El ácido fluorhídrico es una solución de fluoruro de hidrógeno (HF) en agua . Las soluciones de HF son incoloras, ácidas y altamente corrosivas . Se utiliza para fabricar la mayoría de los compuestos que contienen flúor; los ejemplos incluyen el medicamento antidepresivo farmacéutico comúnmente utilizado fluoxetina (Prozac) y el material PTFE (teflón). A partir de él se produce flúor elemental . Se usa comúnmente para grabar obleas de vidrio y silicio.
Nombres | |||
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Nombre IUPAC Fluorano [1] | |||
Otros nombres Ácido fluorhídrico Fluoruro de hidronio | |||
Identificadores | |||
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Modelo 3D ( JSmol ) | |||
CHEBI | |||
ChemSpider | |||
Número CE |
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PubChem CID | |||
Número RTECS |
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UNII | |||
Tablero CompTox ( EPA ) | |||
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Propiedades | |||
HF (aq) | |||
Apariencia | Líquido incoloro | ||
Densidad | 1,15 g / ml (para una solución al 48%) | ||
Acidez (p K a ) | 3.17 [2] | ||
Peligros [3] | |||
Pictogramas GHS | |||
Palabra de señal GHS | Peligro | ||
H280 , H300 , H310 , H314 , H318 , H330 | |||
P260 , P262 , P264 , P270 , P271 , P280 , P284 , P301 + 310 , P301 + 330 + 331 , P302 + 350 , P303 + 361 + 353 , P304 + 340 , P305 + 351 + 338 , P310 , P320 , P321 , P322 , P330 , P361 , P363 , P403 + 233 , P405 , P410 + 403 , P501 | |||
NFPA 704 (diamante de fuego) | |||
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |||
verificar ( ¿qué es ?) | |||
Referencias de Infobox | |||
Cuando el ácido fluorhídrico entra en contacto con la piel humana, provoca quemaduras profundas.
Usos
Producción de compuestos organofluorados
El uso principal del ácido fluorhídrico es en la química de los organofluorados . Muchos compuestos organofluorados se preparan utilizando HF como fuente de flúor, incluidos teflón , fluoropolímeros , fluorocarbonos y refrigerantes como el freón . Muchos productos farmacéuticos contienen flúor. [4]
Producción de fluoruros inorgánicos
La mayoría de los compuestos de fluoruro inorgánico de alto volumen se preparan a partir de ácido fluorhídrico. Los más importantes son Na 3 AlF 6 , criolita y AlF 3 , trifluoruro de aluminio . Una mezcla fundida de estos sólidos sirve como disolvente a alta temperatura para la producción de aluminio metálico . Otros fluoruros inorgánicos preparados a partir de ácido fluorhídrico incluyen fluoruro de sodio y hexafluoruro de uranio . [4]
Grabador, limpiador
Se utiliza en la industria de los semiconductores como un componente principal de Wright Etch y el grabado de óxido tamponado , que se utilizan para limpiar obleas de silicio . De manera similar, también se usa para grabar vidrio mediante tratamiento con dióxido de silicio para formar fluoruros de silicio gaseosos o solubles en agua. También se puede utilizar para pulir y escarchar vidrio. [5]
- SiO 2 + 4 HF → SiF 4 (g) + 2 H 2 O
- SiO 2 + 6 HF → H 2 SiF 6 + 2 H 2 O
También se usa comúnmente un gel de ácido fluorhídrico del 5% al 9% para grabar todas las restauraciones dentales de cerámica para mejorar la unión. [6] Por razones similares, el ácido fluorhídrico diluido es un componente del quitamanchas de óxido doméstico, en lavados de automóviles en compuestos "limpiadores de ruedas", en inhibidores de óxido de cerámica y telas, y en quitamanchas de agua. [5] [7] Debido a su capacidad para disolver óxidos de hierro así como contaminantes a base de sílice, el ácido fluorhídrico se usa en calderas de pre-puesta en servicio que producen vapor a alta presión. El ácido fluorhídrico también es útil para disolver muestras de rocas (generalmente en polvo) antes del análisis. De manera similar, este ácido se utiliza en maceraciones ácidas para extraer fósiles orgánicos de rocas de silicato. La roca fosilífera se puede sumergir directamente en el ácido, o se puede aplicar una película de nitrato de celulosa (disuelta en acetato de amilo ), que se adhiere al componente orgánico y permite que la roca se disuelva a su alrededor. [8]
Refinación de petróleo
En un proceso estándar de refinería de petróleo conocido como alquilación , el isobutano se alquila con alquenos de bajo peso molecular (principalmente una mezcla de propileno y butileno ) en presencia de un catalizador ácido derivado del ácido fluorhídrico. El catalizador protona los alquenos (propileno, butileno) para producir carbocationes reactivos , que alquilan isobutano. La reacción se lleva a cabo a temperaturas suaves (0 y 30 ° C) en una reacción de dos fases.
Producción
El ácido fluorhídrico fue preparado por primera vez en 1771 por Carl Wilhelm Scheele . [9] Ahora se produce principalmente mediante el tratamiento del mineral fluorita , CaF 2 , con ácido sulfúrico concentrado a aprox. 265 ° C.
- CaF 2 + H 2 SO 4 → 2 HF + CaSO 4
El ácido también es un subproducto de la producción de ácido fosfórico a partir de apatita / fluoroapatita . La digestión del mineral con ácido sulfúrico a temperaturas elevadas libera una mezcla de gases, incluido el fluoruro de hidrógeno, que puede recuperarse. [4]
Debido a su alta reactividad hacia el vidrio, el ácido fluorhídrico se almacena en recipientes de plástico fluorado (a menudo PTFE). [4] [5]
El ácido fluorhídrico se puede encontrar en la naturaleza; se libera en erupciones volcánicas.
Propiedades
En solución acuosa diluida, el fluoruro de hidrógeno se comporta como un ácido débil, [10] Se ha utilizado la espectroscopia infrarroja para demostrar que, en solución, la disociación va acompañada de la formación del par iónico H
3O+
· F - . [11] [12]
- H2O + 2HF ⇌ H + + F - + H
3O+
⋅F - , pK a = 3,17
Este par de iones se ha caracterizado en estado cristalino a muy baja temperatura. [13] Se ha caracterizado una asociación adicional tanto en solución como en estado sólido. [ cita requerida ]
- HF + F - ⇌ HF 2 - log K = 0,6
Se supone que la polimerización se produce a medida que aumenta la concentración. Esta suposición está respaldada por el aislamiento de una sal de un anión tetramérico H 3 F 4 - [14] y por cristalografía de rayos X a baja temperatura. [13] No todas las especies que están presentes en soluciones acuosas concentradas de fluoruro de hidrógeno han sido caracterizadas; además del HF 2 - que se conoce [11] , es muy probable la formación de otras especies poliméricas, H n-1 F n - .
Se estima que la función de acidez de Hammett , H 0 , para 100% HF está entre −10,2 y −11. [15] que es comparable al valor -12 para el ácido sulfúrico . [16] [17]
Acidez
A diferencia de otros ácidos hidrohálicos, como el ácido clorhídrico , el fluoruro de hidrógeno es solo un ácido débil en solución acuosa diluida. [18] Esto se debe en parte a la fuerza del enlace hidrógeno-flúor, pero también a otros factores como la tendencia de HF, H
2O y F-
aniones para formar racimos. [19] A altas concentraciones, las moléculas de HF se someten a homoasociación para formar iones poliatómicos (como bifluoruro , HF-
2) y protones , aumentando así en gran medida la acidez. [20] Esto conduce a la protonación de ácidos muy fuertes como el clorhídrico, sulfúrico o nítrico cuando se utilizan soluciones de ácido fluorhídrico concentrado. [21] Aunque el ácido fluorhídrico se considera un ácido débil, es muy corrosivo, incluso ataca el vidrio cuando está hidratado. [20]
La acidez de las soluciones de ácido fluorhídrico varía con la concentración debido a las interacciones de los enlaces de hidrógeno del ion fluoruro. Las soluciones diluidas son débilmente ácidas con una constante de ionización ácida K a = 6,6 × 10 - 4 ( op K a = 3,18 ), [10] en contraste con las soluciones correspondientes de los otros haluros de hidrógeno, que son ácidos fuertes ( p K a < 0 ). Las soluciones concentradas de fluoruro de hidrógeno son mucho más fuertemente ácidas de lo que implica este valor, como lo demuestran las mediciones de la función de acidez de Hammett H 0 [15] (o "pH efectivo"). Se estima que el H 0 para el 100% de HF está entre −10,2 y −11, comparable al valor −12 del ácido sulfúrico . [16] [17]
En términos termodinámicos, las soluciones de HF son altamente no ideales , y la actividad del HF aumenta mucho más rápidamente que su concentración. La débil acidez en solución diluida a veces se atribuye a la alta fuerza de enlace H — F , que se combina con la alta entalpía de disolución del HF para compensar la entalpía de hidratación más negativa del ion fluoruro. [22] Paul Giguère y Sylvia Turrell [11] [12] han demostrado mediante espectroscopía infrarroja que la especie de soluto predominante en solución diluida es el par de iones unidos por hidrógeno H
3O+
· F - . [23]
- H2O + HF ⇌ H
3O+
⋅F -
Al aumentar la concentración de HF, también aumenta la concentración del ion difluoruro de hidrógeno . [11] La reacción
- 3 HF HF 2 - + H 2 F +
es un ejemplo de homoconjugación .
Salud y seguridad
Además de ser un líquido altamente corrosivo , el ácido fluorhídrico también es un poderoso veneno de contacto . Debido a la capacidad del ácido fluorhídrico para penetrar en los tejidos, el envenenamiento puede ocurrir fácilmente por exposición de la piel o los ojos, o por inhalación o ingestión. Los síntomas de la exposición al ácido fluorhídrico pueden no ser evidentes de inmediato, y esto puede brindar una falsa tranquilidad a las víctimas, lo que hace que retrasen el tratamiento médico. [24] A pesar de tener un olor irritante, el HF puede alcanzar niveles peligrosos sin un olor obvio. [5] La IC interfiere con la función nerviosa, lo que significa que las quemaduras pueden no ser inicialmente dolorosas. Las exposiciones accidentales pueden pasar desapercibidas, retrasando el tratamiento y aumentando el alcance y la gravedad de la lesión. [24] Los síntomas de la exposición a la HF incluyen irritación de los ojos, piel, nariz y garganta, quemaduras en los ojos y la piel, rinitis , bronquitis , edema pulmonar (acumulación de líquido en los pulmones) y daño óseo. [25]
Cultura popular
En el episodio de la cuarta temporada 'Reacción en cadena' del drama médico británico Casualty, una colisión de tráfico resulta en un derrame de ácido fluorhídrico que pone a prueba los recursos del departamento y resulta en la muerte de un oficial de policía y quemaduras graves en otros automovilistas. Este episodio describe de manera realista la respuesta del servicio de bomberos a un derrame químico.
En el episodio 15 de la temporada 2 de la Estación 19 , el jefe de bomberos está expuesto al ácido fluorhídrico durante un incendio en un café en el episodio anterior. Después de una reacción tardía a los síntomas, esto conduce a su eventual muerte.
En la película Saw VI , se usa ácido fluorhídrico para matar a William Easton. En la película Jigsaw , Carly es asesinada por la inyección de ácido fluorhídrico en su torrente sanguíneo.
En un episodio de Titans titulado "Jason Todd", un joven Dick Grayson afirma que el asesino de sus padres usó ácido fluorhídrico para quemar sus cuerdas de trapecio.
Disolver cuerpos
El tropo de usar HF para disolver cuerpos humanos es común pero poco realista. Si bien es posible (con suficiente calor y tiempo), las masas orgánicas grandes se disuelven mejor con una solución de piraña.
- En un episodio de Breaking Bad titulado "El gato en la bolsa ... ", Jesse Pinkman usa ácido fluorhídrico para disolver el cuerpo de Emilio Koyama. En otro episodio, " Box Cutter ", Walter White y Jesse Pinkman usan ácido fluorhídrico para disolver el cuerpo de Victor.
- En un trío de segmentos del videojuego Zero Time Dilemma titulado "First Come, First Saved", cada uno de los tres equipos de participantes tiene la opción de presionar un botón que activa una lluvia de ácido fluorhídrico que se vierte sobre los otros dos equipos. El proceso de corrosión del ácido se describe y se describe como lo suficientemente rápido como para derretir todo, desde el metal y el vidrio hasta todo el cuerpo de un macho adulto de tamaño considerable en cuestión de segundos, dejando solo pequeñas cantidades de tejido.
Ver también
- Descomposición en fase vapor
Referencias
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enlaces externos
- Tarjeta internacional de seguridad química 0283
- Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos
- CID 14917 de PubChem (HF)
- CID 144681 de PubChem (5HF)
- CID 141165 de PubChem (6HF)
- CID 144682 de PubChem (7HF)
- "Quemadura por ácido fluorhídrico" , The New England Journal of Medicine : estudio de caso de quemaduras por ácido