FLUORURE DE POTASSIUM (KF): STRUCTURE, PROPRIÉTÉS ET UTILISATIONS - CHIMIE - 2024

Le fluorure de potassium est un halogénure inorganique qui est un sel formé entre le métal et l'halogène. Sa formule chimique est KF, ce qui signifie que pour chaque cation K ^+, il existe un équivalent F ^-. Comme on peut le voir, les interactions sont électrostatiques et, par conséquent, il n'y a pas de liaisons KF covalentes.

Ce sel se caractérise par son extrême solubilité dans l'eau, c'est pourquoi il forme des hydrates, absorbe l'humidité et est déliquescent. Par conséquent, il est très facile d'en préparer des solutions aqueuses, qui servent de source d'anions fluorure pour toutes les synthèses où l'on souhaite l'incorporer dans une structure.

Fluorure de potassium. Source: Gabriel Bolívar

Ci-dessus, le cation K ⁺ (sphère violette) et l'anion F ^- (sphère bleuâtre). Les deux ions interagissent en attirant l'un l'autre par leurs charges +1 et -1.

Bien que KF ne soit pas aussi dangereux que HF, le fait qu'il ait une «totale liberté» vis-à-vis de l'anion F ^-, en fait un sel toxique. C'est pourquoi leurs solutions ont été utilisées comme insecticides.

Le KI est produit en faisant réagir du carbonate de potassium avec de l'acide fluorhydrique, produisant du bifluorure de potassium (KHF ₂); qui par décomposition thermique finit par former du fluorure de potassium.

Structure du fluorure de potassium

Source: Arrangement cubique ou sel gemme pour le fluorure de potassium. Benjah-bmm27, de Wikimedia Commons

L'image du haut montre la structure du fluorure de potassium. Les sphères violettes, comme dans la première image, représentent les cations K ⁺; tandis que les sphères jaunâtres représentent les anions F ^-.

Notez que la disposition est cubique et correspond à une structure de type sel gemme, très similaire à celle du chlorure de sodium. Toutes les sphères sont entourées de six voisins, qui composent un octaèdre KF ₆ ou FK ₆; c'est-à-dire que chaque K ⁺ est entouré de six F ^-, et la même chose se produit vice versa.

Il a été mentionné précédemment que KF est hygroscopique et absorbe donc l'humidité de l'environnement. Ainsi, la disposition représentée correspondrait à la forme anhydre (sans eau) et non à ses hydrates; qui absorbent tellement d'eau qu'ils se solubilisent même et «fondent» (déliquescence).

Hydrate

Les structures cristallines des hydrates deviennent moins simples. Parce que? Car désormais les molécules d'eau interviennent directement dans les arrangements et interagissent avec les ions K ⁺ et F ^-. Certains des hydrates les plus stables sont KF · 2H ₂ O et KF · 4H ₂ O.

Dans les deux hydrates, les octaèdres mentionnés ci-dessus sont déformés par les molécules d'eau. Ceci est principalement dû aux liaisons hydrogène entre F ^- et H ₂ O (F ^- -HOH). Des études cristallographiques ont déterminé que malgré cela, les deux ions continuent à avoir le même nombre de voisins.

En conséquence de tout cela, la structure cubique originale du fluorure de potassium anhydre est transformée en un arrangement monoclinique et même rhomboédrique.

Les anhydres partagent la propriété déliquescente, de sorte que leurs cristaux blancs s'ils sont laissés en contact avec une brume froide deviendraient aqueux en peu de temps.

Propriétés

Poids moléculaire

58,097 g / mol.

Apparence physique (couleur)

Cristaux cubiques blancs ou poudre cristalline blanche déliquescente.

Goût

Goût salé prononcé.

Point d'ébullition

2741 ° F à 760 mmHg (1502 ° C). A l'état liquide, il devient conducteur d'électricité, bien que les anions F ^- puissent ne pas collaborer au même degré que K ⁺.

Point de fusion

1,576 ° F; 858 ° C; 1131 K (KF anhydre). Ceci est révélateur de ses fortes liaisons ioniques.

Solubilité

Soluble dans HF, mais insoluble dans l'alcool. Cela montre que les liaisons hydrogène entre fluorure et alcools, F ^- -HOR, ne favorisent pas le processus de solvatation contre la dissolution de leur réseau cristallin.

Solubilité dans l'eau

92 g / 100 ml anhydre (18 ° C); 102 g / 100 ml (25 ° C); dihydraté 349,3 g / 100 ml (18 ° C). Autrement dit, lorsque KF est hydraté, il devient plus soluble dans l'eau.

Densité

2,48 g / cm ³.

La pression de vapeur

100 kPa (750 mmHg) à 1499 ° C

Décomposition

Lorsqu'il est chauffé jusqu'à décomposition, il émet une fumée toxique d'oxyde de potassium et de fluorure d'hydrogène.

Action corrosive

Une solution aqueuse corrode le verre et la porcelaine.

Point d'inflammation

Ce n'est pas une substance inflammable

Indice de réfraction expérimental (ηD)

1,363.

Stabilité

Stable s'il est protégé de l'humidité, sinon le solide se dissoudra. Incompatible avec les acides et bases forts.

Applications

Ajuster le pH

Les solutions aqueuses de fluorure de potassium sont utilisées dans les applications et procédés industriels; par exemple, les solutions KF permettent d'ajuster le pH dans la fabrication dans les usines de transformation textile et dans les blanchisseries (proche d'une valeur de 7).

Source de fluor

Le fluorure de potassium est après le fluorure d'hydrogène, la principale source d'obtention de fluor. Cet élément est utilisé dans les centrales nucléaires et dans la production de composés inorganiques et organiques, certains avec des utilisations telles que son incorporation dans les dentifrices.

Synthèse de fluorocarbures

Le fluorure de potassium peut être utilisé dans la synthèse de fluorocarbone ou de fluorocarbone à partir de chlorocarbure, en utilisant la réaction de finkéistéine. L'éthylène glycol et le diméthylsulfoxyde sont utilisés comme solvants dans cette réaction.

Fluoration

Comme il s'agit d'une source de fluor lorsqu'il est dissous dans l'eau, des fluorures complexes peuvent être synthétisés à partir de ses solutions; c'est-à-dire qu'un F ^- est incorporé dans les structures. Un exemple est dans l'équation chimique suivante:

MnBr ₂ (ac) + 3KF (ac) => KMnF ₃ (s) + 2KBr (ac)

Le fluorure de KMnF ₃ mixte précipite alors. Ainsi, F ^- pourrait être ajouté pour en faire une partie d'un sel métallique complexe. Outre le manganèse, les fluorures d'autres métaux peuvent précipiter: KCoF ₃, KFeF ₃, KNiF ₃, KCuF ₃ et KZnF ₃.

De même, le fluor peut être incorporé de manière covalente dans un cycle aromatique, synthétisant des organofluorures.

Divers

Le KF est utilisé comme matière première ou intermédiaire pour la synthèse de composés principalement utilisés dans les produits agrochimiques ou pesticides.

De plus, il est utilisé comme fondant pour le soudage et la gravure du verre; c'est-à-dire que sa solution aqueuse ronge la surface du verre et imprime sur un moule la finition souhaitée.

Références

1. Livre chimique. (2017). Fluorure de potassium. Récupéré de: Chemicalbook.com
2. PubChem. (2019). Fluorure de potassium. Récupéré de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. TH Anderson et EC Lincafelte. (1951). La structure du fluorure de potassium dihydraté. Acta Cryst. 4, 181.
4. Société royale de chimie. (2015). Fluorure de potassium. ChemSpider. Récupéré de: chemspider.com
5. Maquimex. (sf). Fluorure de potassium. Récupéré de: maquimex.com