Плавікова кислота. Властивості. Застосування

НЕЗВИЧАЙНА СЕРЕД КИСЛОТ

Багатий радянський Урал. У надрах його гір безліч різноманітних корисних копалин. Праворуч річки Міас, що протікає по Златоустинському округу Уральської області, тягнуться невисокі Ільменські гори. Природа створила в Ільменських горах своєрідну комору рідкісних мінералів: топазу, ільменіту та інших. Немов квіти навесні, сяють на сонці різнокольорові кристали плавикового шпату - мінералу, що має найрізноманітнішу забарвлення. У його кристалах представлений весь спектр кольорів – від червоного до фіолетового. Але плавиковий шпат чудовий не лише багатством розмальовки. З нього шляхом обробки концентрованою сірчаною кислотою одержують чудову речовину - фтористий водень, водний розчинякого називається плавиковою кислотою.

Плавікова кислота має властивості, яких немає в інших кислот. Усі кислоти зазвичай зберігають у скляній тарі. Але варто потрапити тільки невеликій краплі плавикової кислоти на стінку скляного посуду, як на ній негайно утворюється глибока раковина, а при більш менш тривалій дії і отвір.

Плавикова кислота легко роз'їдає скло, тому її зазвичай зберігають у ебонітових, свинцевих або в покритих шаром парафіну скляних судинах.

Властивістю плавикової кислоти роз'їдати скло користуються при обробці скляних виробівНайтонші візерунки та найрізноманітніші малюнки наносять на скло за допомогою фтористого водню або його водного розчину - плавикової кислоти. Для цього поверхню скла покривають. тонким шаромпарафіну, на якому гострим предметом роблять потрібний напис або малюнок, після чого поверхню змочують плавиковою кислотою або поміщають струм газоподібного фтористого водню. При обробці скла плавикової кислотою малюнок виходить прозорий, а при використанні газоподібного водню фтористого - матовий.

Плавикова кислота використовується при поліруванні скла для видалення нерівностей на поверхні скляних виробів. Поверхня скла при цьому ретельно шліфують і потім поміщають у розчин, що складається з суміші сірчаної та плавикової кислот.

Безводний фтористий водень - рідина з температурою кипіння +19,5 ° С і температурою замерзання - 92 С. Це дуже сильний осушуючий засіб. Немає таких хімічних сполук, які не можна було б відпити за допомогою фтористого водню, відокремити воду від плавикової кислоти між лише електролізом.

Безводний фтористий водень – сильна кислота. Однак водний розчин його - плавикова кислота - не може бути віднесений до класу сильних кислот - це особливість, що не зустрічається в жодній з інших кислот.

Дуже цінною властивістю фтористого водню, завдяки якому він знайшов собі широке застосуванняу промисловості, є різко виражена каталізуюча - прискорююча - дія його на багато хімічні реакції. З процесів, що каталізуються фтористим воднем, найважливішим є хімічний процес переробки вуглеводнів при отриманні моторного палива.

Незвичайні властивості плавикової кислоти надає хімічний елементфтор, що входить до її складу Окислювальна здатність фтору набагато вища, ніж у кисню. Горючі матеріали - дерево, гума та інші - при внесенні їх у г.тмосферу фтору негайно спалахують і згоряють Фтор взаємодіє майже з усіма металами за нормальної температури; виняток становлять лише золото, платина. Але при нагріванні та ені вступають з ним у реакцію. Фтор окислює навіть кисень. З усіх елементів, що зустрічаються на землі, фтор

Інженер А. СЕРЕГІН Рис. І. СМОЛЬЯНІНОВА

Будова атома фтору

И39Ч8 ПРО С N О В

дає найбільшу здатність вступати у хімічні реакції. Тому й назва йому дано від грецького слова «фторос», що по-грецьки означає «руйнівний».

У чистому виглядіфтор був отриманий в 1886 французьким хіміком Муассаном при електролізі плавикової кислоти.

Фтор - це газ жовтозеленого кольору, він перетворюється на рідину при температурі - 187,9°С, а в тверде тіло-■ при температурі - 223°С. Газоподібний фтор важчий за повітря в 1,31 рази.

Практична цінність тієї чи іншої речовини обумовлюється чималою мірою її поширеністю та доступністю. Фтор не рідкісний елемент землі. У земної кориу вигляді різних солей фтору міститься близько 0,078 ®/». Це приблизно стільки ж. скільки є таких елементів, як азот, вуглець, марганець, хром та фосфор. За поширеністю фтор займає тринадцяте місце серед інших елементів.

Зі сполук фтору, що зустрічаються в земній корі, найважливішим є вже відомий нам мінерал - плавиковий шпат - флюорит.

Фтор входить до складу рослин та тварин організмів. Листя рослин містить від 3 до 14 мг фтору на 1 г сухої ваги. У зубах та волоссі людини вміст фтору коливається від 100 до 180 мг на 100 г.

Значна кількість фтору містить природні води. Морська вода має у вигляді розчинних у воді фтористих солей близько 0,3 мг фтору на літр. Отже, з однієї тонни морської водиможна одержати 0,3 г чистого фтору.

З'єднання фтору нині знаходять широке застосування у наукових лабораторіях й у промислових підприємствах.

З'ЄДНАННЯ ФТОРА - БУДІВЕЛЬНИЙ МАТЕРІАЛ

Органічні речовини грають величезну роль життя людини. Вони використовуються як паливо та їжа (нафта, торф, кам'яне вугілля, плоди та злаки рослин, тваринні жири і т. д.) і як будівельний матеріал (деревина, тканини, каучук, штучні пластичні матеріали та інші). І якщо висока здатністьорганічних сполук вступати в хімічні реакції, зокрема їх легка окислюваність, вигідна при вживанні їх як поживних речовинта палива, то такі властивості для будівельного матеріалу небажані, тому що від окислення дерев'яні виробируйнуються, старіють, вицвітають тканини тощо.

Але варто лише у вуглеводнів замістити атоми водню, що входять до складу їх молекул, на атоми фтору, як утворені сполуки - фтороуг-лероди, залишаючись спорідненими органічних сполук, набувають не властиві цим сполук якості. Фторовуглеці, а також мінеральні фтористі сполуки зовсім не схильні до окислення. Ойї не можуть служити їжею комах і бактерій, внаслідок чого предмети, виготовлені з фторвмісних сполук або просочені ними, недоступні гниття і шкідливій дії комах, що особливо важливо для будівельних матеріалів.

Для просочення дерева широко застосовується стотзистий натрій. Він оберігає деревину від ураження грибком. Розчином фтористого натрію просочують залізничні шпали, телеграфні стовпи та інші будівельні вироби. Термін служби деревини, обробленої фтористим натрієм, збільшується у кілька разів.

Фторовуглеці за хімічною інертністю наближаються до благородних газів. Така стійкість дозволяє їх використовувати як матеріал для хімічної апаратури.

Відомо, що мінеральні олії, що застосовуються для змащення різних механізмів, втрачають змащувальні властивості при підвищених температурах, внаслідок чого

Реакція йде із виділенням газоподібного фториду кремнію (SiF 4):

Неможливо розібрати вираз (виконуваний файл texvcНЕ знайдений; Math/README - довідку з налаштування.): \mathsf(Na_2O \cdot CaO \cdot 6SiO_2 + 28HF \rightarrow Na_2SiF_6 + CaSiF_6 + 4SiF_4\uparrow + 14H_2O) .

Реагує з багатьма металами з утворенням фторидів (свинець не розчиняється в плавикової кислоті, так як на його поверхні утворюється нерозчинний фторид PbF 2 ; платина , паладій і золото також не розчиняються), не діє на парафін , який використовують при зберіганні цієї кислоти.

Технічна плавикова кислота

Технічна плавикова кислота зазвичай містить ряд домішок - Fe, Rb, As, кремнефторістоводневу кислоту Н 2 SiF 6 , SO 2 та ін.

Для грубого очищення її переганяють в апаратах із платини чи свинцю, відкидаючи перші порції дистиляту.

Для отримання чистішої кислоти технічну кислоту переводять у гідрофторид калію , потім розкладають його нагріванням, розчиняючи фтористий водень у дистильованій воді.

Міцна плавикова кислота (більше 60% HF) може зберігатися та транспортуватися у сталевих ємностях. Для зберігання плавикової кислоти та роботи з нею в лабораторних умовнайбільш зручні судини з тефлону, поліетилену та інших пластмас.

Застосування

Великий споживач фтороводородної кислоти - алюмінієва промисловість.

• Розчин фтороводню застосовується для прозорого травлення силікатного скла (наприклад – нанесення написів – для цього скло покривають парафіном, прорізаючи отвори для травлення). Матове травлення одержують у парах фтороводню.

• Для травлення кремнію в напівпровідникової промисловості.

• У складі травильних, травильно-полірувальних сумішей, розчинів для електрохімічної обробки нержавіючої сталі та спеціальних сплавів.

• Одержання фторидів, кремнефторидів та борфторидів, фторорганічних сполук, а також відповідних кислот (кремнефтороводородна кислота та борфтороводородна кислота), синтетичних мастил та пластичних мас.

• Для розчинення силікатів при різного родуаналізи.
• В процесі алкілування, в якості каталізатора реакції ізобутану і олефіну .

Токсичні властивості

Має виражений ефект при вдиханні, подразнюючу дію на шкіру і слизові оболонки очей (викликає хворобливі опіки та виразки); шкірно-резорбтивною, ембріотропною, мутагенною та кумулятивною дією. Їй присвоєно другий клас небезпеки для довкілля; чистий фтороводород також належить до другого класу небезпеки.

При попаданні на шкіру в перший момент не викликає сильного болю, легко і непомітно всмоктується, але через короткий часвикликає набряк, біль, хімічний опік та загальнотоксичну дію. Симптоми від впливу слабо концентрованих розчинів можуть з'явитися через добу і навіть після попадання їх на шкіру.

При попаданні в кров через шкіру зв'язує кальцій крові та може спричинити порушення серцевої діяльності. Опіки площею понад 160 см 2 небезпечні можливими системними токсичними проявами.

Токсичність плавикової кислоти та її розчинних солей імовірно пояснюється здатністю вільних іонів фтору пов'язувати біологічно важливі іони кальцію та магнію в нерозчинні солі (див. отруєння фторидами (англ.)). Тому для лікування наслідків впливу плавикової кислоти часто використовують глюконат кальцію як джерело іонів Ca 2+ . Постраждалі ділянки при опіках плавикової кислоти промиваються водою і обробляються 2,5% гелем глюконату кальцію. Тим не менш, оскільки кислота проникає крізь шкіру, простого промивання недостатньо і необхідне звернення до лікаря для лікування. Високу ефективністьпоказали внутрішньоартеріальні інфузії хлориду кальцію.

Гранично допустима концентрація (ГДК) плавикової кислоти:

Плавікова кислота. Властивості. Застосування

Що таке плавикова кислота. Молекула плавикової (фтороводородної) кислоти складається з атома водню та атома фтору, тому хімічна формула плавикової кислоти - HF.

Будучи розчином газоподібного фтористого водню у воді,плавикова кислота є їдкою безбарвною прозорою рідиною з різким запахом. Ця кислота неорганічна, з високим рівнемхімічної активності Виходить вона, в основному, в результаті реакції флюориту кальцію з сірчаною кислотою в печах (шнекових і трубчастих обертових) при температурі 120-180 0 С. У лабораторних умовах її можна отримати при термічному розкладі гідрофторидів.

Властивості плавикової кислоти. Вона є кислотою середньої сили, що володіє особливими хімічними властивостями. Взаємодіючи із водою, виділяє багато тепла. Дуже швидко випаровується. Точка замерзання води значно знижується навіть за невеликої її домішки. Її можна змішувати не лише з водою, а й з іншими кислотами. Вонамає здатність взаємодіяти з багатьма елементами і розчиняти багато неорганічні речовини, у тому числі скло. Входить у реакцію з більшістю металів. Деякі метали вона розчиняє із заснуванням фторидів. Не розчиняються в ній свинець, золото, паладій та платина. Немає взаємодії у неї з пластмасами, парафіном, каучуковими матеріалами.

Плавікова кислота застосовується у різних галузях промисловості, у тому числі в таких, як гірничодобувна, нафтохімічна, хімічна, біохімічна, металургія (чорна та кольорова), мікроелектроніка та інших. Вона використовується у виробництві напівпровідників, алюмінію, фтористих з'єднань і фтору чистого, різних хімічних реагентів, фігурних виробів зі скла, оздоблювальних та будівельних матеріалів та різних побутових предметів, в обробці різних матеріалів, що використовують у промисловості, для дезінфекції та очищення води, а також у різних інших виробничих сферах.

Застосовувати плавикову кислоту необхідно з обережністю, використовуючи засоби індивідуального захисту(щільно прилеглі до шкіри окуляри, гумові рукавички, захисний одяг, респіратор) і дотримуючись правил техніки безпеки. Будучи дуже агресивною рідиною, з насиченими парамивона небезпечна для людини. При попаданні на шкіру та слизові людини вонаруйнує їх, залишаючи опіки. Цією кислотою та її парами запускаються мутагенні процеси у крові людини.

Плавікова кислота у стоматології застосовується порівняно недавно.У минулому для зубопротезування застосовувалися традиційні стоматологічні цементи. Від міцності керамічного каркаса тоді залежала і міцність протезів. Після появи нових методів кріплення кераміки ситуація змінилася докорінно. У 1983 році було розроблено та впроваджено метод травлення поверхні стоматологічної кераміки плавиковою кислотою. При такій обробці, площа склеювання збільшується за рахунок того, що поверхня стає шорсткою. В результаті створюється дуже міцне склеювання приведених в контакт різнорідних поверхонь.

Для зберігання плавикової кислоти не можна використовувати ємності з силікатних матеріалів і неорганічного скла, так як вона роз'їдає ці матеріали. плавикової кислоти).

Купити плавикову кислоту в Україні. на вигідних умовах із швидкою доставкою по всій Україні можна у магазині «Хімелемент».

Плавікова кислота (фтороводородна кислота) - водний розчин фтороводню (HF). Промисловістю випускається у вигляді 40% (частіше), а також 50% та 72% розчинів. Назва «плавикова кислота» походить від плавикового шпату, з якого одержують фтороводород.
Фізичні властивості
Розчинення фтористого водню у питній воді супроводжується досить значним виділенням тепла (59 кДж/моль). Характерно для нього утворення азеотропної суміші, що містить 38,3 % НF і киплячої при 112 °C (за іншими даними 37,5 % і т. кип. 109 °C). Така азеотропна суміш виходить зрештою при перегонці як міцної, так і розведеної кислоти.

При низьких температурахфтористий водень утворює нестійкі сполуки з водою складу Н2О·НF, Н2О·2НF та Н2О·4НF. Найбільш стійке з них перше (т. пл. 35 ° C), яке слід розглядати як фторид оксонію - [Н3O]F. Друге є гідрофторидом оксонію [Н3O].
Хімічні властивості
Це кислота середньої сили (константа дисоціації становить 6,8 104, ступінь дисоціації 0,1 н. розчину 9%). Як і фтороводород, вона роз'їдає скло та інші силікатні матеріали, тому плавикову кислоту зберігають та транспортують у поліетиленовій тарі.

Реакція йде за рівнянням: SiO2 + 4HF SiF4 + 2H2O

із виділенням газоподібного фториду кремнію (SiF4).

Реагує з багатьма металами з утворенням фторидів (свинець не розчиняється у плавикової кислоті, оскільки на поверхні його утворюється нерозчинний фторид PbF2; платина і золото також не розчиняються), не діє на парафін, який використовують при зберіганні цієї кислоти.
Технічна плавикова кислота
Технічна плавикова кислота зазвичай містить ряд домішок - Fе, Рb, Аs, кременфтористоводневу кислоту (Н2SiF6, SO2) та ін.

Для грубого очищення її переганяють в апаратах із платини чи свинцю, відкидаючи перші порції дистиляту.

Для отримання чистішої кислоти технічну кислоту переводять у біфторид калію, потім розкладають його нагріванням, розчиняючи фтористий водень у дистильованій воді.

Міцна плавикова кислота (понад 60 % НF) може зберігатися та транспортуватися у сталевих ємностях. Для зберігання плавикової кислоти та роботи з нею в лабораторних умовах найбільш зручні судини з тефлону, поліетилену та інших пластмас.
Застосування
Для травлення силікатного скла (прозоре травлення в розчині, матове – у парах плавикової кислоти)
У складі травильних, травильно-полірувальних сумішей, розчинів для електрохімічної обробки. нержавіючої сталіта спеціальних сплавів
Одержання фторидів, кремнефторидів та борфторидів, а також відповідних кислот (кремнефтористоводнева кислота та борфтористоводнева кислота).

Токсичні властивості
Плавікова кислота сильно отруйна. Має слабку наркотичну дію. Можливі гострі та хронічні отруєнняіз зміною крові та кровотворних органів, органів травної системи, набряк легенів.

Має виражену інгаляційну дію, подразнюючу дію на шкіру і слизові оболонки очей (викликає хворобливі опіки та виразки); шкірно-резорбтивним, ембріотропним, мутагенним та кумулятивною дією. Їй надано другий клас небезпеки для навколишнього середовища.

При попаданні на шкіру в перший момент не викликає сильного болю, легко і непомітно всмоктується, але через короткий час викликає набряк, біль, хімічний опік та загальнотоксичну дію.

Гранично допустима концентрація (ГДК) плавикової кислоти:

Застосування
Розчин фтороводню застосовується для прозорого травлення скла (наприклад нанесення написів, для цього скло покривають парафіном, прорізаючи отвори для травлення). Матове травлення одержують у парах фтороводню.

Великий споживач фтористоводневої кислоти – алюмінієва промисловість.

Крім того, плавикову кислоту використовують:

Для травлення кремнію в напівпровідниковій промисловості

У складах для травлення чавуну та нержавіючих сталей.

Для отримання фторорганічних сполук, неорганічних фторидів, синтетичних мастил та пластичних мас

Для розчинення силікатів при різноманітних аналізах.