Fluoreto de hidrogénio - Hydrogen fluoride

Fluoreto de hidrogénio
Fluoreto de hidrogênio.svg
Hidrogênio-fluoreto-2D-dimensões.svg
Hydrogen-fluoride-3D-vdW.svg
Nomes
Outros nomes
Flúor
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
ChEBI
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.028.759 Edite isso no Wikidata
KEGG
Número RTECS
UNII
Número ONU 1052
  • InChI = 1S / FH / h1H VerificaY
    Chave: KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N VerificaY
  • InChI = 1 / FH / h1H
    Chave: KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYAC
Propriedades
HF
Massa molar 20,006  g · mol −1
Aparência gás incolor ou líquido incolor (abaixo de 19,5 ° C)
Densidade 1,15 g / L, gás (25 ° C)
0,99 g / mL, líquido (19,5 ° C)
1,663 g / mL, sólido (-125 ° C)
Ponto de fusão −83,6 ° C (−118,5 ° F; 189,6 K)
Ponto de ebulição 19,5 ° C (67,1 ° F; 292,6 K)
completamente miscível (líquido)
Pressão de vapor 783 mmHg (20 ° C)
Acidez (p K a ) 3,17 (na água),

15 (em DMSO)

Ácido conjugado Fluoronium
Base conjugada Fluoreto
1.00001
Estrutura
Linear
1,86 D
Termoquímica
8,687 J / g K (gás)
Entalpia de
formação
padrãof H 298 )
−13,66 kJ / g (gás)
−14,99 kJ / g (líquido)
Perigos
Pictogramas GHS GHS05: Corrosivo GHS06: Tóxico
Palavra-sinal GHS Perigo
H300 , H310 , H314 , H330
P260 , P262 , P264 , P270 , P271 , P280 , P284 , P301 + 310 , P301 + 330 + 331 , P302 + 350 , P303 + 361 + 353 , P304 + 340 , P305 + 351 + 338 , P310 , P320 , P321 , P322 , P330 , P361 , P363 , P403 + 233 , P405 , P501
NFPA 704 (diamante de fogo)
4
0
1
Dose ou concentração letal (LD, LC):
1276 ppm (rato, 1 hora)
1774 ppm (macaco, 1 hora)
4327 ppm (cobaia, 15 minutos)
313 ppm (coelho, 7 horas)
NIOSH (limites de exposição à saúde dos EUA):
PEL (permitido)
TWA 3 ppm
REL (recomendado)
TWA 3 ppm (2,5 mg / m 3 ) C 6 ppm (5 mg / m 3 ) [15 minutos]
IDLH (perigo imediato)
30 ppm
Compostos relacionados
Outros ânions
Cloreto de
hidrogênio Brometo de
hidrogênio Iodeto de
hidrogênio Astatida de hidrogênio
Outros cátions
Fluoreto de sódio Fluoreto de
potássio Fluoreto de
rubídio Fluoreto de
césio
Compostos relacionados
Água
Amônia
Exceto onde indicado de outra forma, os dados são fornecidos para materiais em seu estado padrão (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
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Referências da Infobox

O fluoreto de hidrogênio é um composto químico com a fórmula química HF. Este gás ou líquido incolor é a principal fonte industrial de flúor , freqüentemente como uma solução aquosa chamada ácido fluorídrico . É uma matéria-prima importante na preparação de muitos compostos importantes, incluindo produtos farmacêuticos e polímeros, por exemplo, politetrafluoroetileno (PTFE). O HF é amplamente utilizado na indústria petroquímica como componente de superácidos . O fluoreto de hidrogênio ferve próximo à temperatura ambiente, muito mais alto do que outros halogenetos de hidrogênio .

O fluoreto de hidrogênio é um gás altamente perigoso, formando ácido fluorídrico corrosivo e penetrante ao entrar em contato com a umidade. O gás também pode causar cegueira pela destruição rápida das córneas .

História

Em 1771 Carl Wilhelm Scheele preparou a solução aquosa, ácido fluorídrico em grandes quantidades, embora o ácido fluorídrico fosse conhecido na indústria do vidro antes disso. O químico francês Edmond Frémy (1814–1894) é responsável pela descoberta do fluoreto de hidrogênio anidro (HF) ao tentar isolar o flúor .

Estrutura e reações

A estrutura das cadeias de HF em fluoreto de hidrogênio cristalino.

Embora seja uma molécula diatômica, o HF forma ligações de hidrogênio intermoleculares relativamente fortes . O HF sólido consiste em cadeias em zigue-zague de moléculas de HF. As moléculas de HF, com uma ligação H – F curta de 95 pm, estão ligadas a moléculas vizinhas por distâncias intermoleculares de H – F de 155 pm. O HF líquido também consiste em cadeias de moléculas de HF, mas as cadeias são mais curtas, consistindo em média de apenas cinco ou seis moléculas.

Comparação com outros haletos de hidrogênio

O fluoreto de hidrogênio não ferve até 20 ° C, em contraste com os haletos de hidrogênio mais pesados, que fervem entre −85 ° C (−120 ° F) e −35 ° C (−30 ° F). Esta ligação de hidrogênio entre as moléculas de HF dá origem a alta viscosidade na fase líquida e pressão mais baixa do que o esperado na fase gasosa.

Soluções aquosas

HF é miscível com água (dissolve-se em qualquer proporção). Em contraste, os outros halogenetos de hidrogênio exibem solubilidades limitantes em água. O fluoreto de hidrogênio forma um monohidrato HF . H 2 O com MP-40 ° C (-40 ° F), que é de 44 ° C (79 ° F) acima do ponto de fusão de HF puro.

Semelhanças de HF e H 2 O
gráfico mostrando pontos de ebulição de água e HF que quebram a tendência: grandes jogadas para cima versus uma tendência de queda com peso molecular mais baixo para os outros membros da série. gráfico mostrando elevações da temperatura de fusão, mais proeminente em HF 50% da fração molar
Pontos de ebulição dos halogenetos de hidrogênio (azul) e calcogenetos de hidrogênio (vermelho): HF e H 2 O quebram tendências. Ponto de congelamento de misturas de HF / H 2 O: as setas indicam os compostos no estado sólido.

As soluções aquosas de HF são chamadas de ácido fluorídrico . Quando diluído, o ácido fluorídrico se comporta como um ácido fraco, ao contrário dos outros ácidos hidro-hálicos, devido à formação de pares de íons ligados por hidrogênio [ H
3
O+
· F - ]. No entanto, as soluções concentradas são ácidos fortes, porque os ânions bifluoretos são predominantes, em vez de pares de íons. Em HF anidro líquido, ocorre a autoionização :

3 HF ⇌ H 2 F + + HF-
2

que forma um líquido extremamente ácido ( H 0  = −15,1 ).

Reações com ácidos de Lewis

Como a água, o HF pode atuar como uma base fraca, reagindo com os ácidos de Lewis para dar superácidos . Uma função de acidez de Hammett ( H 0 ) de −21 é obtida com pentafluoreto de antimônio (SbF 5 ), formando ácido fluoroantimônico .

Produção

O fluoreto de hidrogênio é produzido pela ação do ácido sulfúrico nos graus puros do mineral fluorita :

CaF 2 + H 2 SO 4 → 2 HF + CaSO 4 A reação é endotérmica.

Cerca de 20% do HF manufaturado é um subproduto da produção de fertilizantes, que gera o ácido hexafluorossilícico . Este ácido pode ser degradado para liberar HF termicamente e por hidrólise:

H 2 SiF 6 → 2 HF + SiF 4
SiF 4 + 2 H 2 O → 4 HF + SiO 2

Usar

Em geral, o composto anidro de fluoreto de hidrogênio é mais comum industrialmente do que sua solução aquosa, o ácido fluorídrico . Seus principais usos, em termos de tonelagem, são como precursor de compostos organofluorados e como precursor de criolita para a eletrólise do alumínio.

Precursor de compostos organofluorados

HF reage com clorocarbonos para dar fluorocarbonos. Uma aplicação importante dessa reação é a produção de tetrafluoroetileno (TFE), precursor do Teflon . O clorofórmio é fluorado por HF para produzir clorodifluorometano (R-22):

CHCl 3 + 2 HF → CHClF 2 + 2 HCl

A pirólise de clorodifluorometano (a 550-750 ° C) produz TFE.

O HF é um solvente reativo na fluoração eletroquímica de compostos orgânicos. Nesta abordagem, o HF é oxidado na presença de um hidrocarboneto e o flúor substitui ligações C-H com ligações C-F . Ácidos carboxílicos perfluorados e ácidos sulfônicos são produzidos dessa maneira.

O 1,1-difluoroetano é produzido pela adição de HF ao acetileno usando mercúrio como catalisador.

HC≡CH + 2 HF → CH 3 CHF 2

O intermediário neste processo é o fluoreto de vinila ou fluoroetileno, o precursor monomérico do fluoreto de polivinila .

Precursor de fluoretos metálicos e flúor

A separação eletrolítica do alumínio depende da eletrólise do fluoreto de alumínio na criolita fundida. Vários quilos de HF são consumidos por tonelada de Al produzida. Outros fluoretos de metal são produzidos usando HF, incluindo hexafluoreto de urânio .

HF é o precursor do flúor elementar , F 2 , por eletrólise de uma solução de HF e bifluoreto de potássio . O bifluoreto de potássio é necessário porque o HF anidro não conduz eletricidade. Vários milhares de toneladas de F 2 são produzidos anualmente.

Catalisador

O HF atua como catalisador em processos de alquilação em refinarias. É usado na maioria das instalações de produção de alquil benzeno linear instaladas no mundo. O processo envolve a desidrogenação de n- parafinas em olefinas e a reação subsequente com benzeno usando HF como catalisador. Por exemplo, em refinarias de petróleo "alquilato", um componente de alta octanagem gasolina ( gasolina ), é gerado em unidades de alquilação, que combinam C 3 e C 4 olefinas e iso -butano .

Solvente

O fluoreto de hidrogênio é um excelente solvente. Refletindo a capacidade do HF de participar das ligações de hidrogênio, até mesmo proteínas e carboidratos se dissolvem no HF e podem ser recuperados dele. Em contraste, a maioria dos produtos químicos inorgânicos sem flúor reagem com HF em vez de se dissolverem.

Efeitos na saúde

mãos esquerda e direita, duas visualizações, dedos indicadores queimados
Queimaduras de HF, não evidentes até um dia depois

Ao entrar em contato com a umidade, incluindo o tecido, o fluoreto de hidrogênio se converte imediatamente em ácido fluorídrico , que é altamente corrosivo e tóxico. A exposição requer atenção médica imediata. Pode causar cegueira pela destruição rápida das córneas . A inalação de fluoreto de hidrogênio em níveis elevados ou em combinação com o contato com a pele pode causar a morte por batimento cardíaco irregular ou acúmulo de líquido nos pulmões.

Referências

links externos