L' acido fluoridrico (HF) è una soluzione acquosa in cui è disciolto acido fluoridrico. Questo acido è ottenuto principalmente dalla reazione dell'acido solforico concentrato con il minerale fluorite (CaF 2 ). Il minerale viene degradato dall'azione dell'acido e l'acqua rimanente dissolve i gas fluorurati di idrogeno.
Il prodotto puro, cioè l'acido fluoridrico anidro, può essere distillato da questa stessa acqua acida. A seconda delle quantità di gas disciolto si ottengono concentrazioni differenti e, quindi, diversi prodotti di acido fluoridrico disponibili sul mercato.
Ad una concentrazione inferiore al 40%, ha un aspetto cristallino indistinguibile dall'acqua, ma a concentrazioni più elevate emette vapori di acido fluoridrico bianco. L'acido fluoridrico è noto come una delle sostanze chimiche più aggressive e pericolose.
È in grado di "mangiare" quasi tutti i materiali con cui viene a contatto: dal vetro, alla ceramica e ai metalli, alle rocce e al cemento. In quale contenitore viene quindi immagazzinato? In bottiglie di plastica, polimeri sintetici inerti alla loro azione.
Formula
La formula dell'idrogeno fluoruro è HF, ma quella dell'acido fluoridrico è rappresentata in un mezzo acquoso, HF (aq), per differenziarsi dal primo.
Pertanto, l'acido fluoridrico può essere considerato come l'idrato del fluoruro di idrogeno, e questa è la sua anidride.
Struttura
Ogni acido nell'acqua ha la capacità di generare ioni in una reazione di equilibrio. Nel caso dell'acido fluoridrico, si stima che la coppia di ioni H 3 O + e F - esista in una soluzione .
L'anione F - probabilmente forma un legame idrogeno molto forte con uno degli idrogeni nel catione (FHO + -H 2 ). Questo spiega perché l'acido fluoridrico è un acido Bronsted debole (donatore di protoni, H + ), nonostante la sua reattività elevata e pericolosa; cioè in acqua non rilascia tanto H + rispetto ad altri acidi (HCl, HBr o HI).
Tuttavia, nell'acido fluoridrico concentrato le interazioni tra le molecole di acido fluoridrico sono sufficientemente efficaci da consentire loro di fuoriuscire nella fase gassosa.
Cioè, all'interno dell'acqua possono interagire come se fossero in anidride liquida, formando così legami idrogeno tra di loro. Questi legami idrogeno possono essere assimilati come catene quasi lineari (HFHFHF-…) circondate dall'acqua.
Nell'immagine sopra, la coppia di elettroni non condivisa orientata nella direzione opposta del legame (HF :) interagisce con un'altra molecola HF per assemblare la catena.
Proprietà
Poiché l'acido fluoridrico è una soluzione acquosa, le sue proprietà dipendono dalla concentrazione dell'anidride disciolta in acqua. L'HF è molto solubile in acqua ed è igroscopico, essendo in grado di produrre una varietà di soluzioni: da molto concentrate (fumose e con toni gialli) a molto diluite.
Al diminuire della sua concentrazione, l'HF (ac) assume proprietà più simili all'acqua pura rispetto a quelle dell'anidride. Tuttavia, i legami idrogeno HFH sono più forti di quelli dell'acqua, H 2 O-HOH.
Entrambi coesistono in armonia nelle soluzioni, elevando i punti di ebollizione (fino a 105ºC). Allo stesso modo, le densità aumentano man mano che si dissolve più anidride HF. Altrimenti, tutte le soluzioni HF (ac) hanno odori forti e irritanti e sono incolori.
Reattività
Allora a cosa è dovuto il comportamento corrosivo dell'acido fluoridrico? La risposta sta nel legame HF e nella capacità dell'atomo di fluoro di formare legami covalenti molto stabili.
Il fluoro è un atomo molto piccolo ed elettronegativo, è un potente acido di Lewis. Cioè, si separa dall'idrogeno per legarsi a specie che gli offrono più elettroni a un basso costo energetico. Ad esempio, queste specie possono essere metalli, come il silicio presente nei vetri.
SiO 2 + 4 HF → SiF 4 (g) + 2 H 2 O
SiO 2 + 6 HF → H 2 SiF 6 + 2 H 2 O
Se l'energia di dissociazione del legame HF è alta (574 kJ / mol), perché si rompe nelle reazioni? La risposta ha sfumature cinetiche, strutturali ed energetiche. In generale, meno reattivo è il prodotto risultante, più ne favorisce la formazione.
Cosa succede alla F - nell'acqua? In soluzioni concentrate di acido fluoridrico un'altra molecola HF può legarsi a idrogeno con la F - della coppia.
Ciò si traduce nella generazione dello ione difluoruro - , che è estremamente acido. Ecco perché qualsiasi contatto fisico con esso è estremamente dannoso. La minima esposizione può innescare danni infiniti al corpo.
Esistono molti standard e protocolli di sicurezza per la sua corretta manipolazione, evitando così potenziali incidenti a chi opera con questo acido.
applicazioni
È un composto con numerose applicazioni nell'industria, nella ricerca e negli affari dei consumatori.
- L'acido fluoridrico genera derivati organici che intervengono nel processo di purificazione dell'alluminio.
- Viene utilizzato nella separazione degli isotopi di uranio, come nel caso dell'esafluoruro di uranio (UF 6 ). Allo stesso modo, viene utilizzato nell'estrazione, lavorazione e raffinazione di metalli, rocce e oli, anche per l'inibizione della crescita e la rimozione della muffa.
- Le proprietà corrosive dell'acido sono state utilizzate per intagliare e incidere i cristalli, soprattutto quelli smerigliati, utilizzando la tecnica dell'acquaforte.
- Viene utilizzato nella produzione di semiconduttori in silicone, con molteplici usi nello sviluppo dell'informatica e della tecnologia dell'informazione, responsabile dello sviluppo umano.
- Viene utilizzato nell'industria automobilistica come detergente, essendo utilizzato come antimuffa sulla ceramica.
- Oltre a servire come intermedio in alcune reazioni chimiche, l'acido fluoridrico viene utilizzato in alcuni scambiatori di ioni coinvolti nella purificazione di metalli e sostanze più complesse.
- Partecipa alla lavorazione del petrolio e dei suoi derivati, che ha permesso di ottenere solventi da utilizzare nella fabbricazione di prodotti per la pulizia e la rimozione dei grassi.
- Viene utilizzato nella generazione di agenti per galvanica e trattamento superficiale.
- I consumatori utilizzano numerosi prodotti in cui l'acido fluoridrico ha partecipato alla loro elaborazione; ad esempio, alcuni necessari per la cura dell'auto, prodotti per la pulizia dei mobili, componenti elettrici ed elettronici e combustibili, tra gli altri prodotti.
Riferimenti
- PubChem. (2018). Acido fluoridrico. Estratto il 3 aprile 2018 da: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Kat Day. (16 aprile 2013). L'acido che mangia davvero tutto. Estratto il 3 aprile 2018 da: Cronicleflask.com
- Wikipedia. (28 marzo 2018). Acido fluoridrico. Estratto il 3 aprile 2018 da: en.wikipedia.org.
- Shiver & Atkins. (2008). Chimica inorganica. (4a ed., Pagine 129, 207-249, 349, 407). Mc Graw Hill.
- Acido fluoridrico. Musc. Medical University of South Carolina. Estratto il 3 aprile 2018 da: Academicdepartments.musc.edu