Плавиковая кислота

Плавиковая кислота
Общие
Систематическое наименование	фтороводород
Традиционные названия	плавиковая кислота
Химическая формула	HF
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	бесцветная жидкость
Молярная масса	20.0063 г/моль
Плотность	1.15 г/см³
Термические свойства
Температура плавления	−83.6 °C
Температура кипения	19.5 °C
Температура вспышки	негорючая °C
Химические свойства
pKa	3,17
Растворимость в воде	смешивается
Оптические свойства
Показатель преломления	1.00001
Классификация
Рег. номер CAS	7664-39-3
Регистрационный номер EC	231-634-8
RTECS	MW7875000
Безопасность
Токсичность	0 4 2

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.

Свойства

Физические

Бесцветная жидкость. Растворение фтористого водорода в воде сопровождается довольно значительным выделением тепла (59,1 кДж/моль). Для него характерно образование содержащей 38,3 % HF и кипящей при 112 °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 средней силы (константа диссоциации составляет 6,8·10⁻⁴, степень диссоциации 0,1 н. раствора 9 %). Она разъедает стекло и другие силикатные материалы, поэтому плавиковую кислоту хранят и транспортируют в полиэтиленовой таре.

Реакция идёт по уравнению:

$\mathsf{Na_2O \cdot CaO \cdot 6SiO_2 + 28HF \rightarrow Na_2SiF_6 + CaSiF_6 + 4SiF_4\uparrow + 14H_2O}$

с выделением газообразного фторида кремния (SiF₄).

Реагирует со многими металлами с образованием фторидов (свинец не растворяется в плавиковой кислоте, так как на его поверхности образуется нерастворимый фторид PbF₂; платина 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, кременфтористоводородную 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 гидродифторид калия, затем разлагают его нагреванием, растворяя фтористый водород в дистиллированной воде.

Крепкая плавиковая кислота (более 60 % HF) может сохраняться и транспортироваться в стальных емкостях. Для хранения плавиковой кислоты и работы с ней в лабораторных условиях наиболее удобны 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.

Токсические свойства

Плавиковая кислота ядовита. Обладает слабым наркотическим действием. Возможны острые и хронические отравления с изменением крови и кроветворных органов, органов пищеварительной системы, отёк легких.

Обладает выраженным ингаляционным действием, 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, в то время, как чистый фтороводород принадлежит к первому классу опасности.^[1]

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 (см. Отравление фторидами (англ.)). Поэтому для лечения последствий воздействия плавиковой кислоты часто используют глюконат кальция, как источник ионов Ca²⁺. Пострадавшие учаски при ожогах плавиковой кислотой промываются водой и обрабатываются 2,5 % гелем глюконата кальция.^[2][3]. Тем не менее, поскольку кислота проникает сквозь кожу, простого промывания недостаточно и необходимо обращение к врачу для проведения лечения.^[4] Высокую эффективность показали внутриартериальные инфузии хлорида кальция.^[5]

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 фтор)	0,5	0,1
ПДК в атмосферном воздухе, мг/м³ (в пересчёте на фтор)	0,02	0,005

Примечания

1. ↑ ГОСТ 12.1.007-76 — Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества
2. ↑ el Saadi MS, Hall AH, Hall PK, Riggs BS, Augenstein WL, Rumack BH (1989). «Hydrofluoric acid dermal exposure». Vet Hum Toxicol 31 (3): 243–7. PMID 2741315.
3. ↑ Roblin I, Urban M, Flicoteau D, Martin C, Pradeau D (2006). «Topical treatment of experimental hydrofluoric acid skin burns by 2.5% calcium gluconate». J Burn Care Res 27 (6): 889–94. DOI:10.1097/01.BCR.0000245767.54278.09. PMID 17091088.
4. ↑ Recommended Medical Treatment for Hydrofluoric Acid Exposure (PDF). Honeywell Specialty Materials. Архивировано из первоисточника 2 февраля 2012. Проверено 6 мая 2009.
5. ↑ Intra-arterial calcium infusion for hydrofluoric acid burns. NCBI. Проверено 3 января 2010.