Как сделать фтористый водород
Добавил пользователь Cypher Обновлено: 05.10.2024
ФТОРОВОДОРО́Д (фтористый водород), химич. соединение фтора с водородом, HF. Бесцветный газ или подвижная гигроскопичная жидкость, дымящая на воздухе; t пл –83,36 °С, t кип 19,52 °С, плотность 0,98 г/см 3 (12 °С); неограниченно растворим в воде (водный раствор – фтороводородная кислота ); не проводит электрич. ток (небольшие количества воды повышают электропроводность). При взаимодействии с Н2 О молекулы HF ионизируются: 2HF+ H2 O⇄ HF2 – + H3 O + , HF+ F – ⇄ HF2 – . Реагирует со мн. простыми веществами с образованием фторидов, с оксидами – фторидов или оксифторидов, с фторидами щелочных металлов – гидрофторидов, с фторидами и оксифторидами мн. элементов – фторсодержащие гидратированные кислоты (напр., Н2SiF6· n H2O). Ф. – хороший растворитель, компонент сверхкислот.
Что мы делаем. Каждая страница проходит через несколько сотен совершенствующих техник. Совершенно та же Википедия. Только лучше.
Первое сражение при Булл-Ран
Первое сражение при реке Булл-Ран (англ. First Battle of Bull Run), также Первое сражение при Манассасе) — первое крупное сухопутное сражение Гражданской войны в США. Состоялось 21 июля 1861 года возле Манассаса (штат Виргиния). Федеральная армия под командованием генерала Ирвина Макдауэлла атаковала армию Конфедерации под командованием генералов Джонстона и Борегара, но была остановлена, а затем обращена в бегство. Федеральная армия ставила своей целью захват важного транспортного узла — Манассаса, а армия Борегара заняла оборону на рубеже небольшой реки Булл-Ран. 21 июля Макдауэлл отправил три дивизии в обход левого фланга противника; им удалось атаковать и отбросить несколько бригад конфедератов. Через несколько часов Макдауэлл отправил вперёд две артиллерийские батареи и несколько пехотных полков, но южане встретили их на холме Генри и отбили все атаки. Федеральная армия потеряла в этих боях 11 орудий, и, надеясь их отбить, командование посылало в бой полк за полком, пока не были израсходованы все резервы. Между тем на поле боя подошли свежие бригады армии Юга и заставили отступить последний резерв северян — бригаду Ховарда. Отступление Ховарда инициировало общий отход всей федеральной армии, который превратился в беспорядочное бегство. Южане смогли выделить для преследования всего несколько полков, поэтому им не удалось нанести противнику существенного урона.
Из Википедии — свободной энциклопедии
Не следует путать с Hf.
Фтороводоро́д (фтористый водород, гидрофторид, фторид водорода, HF) — бесцветный токсичный газ (при стандартных условиях) с резким запахом, при комнатной температуре существует преимущественно в виде димера H2F2, ниже 19,9°C — бесцветная подвижная летучая жидкость. Смешивается с водой в любом отношении с образованием фтороводородной (плавиковой) кислоты. Образует с водой азеотропную смесь с концентрацией 35,4 % HF.
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.
Свойства
Физические свойства
Химические свойства
В жидком фтороводороде кислотные свойства проявляют соединения, которые являются акцепторами фторид-ионов, например, BF3, SbF5: Амфотерными соединениями в среде жидкого фтороводорода являются, например, фториды алюминия и хрома(III): (AlF3 — как кислота) (AlF3 — как основание)При условии, если фтороводород в газообразном состоянии: При условии, если фтороводород в виде водного раствора: Kd= 7,2⋅10−4 Kd= 5,1Водный раствор фтороводорода (плавиковая кислота) является кислотой средней силы. Соли плавиковой кислоты называются фторидами. Большинство их труднорастворимо в воде, хорошо растворяются лишь фториды NH4, Na, К, Ag(I), Sn(II), Ni(II) и Mn(II). Все соли плавиковой кислоты ядовиты.
Изображение дня
Рассвет в деревне Бёрнсте в окрестностях Дюльмена, Северный Рейн-Вестфалия
Из новых материалов
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, по сравнению с аналогичными реакциями получения других галогеноводородов, реакция получения фтороводорода из фторидов идет очень медленно. Части установки, служащие для поглощения фтороводорода, делаются из свинца.
Знаете ли вы?
Текущие события
Кол-во блоков: 16 | Общее кол-во символов: 6842
Количество использованных доноров: 4
Информация по каждому донору:
Фтористый водород (гидрофторид) представляет собой бесцветную, подвижную и легколетучую жидкость (т. кип. +19,5 °С), смешивающуюся с водой в любых соотношениях. Он обладает резким запахом, дымит на воздухе (вследствие образования с парами воды мелких капелек раствора) и сильно разъедает стенки дыхательных путей.
Критическая температура фтористого водорода равна 188 °С, критическое давление 64 атм. Теплота испарения жидкого НF в точке кипения составляет лишь 7,5 кДж/моль. Столь низкое значение (примерно в 6 раз меньшее, чем у воды при 20 °С) обусловлено тем, что само по себе испарение мало меняет характер ассоциации фтористого водорода (в отличие от воды). Подобно плотности (0,99 г/см 3 ), диэлектрическая проницаемость жидкого фтористого водорода (84 при 0 °С) очень близка к значению ее для воды.
Химические свойства гидрофторида.
В отличие от свободного фтора фтористый водород (НF) и многие его производные используются уже с давних пор.
Совершенно безводный или близкий к этому состоянию фтористый водород почти мгновенно обугливает фильтровальную бумагу. Этой пробой иногда пользуются для контроля степени его обезвоживания. Более точно такой контроль осуществляется определением электропроводности у безводного фтористого водорода она ничтожно мала, но даже следы воды (как и многих других примесей) резко ее повышают.
Многие неорганические соединения хорошо растворимы в жидком НF, причем растворы являются, как правило, проводниками и электрического тока.
Как показывает определение плотности пара, вблизи точки кипения молекулы газообразного фтористого водорода имеют средний состав, приблизительно выражаемый формулой (НF)4. При дальнейшем нагревании ассоциированные агрегаты постепенно распадаются и кажущийся (средний) молекулярный вес уменьшается, причем лишь около 90 °С достигает значения 20, соответствующего простой молекуле НF .
Существующая у жидкого фтористого водорода ничтожная электропроводность обусловлена его незначительной ионизацией по схеме:
связанной с характерной для НF склонностью к образованию иона гидродифторида - НF2 - [имеющего линейную структуру с атомом водорода в центре и d(FF) = 227 пм]. Напротив, образование иона фторония (Н2F + ) для НF нехарактерно, что и ограничивает самоионизацию (К = 2·10 -11 ). Тенденция к образованию иона НF2 - , накладывает свой отпечаток на всю химию фтористого водорода.
Помимо воды, из неорганических соединений в жидком HF хорошо растворимы фториды, нитраты и сульфаты одновалентных металлов (и аммония), хуже - аналогичные соли Mg, Сa, Sr и Вa. По рядам Li-Сs и Мg-Ва, т. е. по мере усиления металлического характера элемента, растворимость повышается. Щелочные и щелочноземельные соли других галоидов растворяются в НF с выделением соответствующего галоидоводорода. Соли тяжелых металлов в жидком HF, как правило, нерастворимы. Наиболее интересным исключением является ТlF, растворимость которого очень велика (в весовом отношении около 6 : 1 при 12 °С). Практически нерастворимы в жидком НF другие галоидоводороды. Концентрированная серная кислота взаимодействует с ним по схеме:
Жидкий фтористый водород является лучшим из всех известных растворителем белков.
Растворы воды и солей в жидком фтористом водороде хорошо проводят электрический ток, что обусловлено диссоциацией, например, по схемам:
Аналогичное отношение к НF характерно и для многих кислородсодержащих органических молекул. Так, в водной среде глюкоза является типичным неэлектролитом, а в жидком НF наоборот, типичным электролитом за счет взаимодействия по схеме:
Химическая активность НF существенно зависит от отсутствия или наличия воды. Сухой фтористый водород не действует на большинство металлов. Не реагирует он и с оксидами металлов. Однако если реакция с оксидом начнется хотя бы в ничтожной степени, то дальше она некоторое время идет с самоускорением, так как в результате взаимодействия по схеме
количество воды увеличивается.
Случаи взаимодействия сухого фтористого водорода с оксидами металлов и металлоидов, рассмотренные выше, могут служить типичным примером аутокаталитических реакций, т. е. таких процессов, при которых катализатор (в данном случае - вода) не вводится в систему извне, а является одним из продуктов реакции. Cкорость подобных процессов сначала, по мере увеличения в системе количества катализатора, нарастает до некоторого максимума, после чего начинает уменьшаться вследствие понижения концентраций реагирующих веществ.
Подобным же образом действует фтористый водород и на окислы некоторых металлоидов. Практически важно его взаимодействие с двуокисью кремния - SiO2 (песок, кварц), которая входит в состав стекла. Реакция идет по схеме
Поэтому фтористый водород нельзя получать и сохранять в стеклянных сосудах.
На взаимодействии НF и SiO2 основано применение фтористого водорода для травления стекла. При этом вследствие удаления частичек SiO2 его поверхность становится матовой, что и используют для нанесения на стекло различных меток, надписей и т. п.
Перед фигурным травлением стекла его обычно покрывают тонким слоем воска, а затем снимают этот слой на тех местах, которые должны быть протравлены. Под действием паров НF места эти становятся матовыми, тогда как под действием плавиковой кислоты они остаются прозрачными. Матовое травление в жидкости достигается предварительным добавлением к плавиковой кислоте нескольких процентов фтористого аммония.
В водном растворе НF ведет себя как одноосновная кислота средней силы. Продажный раствор этой фтористоводородной (иначе, п л а в и к о в о й) кислоты содержит обычно 40% НF.
Техническая плавиковая кислота обычно содержит ряд примесей - Fе, Рb, Аs, Н2SiF6, SO2) и др. Для грубой очистки ее подвергают перегонке в аппаратуре, изготовленной целиком из платины (или свинца), отбрасывая первые порции дистиллята. Если этой очистки недостаточно, то техническую кислоту переводят в бифторид калия, затем разлагают его нагреванием и растворяют получающийся фтористый водород в дистиллированной воде. Крепкая плавиковая кислота (более 60% НF) может сохраняться и транспортироваться в стальных емкостях. Для хранения плавиковой кислоты и работы с ней в лабораторных условиях наиболее удобны сосуды из некоторых органических пластмасс. Крупным потребителем фтористоводородной кислоты является алюминиевая промышленность.
Растворение фтористого водорода в воде сопровождается довольно значительным выделением тепла (59 кДж/моль). Характерно для него образование содержащей 38,3 % НF и кипящей при 112 °С азеотропной смеси (по другим данным 37,5 % и т. кип. 109 °С). Такая азеотропная смесь получается в конечном счете при перегонке как крепкой, так и разбавленной кислоты.
При низких температурах фтористый водород образует нестойкие соединения с водой состава Н2О·НF, Н2О·2НF и Н2О·4НF. Наиболее устойчиво из них первое (т. пл. -35 °С), которое следует рассматривать как фторид оксония - [Н3O]F.
Помимо обычной электролитической диссоциации по уравнению
HF Ы H + + F - (К = 7·10 -4 ),
для растворов фтористоводородной кислоты характерно равновесие:
Значение константы этого равновесия ([НF2']/[F'][НF]=5) показывает, что в не очень разбавленных растворах НF2' содержится больше анионов чем простых анионов F'. Например, для приводимых ниже общих нормальностей (С) приближенно имеем:
| С | [НF] | [Н + '] | [F - ] | [HF2'] |
| 0,100 | 0,088 (88 %) | 0,009 (9 %) | 0,006 (6 %) | 0,003 (3 %) |
| 1,000 | 0,890 (89 %) | 0,006 (6 %) | 0,010 (1 %) | 0,050 (5 %) |
Фтористоводородная кислота (ацидофторид) более или менее энергично реагирует с большинством металлов. Однако во многих случаях реакция протекает лишь на поверхности, после чего металл оказывается защищенным от дальнейшего действия кислоты слоем образовавшейся труднорастворимой соли. Так ведет себя, в частности, свинец, что и позволяет пользоваться им для изготовления частей аппаратуры, устойчивой к действию НF.
Соли фтористоводородной кислоты носят название ф т о р и с т ы х или ф т о р и д о в. Большинство их малорастворимо в воде - из производных наиболее обычных металлов хорошо растворяются лишь фториды Nа, К, Ag, A1, Sn и Нg. Все соли плавиковой кислоты ядовиты. Сама она при попадании на кожу вызывает образование болезненных и трудно заживающих ожогов (особенно под ногтями). Поэтому работать с плавиковой кислотой следует в резиновых перчатках.
Весьма характерно для фтористого водорода образование продуктов присоединения к фторидам наиболее активных металлов. Соединения эти, как правило, хорошо кристаллизуются и плавятся без разложения. Примером могут служить производные калия - КF·НF (т. пл. 239 °С), КF·2НF (62 °С), КF·3НF (66 °С) и КF·4НF (72 °С). Строение этих продуктов присоединения отвечает, вероятно, формулам вида К[F(НF)n] с водородными связями между ионом F- и молекулами HF. Разбавленные растворы гидродифторида калия (КНF2) применяются иногда для удаления пятен от ржавчины.
Атом, молекула гидрофторида.
Связь Н-F характеризуется ядерным расстоянием 0,92 А. По отношению к нагреванию фтористый водород очень устойчив: его термическая диссоциация становится заметной лишь около 3500 °С.
Молекула НF весьма полярна ( m = 1,74). С наличием на атомах значительных эффективных зарядов хорошо согласуется резко выраженная склонность фтороводорода к а с с о ц и а ц и и путем образования водородных связей по схеме ···Н-F···Н-F···.
Энергия такой связи составляет около 33,4 кДж/моль, т. е. она прочнее, чем водородная связь между молекулами воды.
Кристаллы твердого фтористого водорода слагаются из зигзагообразных цепей ···Н-F···Н-F···Н-F···, образованных при посредстве водородных связей. Расстояние d(FF) в таких цепях - 249 пм, а угол зигзага - 120°. Теплота плавления твердого НF (т. пл. -83 °С, плотность 1,6 г/см 3 ) составляет 3,8 кДж/моль, что близко к значению для льда. Для жидкого фтористого водорода наиболее вероятно одновременное существование и цепей, и колец из молекул НF.
Внимание! Фтористый водород ядовит!
Хроническое отравление фторидами может быть вызвано как повышенным их содержанием в питьевой воде, так и вдыханием их с воздухом в виде пыли. В результате подобного отравления наблюдается разрушение зубной эмали. Существенно увеличивается также хрупкость костей, что создает предпосылки для их переломов. Имеются указания на то, что повышенное содержание фторидов в воде и воздухе способствует заболеванию зобом. Помимо фторной промышленности, с возможностью хронического отравления фтористыми соединениями приходится особенно считаться при выработке алюминия и суперфосфата. Предельно допустимой концентрацией связанного фтора в воздухе производственных помещений считается 5·10 -4 мг/л.
Получение фтористого водорода.
Непосредственное соединение фтора с водородом сопровождается значительным выделением тепла:
Реакция протекает обычно со взрывом, который происходит даже при сильном охлаждении газов и в темноте. Практического значения для получения НF этот прямой синтез не имеет, но, в принципе, он может быть использован для создания реактивной тяги.
Промышленное получение фтористого водорода основано на взаимодействии СаF2 с концентрированной Н2SO4 по реакции:
Процесс проводят в стальных печах при 120-300 °С. Части установки, служащие для поглощения НF, делаются из свинца.
В качестве реактивного топлива смесь фтора с водородом способна давать удельный импульс 410 сек. Бесцветное пламя, возникающее при взаимодействии этих газов, может иметь температуру до 4500 °С. В лабораторных условиях для получения чистого фтористого водорода применяются обычно небольшие установки изготовленные целиком из платины (или меди). Исходным веществом служит тщательно высушенный бифторид калия (КF·НF), при нагревании разлагающийcя c отщеплением НF. Полученный продукт часто содержит примесь механически увлеченного бифторида. Для очистки его подвергают перегонке при 35-40 °С.
Водород фтористый (Фтороводород) – это бесцветный газ или бесцветная жидкость с резким запахом. Негорючее. Многие реакции могут привести к пожару или взрыву. Вещество может всасываться в организм при вдыхании и через кожу, и через рот.
Аварийная карточка (АХОВ)
В случае пожара: охлаждать баллоны, обливая их водой, но НЕ допускать прямого контакта вещества с водой. Вести борьбу с огнем из укрытия. В случае возгорания в окрестностях разрешены все средства пожаротушения.
Провести эвакуацию из опасной зоны! Проконсультироваться со специалистом! Вентиляция.
При ликвидации аварий, связанных с выбросом (проливом) фтористого водорода необходимо изолировать опасную зону, удалить из нее людей, держаться с наветренной стороны. Непосредственно на месте аварии и в зонах заражения с высокими концентрациями на расстоянии до 500 м от места разлива работы проводят в изолирующих противогазах ИП-4М, ИП-5 (на химически связанном кислороде) или дыхательных аппаратах АСВ-2, ДАСВ (на сжатом воздухе), КИП-8, КИП-9 (на сжатом кислороде) и средствах защиты кожи (Л-1, ОЗК, КИХ-4, КИХ-5). На расстоянии более 500 м от очага, где концентрация резко понижается средства защиты кожи можно не использовать, а для защиты органов дыхания используют промышленные противогазы с коробками марок А, В, БКФ, МКФ, а также гражданские противогазы ГП-5, ГП-7, ПДФ-2Д, ПДФ-2Ш в комплекте с дополнительным патроном ДПГ-3.
Нейтрализуют фтористый водород следующими растворами:
– аммиачной водой – 10%-ным водным раствором аммиака (например,100 литров жидкого аммиака + 900 литров воды);
– 10%-ным водным раствором гашеной извести (100 кг. гашеной извести + 900 литров воды);
– известковым молоком, для чего одну весовую часть гашеной извести заливают тремя частями воды, тщательно перемешивают, затем сверху сливают известковый раствор (например, 100 кг. гашеной извести + 300 литров воды);
– 10%-ным водным раствором кальцинированной соды, для чего 1 весовую часть кальцинированной соды растворяют и перемешивают с 9 частями воды (например, 100 кг. кальцинированной соды + 900 литров воды).
При утечке газообразного (при температуре выше +19,5 0 С) фтористого водорода для погашения паров распыляют воду.
При разливе жидкого фтористого водорода место разлива ограждают земляным валом (кроме песка), заливают известковым молоком, аммиачной водой, раствором гашеной извести, кальцинированной соды, либо водой. Для обезвреживания 1 тонны жидкого фтористого водорода необходимо 35-40 тонн воды. Для нейтрализации 1 тонны жидкого фтористого водорода необходимо 20 тонн растворов.
Для распыления воды или растворов применяют поливомоечные и пожарные машины, авторазливочные станции (АЦ, ПМ-130, АРС-14, АРС-15), а также имеющиеся на химически опасных объектах гидранты и спецсистемы.
В зараженной зоне: обильное промывание водой глаз и лица, надевание противогаза, срочный вывод (вывоз) из очага.
После эвакуации из зараженной зоны: согревание, покой, обильное промывание глаз водой, обработка пораженных участков кожи водой, мыльным раствором, при затруднении дыхания тепло на область шеи, немедленная эвакуация в лечебное учреждение. Ингаляции кислорода не проводить. Прополоскать рот. НЕ вызывать рвоту. Полусидячее положение.
ФИЗИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ, ВНЕШНИЙ ВИД:
БЕСЦВЕТНЫЙ ГАЗ ИЛИ БЕСЦВЕТНАЯ ЖИДКОСТЬ С РЕЗКИМ ЗАПАХОМ.
ХИМИЧЕСКАЯ ОПАСНОСТЬ:
Водный раствор является сильной кислотой, он бурно реагирует с основаниями и коррозионно-агрессивен. Реагирует бурно с многими соединениями с опасностью пожара и взрыва. При контакте с воздухом выделяет едкие пары, которые тяжелее воздуха и будут распространяться по земле. Агрессивно в отношении стекла и других кремнийсодержащих соединений.
ПУТИ ПОСТУПЛЕНИЯ:
Вещество может всасываться в организм при вдыхании и через кожу, и через рот.
РИСК ПРИ ВДЫХАНИИ:
При утечке содержимого очень быстро достигается опасная концентрация этого газа в воздухе.
ВЛИЯНИЕ КРАТКОВРЕМЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ:
Разъедающее действие. Вещество оказывает разъедающее действие на глаза, кожу и дыхательные пути. Вдыхание этого газа может вызвать отек легких (см. Примечания). Вещество может оказывать действие на кальцемию, вызывая гипокальцемию, приводя к сердечной и почечной недостаточности. Воздействие на уровне, значительно превышающем OEL может вызвать смерть. Эффекты могут быть отсроченными. Показано медицинское наблюдение.
ВЛИЯНИЕ ДОЛГОВРЕМЕННОГО ИЛИ МНОГОКРАТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ:
Вещество может вызывать флюороз
НАЛИЧИЕ
ВОДОРОДА ФТОРИСТОГО
ОПРЕДЕЛЯЮТ:
В воздухе промышленной зоны приборами химической разведки ВПХР, ППХР, ПХР-МВ с использованием индикаторной трубки ИТ–44 (розовая краска, порог чувствительности 0,005 мг/л. или 5 мг/м 3 ), аспираторами АМ-5, АМ-0055, АМ-0059, НП-3М с индикаторными трубками на фтористый водород, газосигнализатором ХОББИТ- F- (H F), газоопределителем промышленных химических выбросов ГПХВ-2 в диапазоне 1-1000 мг/м 3 .
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ (ПДК)
Температура кипения: 20°C
Температура плавления: -83°C
Относительная плотность (вода = 1): 1.0
Растворимость в воде: хорошая
Относительная плотность пара (воздух = 1): 0.7
Предельно допустимая концентрация (ПДК) фтористого водорода в воздухе населенных пунктов: среднесуточная 0,005 мг/м 3 , максимальная разовая 0,02 мг/м 3 , в воздухе рабочей зоны производственных помещений 0,5 мг/м 3 , что в 2 раза меньше (ПДК) хлора в воздухе. Порог восприятия запаха фтористого водорода 0,03 мг/м 3 , порог раздражающего действия 8 мг/м 3 , при этом появляется кашель и приступы удушья. При концентрации 50 мг/м 3 возникает раздражение слизистых оболочек, слезо-слюнотечение, насморк, иногда рвота. Очень высокие концентрации в 1500 мг/м 3 приводят к спазмам дыхательных органов, и при воздействии в течение 5 минут наступает смерть. Максимально допустимая концентрация при применении промышленных и гражданских противогазов составляет 2000 мг/м 3 .
Читайте также: