L' acide fluorhydrique (HF) est une solution aqueuse dans laquelle est dissous du fluorure d'hydrogène. Cet acide est obtenu principalement à partir de la réaction de l'acide sulfurique concentré avec le fluorite minéral (CaF 2). Le minéral est dégradé par l'action de l'acide et l'eau restante dissout les gaz fluorés d'hydrogène.
Le produit pur, c'est-à-dire le fluorure d'hydrogène anhydre, peut être distillé à partir de cette même eau acide. En fonction des quantités de gaz dissous, différentes concentrations sont obtenues et, par conséquent, divers produits d'acide fluorhydrique disponibles sur le marché.
À une concentration inférieure à 40%, il a un aspect cristallin indiscernable de l'eau, mais à des concentrations plus élevées, il dégage des vapeurs blanches de fluorure d'hydrogène. L'acide fluorhydrique est connu comme l'un des produits chimiques les plus agressifs et les plus dangereux.
Il est capable de «manger» presque tous les matériaux avec lesquels il entre en contact: du verre, de la céramique et des métaux aux roches et au béton. Dans quel conteneur est-il donc stocké? Dans des bouteilles en plastique, des polymères synthétiques inertes à leur action.
Formule
La formule du fluorure d'hydrogène est HF, mais celle de l'acide fluorhydrique est représentée en milieu aqueux, HF (aq), pour se différencier du premier.
Ainsi, l'acide fluorhydrique peut être considéré comme l'hydrate de fluorure d'hydrogène, et c'est son anhydride.
Structure
Chaque acide dans l'eau a la capacité de générer des ions dans une réaction d'équilibre. Dans le cas de l'acide fluorhydrique, on estime que le couple d'ions H 3 O + et F - existe dans une solution.
L'anion F - forme probablement une liaison hydrogène très forte avec l'un des hydrogènes du cation (FHO + -H 2). Ceci explique pourquoi l'acide fluorhydrique est un acide de Bronsted faible (donneur de protons, H +), malgré sa réactivité élevée et dangereuse; c'est-à-dire que dans l'eau, il ne libère pas autant de H + que les autres acides (HCl, HBr ou HI).
Cependant, dans l'acide fluorhydrique concentré, les interactions entre les molécules de fluorure d'hydrogène sont suffisamment efficaces pour leur permettre de s'échapper en phase gazeuse.
Autrement dit, dans l'eau, ils peuvent interagir comme s'ils étaient dans de l'anhydride liquide, formant ainsi des liaisons hydrogène entre eux. Ces liaisons hydrogène peuvent être assimilées à des chaînes presque linéaires (HFHFHF-…) entourées d'eau.
Dans l'image ci-dessus, la paire d'électrons non partagée orientée dans la direction opposée de la liaison (HF:) interagit avec une autre molécule HF pour assembler la chaîne.
Propriétés
Puisque l'acide fluorhydrique est une solution aqueuse, ses propriétés dépendent de la concentration de l'anhydride dissous dans l'eau. Le HF est très soluble dans l'eau et hygroscopique, étant capable de produire une variété de solutions: de très concentrées (fumées et avec des tons jaunes) à très diluées.
À mesure que sa concentration diminue, le HF (ac) prend des propriétés plus proches de l'eau pure que celles de l'anhydride. Cependant, les liaisons hydrogène HFH sont plus fortes que celles de l'eau, H 2 O-HOH.
Les deux coexistent en harmonie dans les solutions, élevant les points d'ébullition (jusqu'à 105 ° C). De même, les densités augmentent à mesure que plus d'anhydride HF est dissous. Sinon, toutes les solutions HF (ac) ont des odeurs fortes et irritantes et sont incolores.
Réactivité
Alors, quel est le comportement corrosif de l'acide fluorhydrique? La réponse réside dans la liaison HF et dans la capacité de l'atome de fluor à former des liaisons covalentes très stables.
Le fluor étant un très petit atome électronégatif, c'est un acide de Lewis puissant. Autrement dit, il se sépare de l'hydrogène pour se lier à des espèces qui lui offrent plus d'électrons à un faible coût énergétique. Par exemple, ces espèces peuvent être des métaux, comme le silicium présent dans les verres.
SiO 2 + 4 HF → SiF 4 (g) + 2 H 2 O
SiO 2 + 6 HF → H 2 SiF 6 + 2 H 2 O
Si l'énergie de dissociation de la liaison HF est élevée (574 kJ / mol), pourquoi se rompt-elle dans les réactions? La réponse a des connotations cinétiques, structurelles et énergétiques. En général, moins le produit résultant est réactif, plus sa formation est favorisée.
Qu'arrive-t-il au F - dans l'eau? Dans les solutions concentrées d'acide fluorhydrique, une autre molécule de HF peut se lier à l'hydrogène avec le F - de la paire.
Il en résulte la génération de l'ion difluorure -, qui est extrêmement acide. C'est pourquoi tout contact physique avec lui est extrêmement nocif. La moindre exposition peut causer des dommages infinis au corps.
Il existe de nombreuses normes et protocoles de sécurité pour sa bonne manipulation, évitant ainsi les accidents potentiels pour ceux qui opèrent avec cet acide.
Applications
C'est un composé aux nombreuses applications dans l'industrie, la recherche et la consommation.
- L'acide fluorhydrique génère des dérivés organiques qui interviennent dans le processus de purification de l'aluminium.
- Il est utilisé dans la séparation des isotopes d'uranium, comme dans le cas de l'hexafluorure d'uranium (UF 6). De même, il est utilisé dans l'extraction, le traitement et le raffinage des métaux, des roches et des huiles, également utilisé pour l'inhibition de la croissance et l'élimination des moisissures.
- Les propriétés corrosives de l'acide ont été utilisées pour sculpter et graver des cristaux, en particulier des cristaux givrés, en utilisant la technique de gravure.
- Il est utilisé dans la fabrication de semi-conducteurs en silicone, avec de multiples utilisations dans le développement de l'informatique et des technologies de l'information, responsables du développement humain.
- Il est utilisé dans l'industrie automobile comme nettoyant, utilisé comme démoulant sur les céramiques.
- En plus de servir d'intermédiaire dans certaines réactions chimiques, l'acide fluorhydrique est utilisé dans certains échangeurs d'ions impliqués dans la purification de métaux et de substances plus complexes.
- Participe au traitement de l'huile et de ses dérivés, ce qui a permis l'obtention de solvants destinés à être utilisés dans la fabrication de produits de nettoyage et d'élimination des graisses.
- Il est utilisé dans la génération d'agents pour le placage et le traitement de surface.
- Les consommateurs utilisent de nombreux produits dans lesquels l'acide fluorhydrique a participé à leur élaboration; par exemple, certains nécessaires pour l'entretien des voitures, les produits de nettoyage pour les meubles, les composants électriques et électroniques et les carburants, entre autres produits.
Références
- PubChem. (2018). Acide hydrofluorique. Extrait le 3 avril 2018 de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Kat Day. (16 avril 2013). L'acide qui mange vraiment à travers tout. Extrait le 3 avril 2018 de: chronicleflask.com
- Wikipédia. (28 mars 2018). Acide hydrofluorique. Extrait le 3 avril 2018 de: en.wikipedia.org.
- Shiver et Atkins. (2008). Chimie inorganique. (4e éd., P. 129, 207-249, 349, 407). Mc Graw Hill.
- Acide hydrofluorique. Musc. Université médicale de Caroline du Sud. Extrait le 3 avril 2018 de: academydepartments.musc.edu