Vandenilio fluoridas: charakteristikos ir paraiškos

Tarp halogenų junginių - elementų 7 grupės pagrindinio pogrupio periodinę sistemą, cheminių elementų D. I. Mendeleeva - puikus praktinė reikšmė yra vandenilio fluorido. Kartu su kitais vandenilio halogenidų, ji yra naudojama įvairių pramonės šakų šalies ūkio: fluorintų plastikų, vandenilio fluorido rūgštis ir jos druskos. Šiame straipsnyje mes ištirti molekulių fizikinių ir cheminių savybių šios medžiagos struktūros ir apsvarstyti jo naudojimą.

Istorija atradimas

17 amžiuje, K. Shvankvard turėjo patirties su mineralinio fluoritas ir rūgšties sulfato. Mokslininkai nustatė, kad dujos yra keitėsi reakcijos metu, kuri pradėjo dyla nuo stiklo plokštės, apimantis vamzdį su reagento mišinio. Tai dujinis junginys tapo žinomas kaip vandenilio fluorido.

Vandenilio fluorido rūgšties buvo gautas 19 a Gay Lussac iš tos pačios žaliavos: fluorito ir sieros rūgšties. Elektros srovės stipris jo eksperimentai įrodė, kad atsižvelgiant į HF molekulės struktūros yra panašus į vandenilio chlorido. Ji taip pat yra susijęs su vandeniniuose tirpaluose vandenilio halogenidų. Skirtumai yra susiję su elektros rūgščių: vandenilio fluorido - silpnas, ir chlorido - stiprus.

fizikinės savybės

Dujos cheminė formulė yra ŠN turi aštrų savitą kvapą, bespalvis, šiek tiek lengvesnis už orą. Tarp halogenidų Hi-HBr- HCl- užvirinamas bei lydymo sklandžiai pakeisti, o perėjimas prie HF smarkiai padidėjo. Paaiškinimas Šio reiškinio apima molekulinius vandenilio fluoridas formos asocijuotas (grupę neutralių dalelių, tarp kurių yra vandenilio jungtis). Norėdami jas laužyti, papildoma energija yra būtinas, todėl virimo ir lydymosi taškai padidėjimas. Pagal statistiką dujų tankis yra intervale netoli virimo taško (19,5), vandenilio fluorido yra sudarytas iš užpildų, kurių vidutinė sudėties HF _2. Kai kaitinamas aukštesnėje nei 25 ^{° C,} šie kompleksai skyla palaipsniui ir esant ^apie 90 ° C temperatūra apima vandenilio fluorido HF molekulių.

Kaip išgauti ftorgidrid

Metodai gauti medžiagas ne laboratorinėmis sąlygomis, kurios mes jau minėta, ir pramonėje, beveik nieko nesiskiria tarpusavyje: reagentai visi vienodi fluoritas (fluorito) ir rūgšties sulfatas.

Mineralą indėliai yra išdėstyti pajūrio Užbaikalė, Meksika, JAV, pirmoji praturtintas flotacijai, tada naudojamas technologinis procesas HF, kuris yra atliekamas specialių plieno krosnių. Jie buvo apkaltinti ir sumaišyti rūdos su rūgšties sulfato. Praturtintas rūdos yra 55-60% _fluorito. Krosnies sienos pamušalu priekį lapus sulaikančios vandenilio fluorido. Tai buvo valomas plovimo stulpelyje yra atšaldomas ir tada kondensuotas. Tam, kad gauti vandenilio fluorido, rotacinės deginimo yra naudojamas, netiesiogiai piltuvas su elektra. Masės dalis HF produkcija yra apie 0,98, tačiau šis procesas turi trūkumų. Tai gana ilgas ir reikalauja daug suvartojimą rūgšties sulfato.

Iš molekulių poliškumo HF

Bevandenis vandenilio fluorido yra sudarytas iš dalelių, turinčių gebėjimą surišti vienas kitam ir sudaryti agregatus. Tai yra dėl to, kad vidinės struktūros molekulės. Tarp vandenilio ir fluoro atomų, stiprus cheminis ryšys, vadinamas polinis kovalentinis. Ji yra, vaizduojamos bendrąja elektronų pora, perėjo daugiau prie elektriškai neigiamą fluoro atomu. Todėl ftorgidrida molekulių yra poliarinio ir pasižymi forma dipolį, emituojantį.

Tarp jų yra elektrostatinis traukos jėga, kuri veda prie paplitimo asocijuotas. jungtis ilgis tarp vandenilio ir fluoro atomų yra 92 nm, o jos energija yra lygi 42 kJ / mol. Kaip ir dujinėje arba skystos medžiagos ji susideda iš polimerinių rūšių mišinio H ₂ F _2, H ₄ F _4.

cheminės savybės

Bevandenis vandenilio fluorido turi gebėjimą reaguoti su karbonato, silikatas, sulfido nitrito ir rūgščių druskų. Eksponuoti oksidacijos savybes, HF susitraukia aukščiau; iki anglies dioksido, silicio tetrafluoridui, vandenilio sulfido ir azoto oksidų. Vandeninis 40% HF tirpalas sunaikina betono, stiklo, odos, gumos, ir taip pat sąveikauja su kai kuriais oksidų, tokių kaip Cu ₂ O. produktas yra rasti laisvo vario, vario fluorido ir vandens. Ten yra medžiagų, su kuriomis HF nereaguoja, pvz, sunkiųjų metalų, taip pat magnio, geležies, aliuminio, nikelio grupė.

Vandeninis tirpalas vandenilio fluorido

Ji turi pavadinimą ir vandenilio fluorido rūgštis yra naudojama kaip 40% ir 72% sprendimus. Vandenilio fluorido, būdinga chemines savybes, kurios priklauso nuo jos koncentracijai, be galo tirpus vandenyje. Šiuo atveju, šiluma yra generuojama, kuris apibūdina šį procesą kaip egzoterminė. Kaip vidutinio stipri rūgšties vandeninis tirpalas; HF reaguoja su metalų (pakaitų reakcija). Suformuota druska - fluoridai -, ir vandenilio yra išleistas. Nereaguoja su vandenilio fluorido pasyvių metalų - platinos ir aukso, ir švino. Rūgšties passivates jį, t.y. sudaro apsauginę plėvelę ant metalinio paviršiaus, susidedančios netirpaus švino fluorido. Vandeninis tirpalas HF gali būti geležies priemaišos, arseno, sieros dioksido, tokiu atveju jis yra vadinamas techninis rūgštis. Koncentruota 60% HF tirpalas yra labai svarbi organinių sintetinių chemijos. Tai yra saugomi plastiko arba teflonu konteineriuose ir vandenilio fluorido rūgštis tonažas vežami plieno talpose.

Vaidmuo vandenilio fluorido rūgšties ekonomikoje

Vandenilio fluorido naudojamas tirpalas amonio borofluoride, kuri yra srauto komponentas juodųjų ir spalvotųjų metalų, gamybai. Be to, jis naudojamas elektrolizės procese gauti gryno boro. Vandenilio fluorido rūgštis yra naudojama gamybos kremneftoridov, tokius kaip, pavyzdžiui Na ₂ SiF _6. Jis yra naudojamas gaminti cemento ir atsparias mineralinių rūgščių emalio.

Flyuaty duoti statybinės medžiagos vandeniui savybes. Be jų taikymo procese yra būtinas, kad būtų atsargūs, nes visi kremneftoridy toksiški. Vandeninis tirpalas HF yra taip pat naudojamas sintetinių tepimo alyvų gamybai. Skirtingai nuo mineralinių, jie išlaiko klampumą ir sudaro apsauginę plėvelę dėl darbo dalys, kompresorių, pavarų dėžės, guolių tiek esant aukštam ir esant žemai temperatūrai paviršiaus. Labai svarbu yra vandeninis vandenilio fluorido į ėsdinimo (matinimas) stiklo, taip pat puslaidininkių pramonėje, kur jis vartojamas silicio ėsdinimo.

Fluoro, kurių sudėtyje yra plastiko

Populiariausias iš jų yra teflono (PTFE - 4). Jis buvo atidarytas atsitiktinai. Ekologiški chemikas Roy Plankett, užsiimantys sintezė freonai, rasta cilindrų dujiniu etileno cheteryhhloristym saugomi neįprastai mažos temperatūros dujas, kaip baltais milteliais, neplautas liesti. Buvo nustatyta, kad esant aukštam slėgiui ir žemai temperatūrai polimerizuoti tetrafluoretileno.

Ši reakcija buvo naujų plastikų formavimo. Vėliau jis buvo vadinamas teflonu. Jis turi puikią šilumos ir atsparumas šalčiui. Tefloninės dangos sėkmingai naudojami maisto pramonėje, chemijos pramonė, į indus gaminti su nelipnius savybių. Net 70 ° ^C PTFE produktus - 4 nepraranda savo savybių. Tai išskirtinė didelis cheminis inertiškumas PTFE. Tai yra ne sunaikinti per sąlytį su agresyvių medžiagų - šarmų ir rūgščių. Tai yra labai svarbu, kad įranga, naudojama technologinių procesų nitrato ir sulfato rūgščių, amonio hidroksido, natrio hidroksido. Anglies fluoridų polimeriniu gali būti papildomų komponentų - modifikatorius, pavyzdžiui, stiklo arba metalų, taip, kad jie pakeisti jų savybes, pavyzdžiui, padidintą atsparumą karščiui ir ilgaamžiškumą.

Disociacija vandenilio fluorido

Anksčiau minėjome, kad forma stiprią kovalentinę jungtį, be to, jie patys gali susieti į agregatų, formavimo vandenilinius ryšius HF molekulių. , Kad yra, kodėl vandenilio fluorido turi mažą laipsnį disociacijos ir prastai skylanti vandeninis tirpalas, jonų. Vandenilio fluorido rūgštis yra silpnesnė nei chlorido arba bromas. Šios charakteristikos paaiškinti jos disociacijos atsparus, adityvinės druskos su rūgštimis buvimą, kadangi nei chlorido nei jų formų nėra jodo. Disociacijos konstanta vandeninio vandenilio fluorido tirpalo yra 7x10 ^-4, kuri patvirtina, kad jos sprendimas yra didelė skaičius Nedisocijuota molekulių ir pažymėtą mažu vandenilio ir fluoro jonų.

Kaip pavojinga ftorgidrid

Reikia pažymėti, kad toksinė yra tiek dujinių ir skystųjų vandenilio fluorido. medžiaga kodas - 0342. Vandenilio fluoridas taip pat turi narkotinių savybių. Dėl jo poveikio žmogaus organizmui, mes daugiausia dėmesio bus skiriama vėliau. Šios medžiagos, o taip pat bevandenio ftorgidrid klasifikatorius, yra antroje klasėje pavojaus. Taip yra dėl, visų pirma, iš fluoro gebėjimas lengvai užsidegti. Visų pirma, šio objekto yra ypač akivaizdu junginio, pavyzdžiui, vandenilio fluorido, kuri yra ypač aukštos Pozharovzryvoopasnost.

Kodėl nustatyti vandenilio fluorido lygį aplinkos ore

Pramoniniu būdu gaminant HF, gautų iš fluorito ir sieros rūgšties yra įmanoma praradimas produkto dujas, kurios poros į atmosferą. Priminti, kad vandenilio fluorido (užteršimo klasė, kuri - antroji) - labai toksiška medžiaga ir reikalauja nuolat matuoti jo koncentraciją. Į pramoninių išmetamųjų teršalų yra daug kenksmingų ir pavojingų cheminių medžiagų, ypač azoto ir azoto oksidų sieros, sunkiųjų metalų sulfidų ir dujinių vandenilio halogenidų. Tarp jų didelė dalis į vandenilio fluorido, kuri MPC ore yra 0,005 mg / m ³ požiūriu fluoro per dieną. Gamyklinių vietų, kur yra būgno krosnis, didžiausia leistina koncentracija (MPC) turi būti 0, 1 mg / m ^3.

Dujų analizatorius vandenilio fluorido

Norėdami sužinoti, kokie kenksmingi dujos ir kiekis į atmosferą, yra specialios matavimo prietaisai. Aptikti HF garų naudojant photocolorimetric dujų analizatoriai, kurie yra naudojami kaip kaitrinių lempų ir LED kaip puslaidininkių šviesos šaltinių ir foto-diodų ir fototranzistorių tarnauti kaip spinduliuotė. Nustatymas vandenilio fluorido yra vykdoma atmosferos oro ir dar infraraudonųjų spindulių dujų analizatorių. Jie yra gana jautri. Aukšto dažnio molekulės sugeria ilgųjų bangų spinduliuotės maždaug 1-15 mikronų intervale. Naudojami siekiant nustatyti, nuodingas atliekas į orą ir į darbo srities pramonės įmonių dokumentai, fiksuoto virpesių koncentracija HF tiek leistiną normą ir vieną kraštutiniais atvejais (technogeninių katastrofų, sutrikimų technologinių ciklų apgadintas elektros energijos tiekimo ir D. pan.). Funkcija veikia thermoconductometric vandenilio fluorido dujų analizatorių. Keltas. jie atskirti dujų kiekį, remiantis HF šilumos laidumo priklausomai nuo dujų mišinio sudėties.

Ftorgidrida žalingas poveikis žmogaus organizmui

Bevandenės vandenilio fluorido arba vandenilio fluorido rūgšties, kuri jo tirpalo vandenyje, priklauso antros klasės pavojaus. Ypač, šie junginiai turi neigiamos įtakos gyvybiškai svarbioms sistemoms: širdies ir kraujagyslių, šalinimo, kvėpavimo, odos ir gleivinių. Medžiagų skverbtis per odą nepastebima ir besimptomis. Dėl toksinio poveikio reiškiniai gali pasireikšti kitą dieną, ir jie yra diagnozuota lavina, ty Čūlājošs odą, akis gleivinės paviršiaus dalių, suformuotų keloidų. Plaučių audiniai yra sunaikinti dėl nekrozinio pažeidimo alveolių. Fluoro jonai įstrigę ekstraląstelinio skysčio, tada prasiskverbti į ląsteles ir jie jungiasi kalcio ir magnio, įeinančios į nervų audinių, kraujo ir inkstų kanalėlių sudėties - nephron struktūrų. todėl yra ypač svarbūs yra atkarpą kontrolė dujinio vandenilio fluorido ir vandenilio fluorido rūgšties garų kiekį atmosferoje.