Acido fluoridrico
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| Acido fluoridrico | |
| Nome IUPAC | |
| fluoruro di idrogeno | |
| Caratteristiche generali | |
| Formula bruta o molecolare | HF |
| Massa molecolare (u) | 20,1 |
| Aspetto | gas incolore |
| Numero CAS | |
| Proprietà chimico-fisiche | |
| Densità (g/cm3, in c.s.) | 0,97 (liquido) |
| Costante di dissociazione acida a 298 K | 6,7 · 10-4 |
| Solubilità in acqua | 100% in peso |
| Temperatura di fusione (K) | 190 (-83 °C) |
| Temperatura di ebollizione (K) | 294 (19,5 °C) |
| Tensione di vapore (Pa) a 294 K | 1,034 · 106 |
| Proprietà termochimiche | |
| ΔfH0 (kJ·mol-1) | -273,3 |
| ΔfG0 (kJ·mol-1) | -275,4 |
| S0m(J·K-1mol-1) | 173,8 |
| Indicazioni di sicurezza | |
| Simboli di rischio chimico
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|---|---|
L'acido fluoridrico (nome IUPAC: fluoruro di idrogeno) è un acido minerale relativamente debole, gas a temperatura ambiente, incolore, molto velenoso; la sua formula chimica è HF. Il suo numero CAS è 7664-39-3.
I suoi sali vengono chiamati fluoruri.
Il fluoruro d’idrogeno, HF, è il composto che sta alla base di tutta l’industria dei composti fluorurati e da esso trae origine tutta la vasta gamma dei composti fluorurati organici e inorganici oggi in commercio. È disponibile in forma anidra sotto forma di gas compresso liquefatto oppure sciolto in soluzione acquosa. Il fluoruro di idrogeno anidro è corrosivo, pericoloso, fumante e provoca gravi ustioni per contatto.
Indice |
[modifica] Caratteristiche
Molto solubile in acqua, forma con essa un azeotropo in cui è contenuto in ragione del 38,2%. Tale azeotropo bolle a 112 °C.
L'elevata elettronegatività del fluoro (è l'elemento più elettronegativo di tutti) rende il legame H-F estremamente polare, unita alle piccole dimensioni degli atomi consente a due o più molecole di acido fluoridrico puro in fase gassosa di formare degli aggregati (HF)n (con n che varia da 2 a 6) in cui le molecole sono tenute insieme da legami a idrogeno. Particolarmente stabile e ben documentato è il dimero H2F2, che tende a formare i sali idrogenodifluoruro.
Tale aggregazione si riflette nel suo punto di ebollizione, estremamente maggiore a quello degli altri acidi alogenidrici (cloridrico, bromidrico, iodidrico); lo stesso fenomeno spiega anche il più elevato punto di ebollizione dell'acqua rispetto a quello dell'acido solfidrico, che a temperatura ambiente è un gas. Allo stato solido e allo stato liquido ha una struttura concatenata e forma angoli convessi di 134°. Si formano dei legami a idrogeno lungo gli assi dei doppietti solitari.
[modifica] Storia
- Nel 1771 Scheele dimostra che i gas liberati dalla reazione fra la fluorite e l'acido solforico intaccano il vetro.
- Nel 1780 Meyer e Wenzel sintetizzano una soluzione acquosa di acido fluoridrico usando un'apparecchiatura di metallo.
- Nel 1808 Gay Lussac e Thenard producono acido fluoridrico gassoso puro.
- Nel 1810 Ampere scopre la formula dell'acido fluoridrico.
- Nel 1856 Fremy ricava acido fluoridrico gassoso puro dalla decomposizione termica del bifluoruro di potassio KHF2
[modifica] Sintesi
I primi studi sulla reazione per produrre fluoruro d’idrogeno anidro a livello commerciale sono datati 1764
Sostanzialmente, sebbene migliorato dal punto di vista progettuale ed ingegneristico, il processo è rimasto fino ad oggi lo stesso.
L'acido fluoridrico viene ottenuto industrialmente per azione dell'acido solforico sui fluoruri minerali come ad esempio la fluorite , la criolite o la fluorapatite ad una temperatura intorno ai 250 °C:
- CaF2 + H2SO4 → 2 HF↑ + CaSO4
All’impianto si alimenta H2SO4, oleum o SO3. Si tende a lavorare con eccesso di acido solforico in modo da spingere la reazione verso i prodotti, tuttavia troppo acido produce peci di reazione umide, appiccicose, corrosive e difficili da gestire. A causa delle impurezze inevitabilmente presenti nel materiale di partenza si ha la formazione di sottoprodotti quali H2SiF6 da SiO2. Composti come FeO, MgO, CaCO3 e materiali organici in generale consumano acido solforico e oleum. I composti del fosforo, arsenico e boro necessitano di attrezzature speciali per essere rimossi mentre la presenza di ioni cloruro aumenta la corrosività dell’HF nei confronti delle apparecchiature.
[modifica] Applicazioni
Anche se l'acido fluoridrico era noto già agli inizi del XIX secolo, l’impiego industriale di HF fu limitato all’incisione del vetro e alla produzione di sostanze chimiche come fluoruro di sodio e bifluoruro di sodio. La seconda guerra mondiale ha portato una rivoluzione nel campo delle applicazioni dell’HF: la necessità di catalizzatori di alchilazione per produrre benzine a elevato numero di ottano per i carburanti avio, la nascita dell’industria nucleare che richiede esafluoruro di uranio e la rapida crescita del mercato dei clorofluorocarburi contribuirono ad una costante e crescente domanda di fluoruro di idrogeno, in particolare in forma anidra[1].
Viene impiegato[2]
- Sin dal 1845 nella preparazione degli alogenuri alchilici ad esempio i CFC e gli HFC
- Nella sintesi di monomeri fluorurati come il Tetrafluoroetene
- Nella produzione di Alluminio nella sintesi di crioliti sintetiche (Na3AlF6)
- Nella purificazione del Tantalio e del Niobio
- Nell'industria nucleare nel processo di arricchimento dell'uranio ovvero nella sintesi di esafluoruro di uranio (UF6)
- È la materia prima per produrre fluoro (F2) per elettrolisi.
- Data la sua capacità di sciogliere quasi tutti gli ossidi, trova impiego anche per rimuovere tracce di ossidi dalle superfici metalliche (ad esempio la pulizia del silicio nell'industria dei semiconduttori),nella produzione di lampadine smerigliate, nella marcatura di manufatti in vetro ecome agente di decapaggio nell'industria siderurgica.
- Nell'industria petrolifera come catalizzatore per le reazione di alchilazione per la produzione di benzine ad alto numero di ottano o di altri alchilati.
- Come agente di fluorurazione (sfruttando la reazione di metatesi) per la produzione di farmaci.
È uno dei pochi agenti corrosivi capaci di intaccare il vetro.Le soluzioni acquose di questo composto vengono pertanto conservate in contenitori in polietilene o teflon in grado di resistere all'azione estremamente corrosiva di quest'acido.
Viene conservato puro, sotto forma di gas liquefatto a bassa pressione, in bombole realizzate in monel.
Reagisce con il vetro trasformandolo in tetrafluoruro di silicio secondo la reazione
- SiO2 + 4 HF → SiF4 + 2 H2O
La reazione, in presenza di una maggiore quantità di acido fluoridrico, può anche portare alla formazione di acido fluorosilicico:
- SiO2 + 6 HF → H2SiF6 + 2 H2O
In soluzione molto diluita, è disponibile come prodotto per rimuovere la ruggine e nella pulizia dei metalli, quali l'ottone.
[modifica] Precauzioni
L'acido fluoridrico è estremamente tossico sia per inalazione della forma gassosa (IDLH=30ppm) che per contatto con la soluzione acquosa; l'affinità dello ione fluoruro con gli ioni calcio e magnesio danneggia il tessuto osseo e le vie nervose. L'ingestione è spesso mortale. I primi sintomi di avvelenamento possono manifestarsi anche a distanza di 12 ore dal contatto con la sostanza, quando ormai può essere troppo tardi per intervenire, una circostanza che rende questo composto molto pericoloso.
[modifica] Voci correlate
- Acido fluorosilicico
- Fluoruro ceroso
- Fluoruro di gadolinio
- Fluoruro di itterbio
- Fluoruro di lantanio
- Fluoruro di neodimio
- Fluoruro di piombo
- Fluoruro di zirconio
[modifica] Note
- ^ Kirk Othmer, Enciclopedia of Chemical Technology 4th Ed., vol.11, John Wiley & Sons
- ^ http://www.eurofluor.org/
