Плавиковая кислота

Плавиковая кислота
Общие
Систематическое наименование	фтороводород
Традиционные названия	плавиковая кислота
Хим. формула	HF
Физические свойства
Состояние	бесцветная жидкость
Молярная масса	20.0063 г/моль
Плотность	1,258 (70 %)
Термические свойства
Т. плав.	−75 (70 %)
Т. кип.	85,8 (70 %) °C
Т. всп.	негорючая °C
Химические свойства
pKa	3,17
Растворимость в воде	смешивается
Классификация
Рег. номер CAS	7664-39-3
Рег. номер EC	231-634-8
RTECS	MW7875000
Безопасность
Токсичность	0 4 2
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Пла́виковая кислота́ (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 токсичны.

Свойства

Физические

Бесцветная 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 t_кип 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 (t_пл −35 °C), которое следует рассматривать как фторид гидроксония — [Н₃O]F. Второе является гидрофторидом гидроксония [Н₃O][HF₂].

Химические

Плавиковая кислота — кислота довольно слабая (средней силы) (константа диссоциации составляет 6,8⋅10⁻⁴, степень диссоциации 0,1 н. раствора 9 %), однако она разъедает стекло и другие силикатные материалы, поэтому плавиковую кислоту хранят и транспортируют в полиэтиленовой таре.

Реакция идёт с выделением газообразного фторида кремния (SiF₄):

${\displaystyle {\mathsf {Na_{2}O\cdot CaO\cdot 6SiO_{2}+28HF\rightarrow Na_{2}SiF_{6}+CaSiF_{6}+4SiF_{4}\uparrow +14H_{2}O}}}$.

Реагирует со многими металлами с образованием фторидов (свинец не растворяется в плавиковой кислоте, так как на его поверхности образуется нерастворимый фторид PbF₂; платина, палладий и золото также не растворяются), не действует на парафин, который используют при хранении этой кислоты.

Техническая плавиковая кислота

Техническая 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

Крупный 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.

Токсичные свойства

Плавиковая кислота ядовита. 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. Ей присвоен второй класс опасности для окружающей среды; чистый фтороводород также принадлежит ко второму классу опасности.

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 общетоксическое 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). 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. Тем не менее, поскольку кислота проникает сквозь кожу, простого промывания недостаточно и необходимо обращение к врачу для проведения лечения. Высокую эффективность показали внутриартериальные инфузии хлорида кальция.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) плавиковой кислоты: