Фтористый водород код вещества

Водород фтористый: характеристики и применение

Образование 9 октября 2016

Среди соединений галогенов – элементов 7 группы главной подгруппы периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева — большое практическое значение имеет водород фтористый.

Наряду с другими галогеноводородами, он используется в различных отраслях народного хозяйства: для получения фторсодержащих пластмасс, плавиковой кислоты и её солей.

В данной работе мы изучим строение молекулы, физические и химические свойства этого вещества и рассмотрим области его применения.

История открытия

В 17 веке К. Шванквард провел опыт с минералом плавиковым шпатом и сульфатной кислотой. Ученый обнаружил, что в процессе реакции выделяется газ, который начал разрушать пластинку из стекла, прикрывающую пробирку со смесью реагентов. Это газообразное соединение получило название фтористый водород.

Плавиковая кислота была получена в 19 столетии Гей-Люссаком из того же сырья: флюорита и серной кислоты.

Ампер своими опытами доказал, что по строению молекулы HF аналогичен хлороводороду. Это касается также водных растворов этих галогеноводородов.

Отличия касаются силы кислот: плавиковая – слабая, а хлоридная – сильная.

Физические свойства

Газ с химической формулой HF имеет резкий характерный запах, бесцветен, немного легче воздуха. В ряду галогеноводородов HI- HBr- HCl- температуры кипения и плавления меняются плавно, а при переходе к HF резко увеличиваются.

Объяснение этого явления следующее: молекулярный водород фтористый образует ассоциаты (группы нейтральных частиц, между которыми возникают водородные связи).

При нагревании выше 25 оС эти комплексы постепенно разлагаются, и при температуре около 90 оС водород фтористый состоит из молекул HF.

Как добывают фторгидрид

Способы получения вещества не в лабораторных условиях, о которых мы уже упоминали, а в промышленности, практически нечем между собой не отличаются: реагентами являются все тот же плавиковый шпат (флюорит) и сульфатная кислота.

Минерал, залежи которого расположены в Приморье, Забайкалье, Мексике, США, сначала обогащают методом флотации, а затем используют в технологическом процессе получения HF, который осуществляют в специальных стальных печах.

В них загружают руду и смешивают с сульфатной кислотой. Обогащенная руда содержит 55-60 % флюорита. Стенки печи выложены свинцовыми листами, улавливающими фтористый водород. Его очищают в промывочной колонне, охлаждают, а затем конденсируют.

Чтобы получить водород фтористый, используют вращающиеся печи, косвенно обогревающиеся электричеством. Массовая доля HF на выходе составляет приблизительно 0,98, но процесс имеет свои недостатки.

Он достаточно длительный и требует большого расхода сульфатной кислоты.

Полярность молекул HF

Безводный фтористый водород состоит из частиц, имеющих способность связываться между собой и образовывать агрегаты. Объясняется это внутренним строением молекулы.

Между атомами водорода и фтора возникает сильная химическая связь, называемая полярной ковалентной. Она представлена общей электронной парой, смещенной к более электроотрицательному атому фтора.

Вследствие этого молекулы фторгидрида становятся полярными и имеют вид диполей.

Между ними возникают силы электростатического притяжения, что и приводит к появлению ассоциатов. Длина химической связи между атомами водорода и фтора составляет 92 нм, а её энергия равна 42 кДж/моль. Как в газообразном, так и в жидком состоянии вещество состоит из полимерной смеси вида H2F2, H4F4.

Химические свойства

Безводный фтористый водород имеет способность ко взаимодействию с солями карбонатной, силикатной, нитритной и сульфидной кислот. Проявляя окислительные свойства, HF восстанавливает вышеперечисленные соединения до углекислого газа, четырехфтористого кремния, сероводорода и оксидов азота.

Водный 40 % раствор фтороводорода разрушает бетон, стекло, кожу, каучук, а также взаимодействует с некоторыми оксидами, например с Cu2O. В продуктах обнаруживается свободная медь, фторид меди и вода.

Есть группа веществ, с которыми HF не реагирует, например, тяжелые металлы, а также магний, железо, алюминий, никель.

Водный раствор фтороводорода

Он имеет название плавиковая кислота и используется в виде 40 % и 72 % растворов. Водород фтористый, характеристика химических свойств которого зависит от его концентрации, неограниченно растворяется в воде.

При этом выделяется тепло, что характеризует этот процесс как экзотермический. Являясь кислотой средней силы, водный раствор HF взаимодействует с металлами (реакция замещения). Образуются соли – фториды — и выделяется водород.

Не реагируют с плавиковой кислотой пассивные металлы – платина и золото, а также свинец. Кислота пассивирует его, то есть образует на поверхности металла защитную пленку, состоящую из нерастворимого фторида свинца.

Он хранится в полиэтиленовых или тефлоновых емкостях, а многотоннажная плавиковая кислота перевозится в стальных цистернах.

Роль плавиковой кислоты в народном хозяйстве

Раствор фтороводорода применяют для производства борфторида аммония, являющегося компонентом флюсов в черной и цветной металлургии.

Также его используют в процессе электролиза для получения чистого бора. Плавиковая кислота применяется в производстве кремнефторидов, например, такого как Na2SiF6.

Его используют для получения цементов и эмалей, устойчивых к действию минеральных кислот.

Флюаты придают строительным материалам водонепроницаемые свойства. В процессе их применения нужно соблюдать осторожность, так как все кремнефториды токсичны. Водный раствор HF используют также и в производстве синтетических смазочных масел.

В отличие от минеральных, они сохраняют вязкость и образуют защитную пленку на поверхности рабочих частей: компрессоров, редукторов, подшипников как при высоких, так и при низких температурах.

Большое значение имеет водный фтористый водород в травлении (матировании) стекла, а также в полупроводниковой промышленности, где он используется для травления кремния.

Фторсодержащие пластмассы

Наиболее востребованным из них является тефлон (фторопласт – 4). Он был открыт совершенно случайно.

Химик-органик Рой Планкетт, занимавшийся синтезом фреонов, обнаружил в баллонах с газообразным четерыххлористым этиленом, хранящимся при аномально низкой температуре, не газ, а белый порошок, жирный на ощупь. Оказалось, что при высоком давлении и низкой температуре тетрафторэтилен полимеризовался.

Это реакция привела к образованию новой пластической массы. Впоследствии её назвали тефлоном. Он обладает исключительной тепло- и морозоустойчивостью. Тефлоновые покрытия с успехом применяют в пищевой, химической промышленности, при производстве посуды с антипригарными свойствами.

Это очень важно для оборудования, используемого в технологических процессах получения нитратной и сульфатной кислот, гидроксида аммония, едкого натра.

Фторопласты могут содержать дополнительные компоненты – модификаторы, такие как стекловолокно или металлы, вследствие чего они меняют свои свойства, например, повышают термостойкость и износоустойчивость.

Диссоциация фтористого водорода

Ранее мы упоминали, что в молекулах HF образуется прочная ковалентная связь, кроме того, сами они способны объединяться в агрегаты, образовывая водородные связи.

Именно поэтому фтороводород имеет низкую степень диссоциации и плохо расщепляется в водном растворе на ионы. Плавиковая кислота является более слабой, чем хлоридная или бромидная.

Константа диссоциации водного раствора фтороводорода составляет 7х10-4, что подтверждает тот факт, что в её растворе находится большое количество недиссоциированных молекул и отмечается низкое содержание ионов водорода и фтора.

Чем опасен фторгидрид

Нужно отметить, что токсичным является как газообразный, так и жидкий фтористый водород. Код вещества – 0342. Плавиковая кислота обладает также и наркотическими свойствами. На её влиянии на организм человека мы остановимся чуть позже.

В классификаторе это вещество, так же как и безводный фторгидрид, находится во втором классе опасности. Это объясняется, прежде всего, способностью соединений фтора легко воспламеняться.

В частности, это свойство особенно проявляется у такого соединения, как газообразный водород фтористый, пожаровзрывоопасность которого особенно велика.

Зачем определяют уровень фтороводорода в воздухе

В промышленном производстве HF, получаемого из плавикового шпата и серной кислоты, возможны потери газообразного продукта, пары которого попадают в атмосферу.

Напомним, что фтористый водород (класс опасности которого – второй) – вещество высокотоксичное и требует постоянного измерения его концентрации.

В промышленных выбросах содержится большое количество вредных и потенциально опасных химических веществ, прежде всего оксидов азота и серы, сульфидов тяжелых металлов, а также газообразных галогеноводородов.

Среди них большая доля приходится на фтористый водород, ПДК которого в атмосферном воздухе составляет 0,005 мг/м3 в пересчете на фтор в сутки. Для заводских участков, где находятся барабанные печи, предельно допустимая концентрация (ПДК) должна составлять 0, 1 мг/м3.

Газоанализаторы фтористого водорода

Чтобы выяснить, какие вредные газы и в каком количестве попали в атмосферу, существуют специальные измерительные приборы.

Для обнаружения паров HF используют фотоколориметрические газоанализаторы, в которых применяют как лампы накаливания, так и полупроводниковые светодиоды в качестве источников излучения, а фотодиоды и фототранзисторы играют роль фотоприемников.

Определение фтористого водорода в атмосферном воздухе проводится еще и инфракрасными газоанализаторами. Они достаточно чувствительны. Молекулы HF поглощают длинноволновые излучения в интервале 1-15 мкм.

Приборы, используемые для определения токсичных отходов в атмосферном воздухе и в рабочей зоне промышленных предприятий, фиксируют колебания концентрации HF как в пределах допустимой нормы, так и в единичных экстремальных случаях (техногенные катастрофы, нарушения технологических циклов вследствие повреждений электроснабжения и т. д.). Эти функции выполняют термокондуктометрические газоанализаторы фтористого водорода. Пром. выбросы они дифференцируют на основе зависимости теплопроводности HF от состава газообразной смеси.

Вредное влияние фторгидрида на организм человека

Как безводный фтороводород, так и плавиковая кислота, являющаяся его раствором в воде, относятся ко второму классу опасности. Особенно негативно эти соединения влияют на жизненно важные системы: сердечно-сосудистую, выделительную, дыхательную, а также кожу и слизистые оболочки.

Проникновение вещества через кожу проходит незаметно и бессимптомно. Явления токсикоза могут проявиться на следующие сутки, причем они диагностируются лавинообразно, а именно: кожа изъязвляется, на поверхности слизистой глаз образуются ожоговые участки.

Ткани легких разрушаются вследствие некротического поражения альвеол. Ионы фтора, попавшие в межклеточную жидкость, далее проникают в клетки и связывают в них частицы магния и кальция, входящие в состав нервной ткани, крови, а также почечных канальцев – структур нефронов.

Источник: https://monateka.com/article/180442/

Фтороводород

фтороводородная кислота, фтороводород
Фтороводоро́д (фтористый водород, гидрофторид, фторид водорода) — бесцветный газ (при стандартных условиях) с резким запахом, при комнатной температуре существует преимущественно в виде димера H2F2, ниже 19,9°C — бесцветная подвижная жидкость. Смешивается с водой в любом отношении с образованием фтороводородной (плавиковой) кислоты. Образует с водой азеотропную смесь с концентрацией 35,4 % HF.

• 1 Строение молекулы
• 2 Свойства
  • 2.1 Физические свойства
  • 2.2 Химические свойства
• 3 Получение
• 4 Техника безопасности
• 5 Применение
• 6 Интересные факты
• 7 Литература

Строение молекулы

Молекула фтороводорода сильно полярна, μ = 0,64·10−29 Кл·м. Фтороводород в жидком и газообразном состояниях имеет большую склонность к ассоциации вследствие образования сильных водородных связей.

Энергия водородных связей FH•••FH приблизительно составляет 42 кДж/моль, а средняя степень полимеризации в газовой фазе (при температуре кипения) ≈4. Даже в газообразном состоянии фтороводород состоит из смеси полимеров H2F2, H3F3, H4F4, H5F5, H6F6.

Простые молекулы HF существуют лишь при температурах выше 90 °C. Вследствие высокой прочности связи термический распад фтороводорода становится заметным лишь выше 3500 °C (что выше температуры плавления вольфрама — самого тугоплавкого из металлов).

Для сравнения — у воды термический распад становится заметным при температурах выше 2000 °C.

В кристаллическом состоянии HF образует орторомбические кристаллы, состоящие из цепеобразных структур: угол HFH = 116 °, d(F-H) = 95 пм, d(F•••H) = 155 пм. Аналогичные зигзагообразные

цепи с углом HFH = 140°) имеют и полимеры HF, существующие в газовой фазе.

Получение

Фтор со взрывом взаимодействует с водородом даже при низких температурах и (в отличие от хлора) в темноте с образованием фтороводорода:

В промышленности фтороводород получают при взаимодействии плавикового шпата и сильных нелетучих кислот (например, серной):

Процесс проводят в стальных печах при 120—300 °C. Части установки, служащие для поглощения фтороводорода, делаются из свинца.

Техника безопасности

Фтористый водород (гидрофторид) обладает резким запахом, дымит на воздухе (вследствие образования с парами воды мелких капелек раствора) и сильно разъедает стенки дыхательных путей.

Подробнее о токсикологии фтороводорода см в ст. Плавиковая кислота.

Применение

Применяют для получения криолита, фтористых производных урана, фреонов, фторорганических веществ, матового травления силикатного стекла (плавиковую кислоту — для прозрачного травления).

Необычная растворимость биологических молекул в жидком фтороводороде без разложения (напр., белков) используется в биохимии.

Добавление в жидкий фтороводород акцепторов фтора позволяет создавать сверхкислые среды.

Интересные факты

• Известный писатель-фантаст Иван Ефремов написал повесть «Сердце змеи», в которой описал гипотетическую жизнь, образовавшуюся на планете, где основную роль в природе играет не кислород, а фтор, а вместо воды поверхность планеты покрыта океанами фтороводорода.

  На эту мысль писателя навела глубокая аналогия между свойствами воды и фтороводорода.

• Фтороводород реагирует со стеклом, поэтому он хранится в пластмассовых ёмкостях.

  При хранении фтороводорода в стеклянной посуде прибегают к покрытию стекла парафином для защиты его от фтороводорода.

Литература

• Ахметов Н. С. «Общая и неорганическая химия» М.: Высшая школа, 2001.
• Карапетьянц М. Х., Дракин С. И. Общая и неорганическая химия. М.: Химия, 1994.

фтороводород, фтороводородная кислота

Фтороводород Информацию О

Фтороводород

Фтороводород
Фтороводород Вы просматриваете субъект
Фтороводород что, Фтороводород кто, Фтороводород описание

There are excerpts from wikipedia on this article and video

Наш сайт имеет систему в функции поисковой системы. Выше: «что вы искали?»вы можете запросить все в системе с коробкой. Добро пожаловать в нашу простую, стильную и быструю поисковую систему, которую мы подготовили, чтобы предоставить вам самую точную и актуальную информацию.

Поисковая система, разработанная для вас, доставляет вам самую актуальную и точную информацию с простым дизайном и системой быстрого функционирования. Вы можете найти почти любую информацию, которую вы ищете на нашем сайте.

На данный момент мы служим только на английском, турецком, русском, украинском, казахском и белорусском языках.
Очень скоро в систему будут добавлены новые языки.

Источник: https://www.turkaramamotoru.com/ru/-51728.html