Фтороводород

	Фтороводород
Общие
Систематическое наименование	фтороводород
Химическая формула	HF
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	газ или подвижная жидкость
Отн. молек. масса	20,01 а. е. м.
Молярная масса	20,01 г/моль
Плотность	0,99 г/см³
Термические свойства
Температура плавления	в83,4 °C
Температура кипения	19,54 °C
Критическая точка	188
Энтальпия образования (ст. усл.)	в273,3 кДж/моль
Химические свойства
pKa	3,17
Растворимость в воде	72,47 (20 °C) г/100 мл
Классификация
Рег. номер CAS	7664-39-3

Не следует путать с Hf.

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

Содержание

1 Строение молекулы
2 Свойства
- 2.1 Физические свойства
- 2.2 Химические свойства
3 Получение
4 Техника безопасности
5 Применение
6 Любопытные факты
7 Литература
8 Ссылки

[править] Строение молекулы

Молекула фтороводорода сильно полярна, μ = 0,64·10^в29 Кл·м. Фтороводород в жидком и газообразном состояниях имеет большую склонность к ассоциации вследствие образования сильных водородных связей. Энергия водородных связей FHFH приблизительно составляет 42 кДж/моль, а средняя степень полимеризации в газовой фазе (при температуре кипения) в‰€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 в самого тугоплавкого из металлов). Для сравнения в 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(FH) = 155 пм. Аналогичные зигзагообразные

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

[править] Свойства

[править] Физические свойства

Критическая температура фтористого водорода 188 °C, критическое давление 64 атм.
Теплота испарения жидкого HF в точке кипения составляет лишь 7,5 кДж/моль (примерно в 6 раз меньше, чем у воды при 20 °C). Это обусловлено тем, что само по себе испарение мало меняет характер ассоциации фтористого водорода (димерная форма, характерная для жидкости, сохраняется и в парах в в отличие от фазового перехода воды).
Диэлектрическая проницаемость жидкого фтористого водорода (84 при 0 °C) очень близка к значению д.п. для воды.

[править] Химические свойства

Химические свойства HF зависят от присутствия воды. Сухой фтористый водород не действует на большинство металлов и не реагирует с оксидами металлов. Однако если реакция начнется, то дальше она некоторое время идет с автокатализом, так как в результате взаимодействия количество воды увеличивается:

МО + 2HF = MF₂ + Н₂О

Жидкий HF в сильный ионизирующий растворитель. Все электролиты, растворённые в нём, за исключением хлорной кислоты HClO₄, являются основаниями:

HCl + 2HF в ClH₂⁺ + HF₂^в

В жидком фтороводороде кислотные свойства проявляют соединения, которые являются акцепторами фторид ионов, например BF₃, SbF₅:

BF₃ + 2HF FH₂⁺ + BF₄^в

Амфотерными соединениями в среде жидкого фтороводорода являются, например, фториды алюминия и хрома(III):

3NaF + AlF₃ 3Na⁺ + AlF₆^в

(AlF₃ в как кислота)

AlF₃ + 3BF₃ Al³⁺ + 3BF₄^в

(AlF₃ в как основание)

Фтороводород неограниченно растворяется в воде, при этом происходит ионизация молекул HF:

HF + H₂O в OH₃⁺ + HF₂^в

K_d= 7,2·10^в4

HF + F^в в HF₂^в

K_d= 5,1

В водном растворе HF (плавиковая кислота) является кислотой средней силы. Соли плавиковой кислоты называются фторидами. Большинство их трудно растворимо в воде, хорошо растворяются лишь фториды Na, К, Ag, Al, Sn, Ni, и Mn. Все соли плавиковой кислоты ядовиты.

[править] Получение

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

Н₂ + F₂ 2HF.

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

CaF₂ + H₂SO₄ 2HF + CaSO₄

Процесс проводят в стальных печах при 120в300 °C. Части установки, служащие для поглощения фтороводорода, делаются из свинца.

[править] Техника безопасности

Очень ядовит! (второй класс опасности). 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.

[править] Применение

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

Общие
Фтороводород



Систематическое наименование	фтороводород
Химическая формула	HF
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	газ или подвижная жидкость
Отн. молек. масса	20,01 а. е. м.
Молярная масса	20,01 г/моль
Плотность	0,99 г/см³
Термические свойства
Температура плавления	в83,4 °C
Температура кипения	19,54 °C
Критическая точка	188
Энтальпия образования (ст. усл.)	в273,3 кДж/моль
Химические свойства
pK_a	3,17
Растворимость в воде	72,47 (20 °C) г/100 мл
Классификация
Рег. номер CAS	7664-39-3

Фтороводород

Содержание

[править] Строение молекулы

[править] Свойства

[править] Физические свойства

[править] Химические свойства

[править] Получение

[править] Техника безопасности

[править] Применение

[править] Любопытные факты

[править] Литература

[править] Ссылки

Личные инструменты

Пространства имён

Варианты

Просмотры

Действия

Поиск

Навигация

Участие

Печать/экспорт

Инструменты

На других языках