Плавиковой кислотой с металлами

Когда говорят о плавиковой кислоте, обычно речь идет о взаимодействии со стеклом и силикатами, реже про смесь плавиковой и азотной кислот, которую используют, например, для травления кремния или переведения в раствор таких металлов как вольфрам и тантал.

Однако, плавиковая кислота — не только уникальная кислота, реагирующая со стеклом или легко растворяющая титан. Она — типичный представитель класса кислот. Было бы интересно попробовать, как плавиковая кислота реагирует с обыкновенными металлами. Плавиковая кислота — кислота средней силы, поэтому от нее следует ожидать менее активной реакции по сравнению с соляной или разбавленной серной кислотой (по крайней мере, там, где решающую роль не играет комплексообразование катиона металла с анионом кислоты).

Для первого опыта мы использовали цинк, алюминий и железо. Цинк и алюминий были в виде гранул (реактивы квалификации ч.д.а.), вместо чистого железа взяли гвоздь и болт из черной стали. Металлы поместили в полипропиленовые пробирки и залили 40% фтористоводородной кислотой. Для сравнения рядом поставили пробирку с цинком, в которую налили концентрированную соляную кислоту.

В первой пробирке (цинк и плавиковая кислота) наблюдалось неторопливое выделение газа — оно было существенно слабее, чем в случае цинка и соляной или разбавленной серной кислот. Раствор на протяжении всего опыта (15 минут) остался прозрачным.

Во второй пробирке (алюминий и плавиковая кислота) выделение газа было еще слабее. Раствор быстро стал бело-мутным: оказывается фторид алюминия малорастворим в воде. В растворах фтористоводородной кислоты он растворим лучше, но все равно слабо.

В третьей пробирке (железо и плавиковая кислота) выделение газа было слабым, но вполне отчетливым. Твердая фаза не образовалась.

Зато в четвертой пробирке (где была концентрированная соляная кислота и цинк) раствор буквально кипел: наблюдалось активное выделение водорода, из пробирки шел белый дым (хлороводород испарялся и образовывал на воздухе туман соляной кислоты), на стенках оседали брызги и капли конденсата. Жидкость сильно нагрелась. Буквально через несколько минут реакция значительно замедлилась: израсходовалась почти вся соляная кислота. Раствор стал бело-мутным. Хлорид цинка очень хорошо растворим в воде, но, видимо, его образовалось столько, что стал выпадать осадок (кроме того, растворимость хлорида цинка в соляной кислоте может быть гораздо ниже, чем в воде).

Когда в четвертую пробирку мы добавили новую порцию соляной кислоты, «кипение» возобновилось.

Довольно интересный факт наблюдался после опыта — во время мытья посуды. Когда содержимое пробирок № 1 и 2 (плавиковая кислота вместе с гранулами цинка и алюминия) перелили в полипропиленовый стакан и разбавили водой, выделение газа не ослабло, а усилилось. Это навело на мысль проведения эксперимента, который будет описан в следующей части статьи.

Источник

Плавиковая кислота. Свойства и применение плавиковой кислоты

Плавиковая кислота и флюорит. Где взаимосвязь? На этот вопрос ответили шведский химик Карл Шееле и англичанин Джозеф Пристли. В 1779 году они доказали, что флюорит, называемый в народе плавиковым шпатом, является кальциевой солью неизвестной кислоты.

Сам камень был известен еще Георгию Агриколе – отцу минералогии, жившему в 15 веке. Он- то и нарек его флюоритом, от латинского fluor – «течь».

Имя объясняется применением породы в качестве флюса. Его добавка к шихте снижает температуру ее плавления. Так древние решали проблему обработки металлов. А где пригодилась названая по аналогии с камнем кислота, и чем, собственно, она является?

Что такое плавиковая кислота

Формула плавикового шпата – CaF₂. В кислоту переходит лишь фтор, соединяясь с водородом. Получается фтороводород. То есть, у плавиковой кислоты формула HF. Промышленниками, как правило, используется раствор. Но, соединение может быть и безводным.

Такую форму впервые получили Гей Люссак и Жозеф Луи. Это французские химик и физик. Безводную плавиковую кислоту они представили миру в 1810 году.

Когда-то, растворы плавиковой кислоты стали двойным открытием. Фтор, находящийся в составе соединения, был не известен ученым.

Работая с кислотой, они поняли, что по активности вещество подобно хлору. Название нового элемента «фтор» закрепилось лишь в России, переводится с греческого, как «разрушающий». В остальном мире элемент именуют флюором.

Внешне фтороводород можно определить лишь по туману, который газообразное соединение образует с влажным воздухом. Выдает безводную кислоту и запах. У фтора он сильный и резкий. В остальном, фтороводород неуловим, поскольку бесцветен, смешивается с атмосферой.

Водный раствор фтороводорода тоже бесцветен, по консистенции жидкий. Плотность плавиковой кислоты равна 1,2 грамма на кубический сантиметр.

Показатель воды меньше лишь на 0,1 грамма на кубический сантиметр. Поэтому, есть риск перепутать соединение с чистой водой. Последствия могут быть катастрофическими. Плавиковая кислота – опасность для человека. Почему? Об этом поговорим в следующей главе.

Свойства плавиковой кислоты

Фтороводород считается самой сильной из кислот, уступая в реакционности лишь царской водке. Последняя, является смесью реактивов. В царской водке соединились сильные азотная и соляная кислоты.

Сила плавиковой кислоты демонстрируется в воздействии на стекло. Это инертный материал, не подвластный другим кислотам. Плавиковая же стекло плавит. Это заметил еще Шванквард — немецкий химик, живший в 17 столетии. Проводя опыты, он использовал сосуд из флюорита.

Налив в него однажды серную кислоту, он заметил, что стеклянная крышка начала плавиться. Реагент в сосуде не мог произвести такое действие.

Значит, в серной кислоте частично растворился плавиковый шпат, и что-то из его состава стало разъедать крышку. Этот вывод Шванкварда, собственно, и стал причиной поиска новой кислоты. Если растворившись в соляной кислоте соль плавиковой кислоты разъела стекло, что мешает ей разъесть органику?

Ничего. Попадая на кожу и слизистые, реагент разрушает их. Итогом становятся ожоги. Более того, реагент и его пары запускают мутагенные процессы в крови.

Выявлен слабый наркотический эффект. Все вкупе дает 2 класс опасности. Он присвоен кислоте официально. Попадая на кожу, фтор водород не вызывает мгновенной боли. Соединение незаметно всасывается клетками.

Отек начинается примерно через 5-10 минут. Одновременно приходит боль, химический ожог. Если контакт связан со слабым раствором реагента, симптомы могут проявиться, лишь через сутки.

Антидота, то есть, противоядия, нет. Получив смертельную дозу фтороводорода, надежды на спасение нет. Продержаться получается лишь несколько дней, и то на наркотиках. Разъедая стекло, прочие силикатные материалы, органику, плавиковая кислота не вступает во взаимодействие с пластиком.

Именно в нем реагент и транспортируют. Не взаимодействует с фтороводородом и парафин. Можно ли заменить тару из него или полиэтилена металлической? Зачастую, нет. Фтороводород вступает в реакцию с большинством металлов.

Среди немногих исключений – свинец. Но, он слишком тяжел и дорогостоящ, чтобы быть альтернативой пластику. Остается узнать, куда везут плавиковую кислоту, где она пригождается, если столь опасна.

Применение плавиковой кислоты

Плавиковая кислота применение, естественно, находит в стекольной промышленности. Реагент используют для химической полировки изделий и освобождения металлических деталей от примесей кварца и керамики.

Поскольку кремний плавиковая кислота плавит, обрабатывать можно и хрусталь, убирая с его поверхности все шероховатости. В качестве протравливающего вещества реагент используют, так же, в зуботехнической отрасли. Плавиковая кислота в стоматологии убирает с внутренней стороны керамических протезов лейцит.

Это породообразующий минерал магматического происхождения. Он – часть металлической подложки под слоем керамики. Цель – обеспечить максимально надежное крепление коронки к остаткам зуба. Лучше стандартного цемента с этой задачей справляются полимеры – новое слово в стоматологии.

Полимеры заполняют пустоты, оставшиеся от лейцита. Таким образом, живые ткани и протез скрепляются, как говориться, намертво. При этом, полимеры оставляют возможность минимальных подвижек, без растрескивания, а значит, и разгерметизации коронок.

Однако, основным потребителем фтороводорода остается нефтехимическая промышленность. В ней плавиковая кислота, так же, нужна для обработки, очистки поверхностей. В частности, соединение пригождается в призабойных зонах добывающих скважин.

В нагнетательных реагент тоже используют. В сочетании с другими кислотами, к примеру, соляной, плавиковая кислота удаляет со стенок аппаратуры отложения асфальтов и парафинов. Это повышает эффективность нефтедобычи.

Кислота фтористоводородная плавиковая применяется и в алюминиевой промышленности. Реагент непосредственно участвует в электролитическом способе получения 13 металла.

Кислота присутствует в фильтровочных системах. Теперь выясним, где найти реагент в природе. Является ли флюорит единственным источником фтороводорода?

Добыча плавиковой кислоты

Плавиковый шпат – источник для получения фтороводорода, но не он сам. В чистом виде кислоту в природе не встретишь, если, конечно, не подойдешь к активному вулкану. В его газах фтороводород встречается. Благо, флюорит – распространенный минерал. Промышленники не испытывают дефицита в сырье.

Получение плавиковой кислоты из шпата основано на его обработке серной кислотой. Требуется концентрированный реагент, 90 или 92-процентный. В общем, производят кислоту, как и 300 лет назад, по методу Шванкварда. Взаимодействие выглядит так: — CaF₂ + H₂SO₄ -à2HF + CaSO₄.

Для взаимодействия нужен измельченный флюорит. Минерал обрабатывают в щековых и конических дробилках.

С серной кислотой крошку соединяют в специальных смесителях. Реакция запускается почти моментально. Образующийся оксид кальция ведет к затвердению массы. Поэтому, продолжительность ее пребывания в смесителе должна быть минимальной.

Реакция протекает при температуре от 220 до 280 градусов Цельсия. Если снизить жар, образуется фторсульфоновая кислота.

Избавление от нее осложняет производство. Мешает ему и образование сульфата кальция. Он обволакивает частицы измельченного шпата, не давая реакции проходить эффективно.

Цена плавиковой кислоты

Цена реагента зависит от его чистоты и концентрации. Обычно выпускаются 40, 60 и 70-процентные растворы фтороводорода. С точки зрения чистоты кислота делится на техническую и обычную. 70 процентный раствор последний, к примеру, стоит в районе 210-250 рублей за килограмм.

Техническая версия реагента, обычно, 40-процентная. За килограмм дают 35-60 рублей. Поставки от одного кило осуществляют не все. Большинство производителей работают только с оптовиками.

В этом случае, ценник уменьшается. Купить плавиковую кислоту 70% можно и за 170 рублей за кило. Кроме стандартных, встречаются предложения, к примеру, 85-процентной кислоты. Такую поставляют, в основном, из Китая.

Некоторые предприятия России тоже готовы отработать нестандартные заказы при больших объемах закупок.

Источник

Соединения фтора

Фтороводород, плавиковая кислота (HF)

Способы получения фтороводорода

Из простых веществ:

Действие концентрированной H₂SO₄ на фториды металлов:

Физические свойства и строение фтороводорода

Фтороводород HF — бесцветная легкоподвижная и легкоиспаряющаяся жидкость с резким, удушающим запахом.

По сравнению с другими галогенводородами HF имеет аномально высокие Т_пл. (

83°С) и Т_кип. (19,5°С), т.к. молекулы HF объединяются водородными связями в прочные ассоциаты (HF)_n :

Плавиковая кислота

Фтороводород неограничено растворяется в воде с образованием раствора слабой кислоты (К_дисс = 6,8-10 -4 ). Плавиковая кислота растворяет кварц, стекло и все силикаты, по причине чего и получила такое название.

Химические свойства фтороводорода

Общие свойства кислот

Проявляет все свойства кислот.

Взаимодействие с металлами:

Металлы легко окисляются плавиковой кислотой, однако некоторые металлы образуют на поверхности малорастворимую защитную пленку фторидов, поэтому в кислоте не растворяются (например, Pb).

На платину и золото плавиковая кислота не действует.

Эффективным растворителем металлов является смесь HF и HNО₃:

Взаимодействие с неметаллами:

HF и смесь HF + HNО₃ взаимодействуют с кремнием:

медленно растворяет оксид кремния SiО₂ :

Фторноватистая кислота (фтороксигенат(0) водорода) HOF

HOF — бесцветные жидкость и газ (выше 0ºС). Соединение весьма летучее и термически неустойчивое. Кислотных свойств не проявляет, солей не образует. Однако ковалентные производные формального замещения водорода называют гипофторитами.

Получение фторноватистой кислоты

Получают при фторировании льда при температуре −40 C:

Химические свойства фторноватистой кислоты

Разлагается при температуре 19 °С:

Разложение часто сопровождается взрывом

HOF + 2NaOH = NaF + NaHO₂ + H₂O

Источник

Плавиковая кислота. Свойства. Применение

Что такое плавиковая кислота?

Молекула плавиковой ( ф тороводородной) кислоты состоит из атома водорода и атома фтора, поэтому химическая формула плавиковой кислоты — HF .

Являясь раствором газообразного фтористого водорода в воде, плавиковая кислота представляет собой едкую бесцветную прозрачную жидкость с резким запахом. Эта кислота неорганическая, с высоким уровнем химической активности. Получается она, в основном, в результате реакции флюорита кальция с серной кислотой в печах (шнековых и трубчатых вращающихся) при температуре 120‑180 0 С. В лабораторных условиях её можно получить при термическом разложении гидрофторидов.

Свойства плавиковой кислоты

Она является кислотой средней силы, обладающей особыми химическими свойствами. Взаимодействуя с водой, выделяет много тепла. Очень быстро испаряется. Точка замерзания воды значительно снижается даже при небольшой её примеси. Её можно смешивать не только с водой, но и с другими кислотами.

Она обладает способностью взаимодействовать со многими элементами и растворять многие неорганические вещества, в том числе и стекло. Вступает в реакцию с большинством металлов. Некоторые металлы она растворяет с образованием фторидов. Не растворяются в ней свинец, золото, палладий и платина. Нет взаимодействия у неё с пластмассами, парафином, каучуковыми материалами.

Применение плавиковой кислоты

Плавиковая кислота применяется в различных отраслях промышленности, в том числе в таких, как горнодобывающая, нефтехимическая, химическая, биохимическая, металлургия (чёрная и цветная), микроэлектроника, и других.

Она используется в производстве полупроводников, алюминия, фтористых соединений и фтора чистого, разных химических реагентов, фигурных изделий из стекла, отделочных и строительных материалов и различных бытовых предметов, в обработке различных, используемых в промышленности материалов, для дезинфекции и очистки воды, а также в различных других производственных сферах.

Применять плавиковую кислоту необходимо с осторожностью, используя средства индивидуальной защиты (плотно прилегающие к коже очки, резиновые перчатки, защитную одежду, респиратор) и соблюдая правила техники безопасности.

Являясь жидкостью очень агрессивной, с насыщенными парами, она опасна для человека. При попадании на кожу и слизистые человека она разрушает их, оставляя ожоги. Этой кислотой и её парами запускаются мутагенные процессы в крови человека.

Плавиковая кислота в стоматологии применяется сравнительно недавно. В недалёком прошлом для зубопротезирования применялись традиционные стоматологические цементы. От прочности керамического каркаса, тогда, зависела и прочность протезов. После появления новых методов крепления керамики ситуация изменилась коренным образом. В 1983 году был разработан и внедрён метод травления поверхности стоматологической керамики плавиковой кислотой.

При такой обработке, площадь склеивания увеличивается за счёт того, что поверхность становится шероховатой. В результате, создаётся очень прочное склеивание приведённых в контакт разнородных поверхностей.

Для хранения плавиковой кислоты нельзя использовать ёмкости из силикатных материалов и неорганического стекла, так как она разъедает эти материалы. Могут использоваться ёмкости из парафина, пластмасс, эбонита, свинца, органического стекла, хлорвинила, фторопласта, платины, атак же закрытые плотно ёмкости футерованные (облицованные материалом стойким к воздействию плавиковой кислоты).

Купить плавиковую кислоту в Украине на выгодных условиях с быстрой доставкой по всей Украине можно в магазине «Химэлемент».

Источник