji sadrže Viton i politetrafluoroetilen (Teflon) delove.[24] Hidrofluorougljenici u sistemima automatske supresije požara mogu da oslobode vodonik fluorid pri visokim temperaturama, i to je dovelo do smrtnih slučajeva usled akutne respiratorne insuficijencije kod vojnog osoblja kad bi granate na raketni pogon pogodile sistem supresije požara u njihovim vozilima.[25] Fluorovodonična kiselina može da bude oslobođena iz vulkana, morskih slanih aerosola, i pri varenju ili industrijskim procesima.[10]
Reference
уреди- ^ Henri A. Favre; Warren H. Powell, ур. (2014). Nomenclature of Organic Chemistry: IUPAC Recommendations and Preferred Names 2013. Cambridge: The Royal Society of Chemistry. стр. 131.
- ^ Li Q, Cheng T, Wang Y, Bryant SH (2010). „PubChem as a public resource for drug discovery.”. Drug Discov Today. 15 (23-24): 1052—7. PMID 20970519. doi:10.1016/j.drudis.2010.10.003.
- ^ Evan E. Bolton; Yanli Wang; Paul A. Thiessen; Stephen H. Bryant (2008). „Chapter 12 PubChem: Integrated Platform of Small Molecules and Biological Activities”. Annual Reports in Computational Chemistry. 4: 217—241. doi:10.1016/S1574-1400(08)00012-1.
- ^ Harris, Daniel C. (2010). Quantitative Chemical Analysis (8th international изд.). New York: W. H. Freeman. стр. AP14. ISBN 978-1-4292-6309-2.
- ^ „Hydrofluoric Acid”. PubChem. National Institute of Health. Приступљено 12. 10. 2017.
- ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. (1984). Chemistry of the Elements. Oxford: Pergamon. стр. 921. ISBN 0-08-022057-6. doi:10.1002/crat.2170200510.
- ^ а б в г Aigueperse, J. et al. (2005) "Fluorine Compounds, Inorganic" in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, . doi:10.1002/14356007.a11_307. Недостаје или је празан параметар
|title=(помоћ) - ^ Ayotte, P; Hébert, M; Marchand, P (2005). „Why is fluorovodonična kiselina a weak acid?”. J. Chem. Phys. 123 (18): 184501. PMID 16292908. doi:10.1063/1.2090259.
- ^ Hyman, Herbert H.; Kilpatrick, Martin; Katz, Joseph J. (jul 1957). „The Hammett Acidity Function H0 for Hydrofluoric Acid Solutions”. J. Am. Chem. Soc. 79 (14): 3668—3671. doi:10.1021/ja01571a016. Contribution from the Chemistry Division, Argonne National Laboratory, and the Department of Chemistry, Illinois Institute of Technology.
- ^ а б в г д „CDC – The Emergency Response Safety and Health Database: Systemic Agent: HYDROGEN FLUORIDE/ HYDROFLUORIC ACID – NIOSH”. www.cdc.gov. Приступљено 4. 12. 2015.
- ^ Powers, John M. and Sakaguchi, Ronald L. Craig's Restorative Dental Materials, 12th ed., Mosby. 2006. ISBN 978-0-323-03606-1.
- ^ Strachan, John (januar 1999). „A deadly rinse: The dangers of fluorovodonična kiselina”. Professional Carwashing & Detailing. 23 (1). Архивирано из оригинала 25. 4. 2012. г.
- ^ Edwards, D. (1982). „Fragmentary non-vascular plant microfossils from the late Silurian of Wales”. Botanical Journal of the Linnean Society. 84 (3): 223—256. doi:10.1111/j.1095-8339.1982.tb00536.x.
- ^ а б Yamashita M, Yamashita M, Suzuki M, Hirai H, Kajigaya H (2001). „Ionophoretic delivery of calcium for experimental fluorovodonična kiselina burns”. Crit. Care Med. 29 (8): 1575—8. PMID 11505130. doi:10.1097/00003246-200108000-00013.
- ^ „CDC – NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards – Hydrogen fluoride”. www.cdc.gov. Приступљено 28. 11. 2015.
- ^ а б „Recommended Medical Treatment for Hydrofluoric Acid Exposure” (PDF). Honeywell Specialty Materials. Архивирано из оригинала (PDF) 25. 3. 2009. г. Приступљено 6. 5. 2009.
- ^ Hoffman, Robert S. (2007). Goldfrank's Manual of Toxicologic Emergencies. New York: McGraw-Hill Professional. стр. 1333. ISBN 978-0-07-150957-2..
- ^ el Saadi MS, Hall AH, Hall PK, Riggs BS, Augenstein WL, Rumack BH (1989). „Fluorovodonična kiselina dermal exposure”. Vet Hum Toxicol. 31 (3): 243—7. PMID 2741315.
- ^ Roblin I, Urban M, Flicoteau D, Martin C, Pradeau D (2006). „Topical treatment of experimental fluorovodonična kiselina skin burns by 2.5% calcium gluconate”. J Burn Care Res. 27 (6): 889—94. PMID 17091088. doi:10.1097/01.BCR.0000245767.54278.09.
- ^ „Calcium Gluconate Gel as an Antidote to HF Acid Burns”. Northwestern University. Архивирано из оригинала 8. 4. 2009. г. Приступљено 1. 10. 2012.
- ^ Hultén P, Höjer J, Ludwigs U, Janson A (2004). „Hexafluorine vs. standard decontamination to reduce systemic toxicity after dermal exposure to fluorovodonična kiselina”. J. Toxicol. Clin. Toxicol. 42 (4): 355—61. PMID 15461243. doi:10.1081/CLT-120039541.
- ^ „News & Views”. Chemical Health and Safety. 12 (5): 35—37. 2005. doi:10.1016/j.chs.2005.07.007.
- ^ Siegel DC, Heard JM (mart 1992). „Intra-arterial calcium infusion for fluorovodonična kiselina burns”. Aviat Space Environ Med. 63 (3): 206—11. PMID 1567323.
- ^ Koch, Ernst-Christian (2002). „Metal-Fluorocarbon-Pyrolants IV: Thermochemical and Combustion Behaviour of Magnesium/Teflon/Viton (MTV)”. Propellants, Explosives, Pyrotechnics. 27 (6): 340—351. doi:10.1002/prep.200290004.
- ^ Chauviere, Matt; Zierold, Dustin (17. 9. 2011). „Hydrogen Fluoride Inhalation Injury from a Fire Suppression System”. NATO. Приступљено 22. 8. 2013.
Literatura
уреди- Hoffman, Robert S. (2007). Goldfrank's Manual of Toxicologic Emergencies. New York: McGraw-Hill Professional. стр. 1333. ISBN 978-0-07-150957-2..</ref> U nekim slučajevima, izlaganje može da dovede do hipokalcemije. Stoga se izlaganje fluorovodoničnoj kiselini obično tretira sa kalcijum glukonatom, izvorom Ca2+ koji odvaja fluoridne jone. HF hemijske opekotine se mogu tretirati vodenim ispiranjem i 2,5% gelom kalcijum glukonata<ref name="pmid2741315">el Saadi MS, Hall AH, Hall PK, Riggs BS, Augenstein WL, Rumack BH (1989). „Fluorovodonična kiselina dermal exposure”. Vet Hum Toxicol. 31 (3): 243—7. PMID 2741315.
- Harris, Daniel C. (2010). Quantitative Chemical Analysis (8th international изд.). New York: W. H. Freeman. стр. AP14. ISBN 978-1-4292-6309-2.
- Henri A. Favre; Warren H. Powell, ур. (2014). Nomenclature of Organic Chemistry: IUPAC Recommendations and Preferred Names 2013. Cambridge: The Royal Society of Chemistry. стр. 131.
