Плавиковая кислота
Пла́виковая кислота́[1] (фтороводоро́дная кислота́, фтористоводоро́дная кислота́, гидрофторидная кислота́) — водный раствор фтороводорода (HF). Промышленностью выпускается в виде 40 % (чаще), а также 50 % и 72 % растворов. Название «плавиковая кислота» происходит от плавикового шпата, из которого получают фтороводород. Соли плавиковой кислоты называют фторидами, все растворимые в воде фториды очень токсичны (в больших количествах). Сама кислота также очень токсична.
| Плавиковая кислота | |||
|---|---|---|---|
| |||
 | |||
| Общие | |||
| Систематическое наименование |
фтороводород | ||
| Традиционные названия | плавиковая кислота | ||
| Хим. формула | HF | ||
| Рац. формула | HF | ||
| Физические свойства | |||
| Состояние | бесцветная жидкость | ||
| Молярная масса | 20.0063 г/моль | ||
| Плотность | 1,258 (70 %) | ||
| Термические свойства | |||
| Температура | |||
| • плавления | −75 (70 %) | ||
| • кипения | 85,8 (70 %) °C | ||
| • вспышки | негорючая °C | ||
| Химические свойства | |||
| Константа диссоциации кислоты | 3,17 | ||
| Растворимость | |||
| • в воде | смешивается | ||
| Классификация | |||
| Рег. номер CAS | 7664-39-3 | ||
| PubChem | 14917 | ||
| Рег. номер EINECS | 231-634-8 | ||
| SMILES | |||
| InChI | |||
| RTECS | MW7875000 | ||
| ChEBI | 29228 | ||
| Безопасность | |||
| Предельная концентрация | 0,5 мг/м³ | ||
| ЛД50 | 15 мг/кг | ||
| Токсичность | Класс опасности по ГОСТ 12.1.007: 2-й | ||
| Пиктограммы ECB |
      |
||
| NFPA 704 | |||
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |||
 Медиафайлы на Викискладе | |||
Свойства
правитьФизические
правитьБесцветная легкоподвижная жидкость с резким запахом и обжигающим «уксусным» вкусом. Растворение фтористого водорода в воде сопровождается довольно значительным выделением тепла (59,1 кДж/моль). Для него характерно образование содержащей 38,6 % HF и кипящей при 114 °C азеотропной смеси (по другим данным 37,5 % и tкип 109 °C). Такая азеотропная смесь получается в конечном счёте при перегонке как концентрированной, так и разбавленной кислоты.
При низких температурах фтористый водород образует нестойкие соединения с водой состава Н2О·HF, Н2О·2HF и Н2О·4HF. Наиболее устойчиво из них первое (tпл −35 °C), которое следует рассматривать как фторид гидроксония — [Н3O]F. Второе является гидрофторидом гидроксония [Н3O][HF2].
Химические
правитьПлавиковая кислота — кислота довольно слабая (средней силы) (константа диссоциации составляет 6,8⋅10−4, степень диссоциации 0,1 н. раствора 9 %), однако она разъедает стекло[2] и другие силикатные материалы, поэтому плавиковую кислоту хранят и транспортируют в полиэтиленовой таре.
Реакция идёт с выделением газообразного фторида кремния (SiF4):
.
Реагирует со многими металлами, стоящими в ряду напряжений до водорода, с образованием фторидов (свинец не растворяется в плавиковой кислоте, так как на его поверхности образуется нерастворимый фторид PbF2; медь, серебро, ртуть, сурьма, висмут, вольфрам, золото, платина и платиновые металлы не растворяются, так как в ряду напряжений находятся после водорода), не действует на парафин, который используют при хранении этой кислоты.
Техническая плавиковая кислота
правитьТехническая плавиковая кислота обычно содержит ряд примесей — Fe, Rb, As, кремнефтористоводородную кислоту Н2SiF6, SO2 и др.
Для грубой очистки её перегоняют в аппаратах из платины или свинца, отбрасывая первые порции дистиллята.
Для получения более чистой кислоты техническую кислоту переводят в гидрофторид калия, затем разлагают его нагреванием, растворяя фтористый водород в дистиллированной воде.
Крепкая плавиковая кислота (более 60 % HF) может сохраняться и транспортироваться в стальных ёмкостях, но разъедает стекло. Для хранения плавиковой кислоты и работы с ней в лабораторных условиях требуются сосуды из тефлона, полиэтилена и других пластмасс.
Применение
правитьКрупный потребитель фтороводородной кислоты — алюминиевая промышленность.
- Раствор фтороводорода применяется для прозрачного травления силикатного стекла (например — нанесение надписей — для этого стекло покрывают парафином, прорезая отверстия для травления). Матовое травление получают в парах фтороводорода.
- Для травления кремния в полупроводниковой промышленности.
- В составе травильных, травильно-полировальных смесей, растворов для электрохимической обработки нержавеющей стали и специальных сплавов.
- Получение фторидов, кремнефторидов и борфторидов, фторорганических соединений, а также соответствующих кислот (кремнефтороводородная кислота и борфтороводородная кислота), синтетических смазочных масел и пластических масс.
- Для растворения силикатов при различного рода анализах.
- В процессе алкилирования, в качестве катализатора в реакции изобутана и олефина.
Требования безопасности
править
Плавиковая кислота пожаро- и взрывобезопасна. При превышении ПДК возможны острые и хронические отравления с изменением крови и кроветворных органов, органов пищеварительной системы, отёк лёгких. Обладает выраженным эффектом при вдыхании, раздражающим действием на кожу и слизистые оболочки глаз (вызывает болезненные ожоги и изъязвления); кожно-резорбтивным, эмбриотропным, мутагенным и кумулятивным действием.
Плавиковая кислота — токсичное вещество. В соответствии с ГОСТ 12.1.007.76 плавиковая кислота является токсичным высокоопасным веществом по воздействию на организм (2-го класса опасности)[3].
При попадании на кожу в первый момент не вызывает сильной боли, легко и незаметно всасывается, но через короткое время вызывает отёк, боль, химический ожог и общеядовитое действие. Симптомы от воздействия слабо концентрированных растворов могут появиться через сутки и даже более после попадания их на кожу.
При попадании в кровь через кожу связывает кальций крови и может вызвать нарушение сердечной деятельности. Ожоги площадью более чем 160 см2 опасны возможными системными токсическими проявлениями.
Токсичность плавиковой кислоты и её растворимых солей, предположительно, объясняется способностью свободных ионов фтора связывать биологически важные ионы кальция и магния в нерастворимые соли (отравление фторидами[англ.]). Поэтому для лечения последствий воздействия плавиковой кислоты часто используют глюконат кальция как источник ионов Ca2 . Пострадавшие участки при ожогах плавиковой кислотой промываются водой и обрабатываются 2,5 % гелем глюконата кальция[4][5]. Тем не менее, поскольку кислота проникает сквозь кожу, простого промывания недостаточно и необходимо обращение к врачу для проведения лечения[6]. Высокую эффективность показали внутриартериальные инфузии хлорида кальция[7].
Предельно допустимая концентрация (ПДК) плавиковой кислоты:
| Вид | ПДК максимально разовая (ПДКм. р.) | ПДК среднесуточная (ПДКс. с.) |
|---|---|---|
| ПДК в воздухе рабочей зоны, мг/м³ (в пересчёте на ионы фтора) | 0,5 | 0,1 |
| ПДК в атмосферном воздухе, мг/м³ (в пересчёте на ионы фтора) | 0,02 | 0,005 |
Примечания
править- ↑ Исконный произносительный вариант «плавико́вая», зафиксированный в словарях XIX (например, в словаре В. И. Даля) и первой половины XX века, устарел.
- ↑ Растворение стекла в плавиковой кислоте Архивная копия от 29 ноября 2014 на Wayback Machine — видеоопыт в Единой коллекции цифровых образовательных ресурсов
- ↑ ГОСТ 14022-88— Водород фтористый безводный. Дата обращения: 6 июня 2011. Архивировано 14 мая 2006 года.
- ↑ el Saadi M. S., Hall A. H., Hall P. K., Riggs B. S., Augenstein W. L., Rumack B. H. Hydrofluoric acid dermal exposure (неопр.) // Vet Hum Toxicol. — 1989. — Т. 31, № 3. — С. 243—247. — PMID 2741315.
- ↑ Roblin I., Urban M., Flicoteau D., Martin C., Pradeau D. Topical treatment of experimental hydrofluoric acid skin burns by 2.5% calcium gluconate (англ.) // J Burn Care Res : journal. — 2006. — Vol. 27, no. 6. — P. 889—894. — doi:10.1097/01.BCR.0000245767.54278.09. — PMID 17091088.
- ↑ Recommended Medical Treatment for Hydrofluoric Acid Exposure (PDF). Honeywell Specialty Materials. Дата обращения: 6 мая 2009. Архивировано из оригинала 2 февраля 2012 года.
- ↑ Intra-arterial calcium infusion for hydrofluoric acid burns. NCBI. Дата обращения: 3 января 2010. Архивировано 10 мая 2013 года.