Fluorivetyä: ominaisuudet ja käyttötarkoitukset

Niistä halogeeniyhdisteitä - elementtiä 7 ryhmässä tärkeimmistä alaryhmä jaksollisen järjestelmän alkuaineita D. I. Mendeleeva - suuri käytännön merkitys fluorivetyä. Yhdessä muiden vetyhalidit, sitä käytetään eri aloilla kansantalouden: fluorattujen muovit, fluorivetyhappoa ja sen suolat. Tässä tutkimuksessa tutkimme molekyyleissä, fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet Tämän aineen ja harkita sen käyttöä.

Historia löytö

17-luvulla K. Shvankvard oli kokemusta mineraali fluorisälpää ja hapan sulfaatti. Tutkijat ovat havainneet, että reaktion aikana tuottaa kaasua, joka alkoi tuhota tasolasi kattaa putki reagenssien seosta. Tämä kaasumainen yhdiste tuli tunnetuksi fluorivetyä.

Fluorivetyhappoa saatiin 19-luvulla Gay Lussac samasta raaka-aineesta: Fluoriitti ja rikkihappo. Ampeeri hänen kokeet osoittivat, että rakenteen HF molekyyli on samankaltainen kuin kloorivetyä. Se koskee myös vesiliuoksia halogeenivetyjen. Erot liittyvät sähköiset hapot: fluorivetyhappo - heikko, ja kloridi - vahva.

fysikaaliset ominaisuudet

Kaasu kemiallinen kaava HF on pistävä tunnusomainen haju, väritön, hieman ilmaa kevyempää. Halogenidien joukossa HI HBr- HCl- kiehumispisteeseen ja sulattamalla sujuvasti muuttaa, ja siirtyminen HF kasvanut nopeasti. Selitys Tämän ilmiön ovat molekyyli- fluorivetyä muodot osakkuusyrityssijoituksiin (neutraalien hiukkasten, joiden välissä on vetysidoksia). Rikkoa ne, lisäenergiaa tarvitaan, jotta keittäminen ja sulamispisteet lisäys. Lukujen mukaan kaasun tiheys alueella lähellä kiehumispistettä (19,5), vetyfluoridin muodostuu aggregaatteja, joiden keskimääräinen koostumus HF _2. Kun kuumennetaan yli 25 ^{° C: ssa,} nämä kompleksit hajoavat vähitellen ja lämpötilassa, joka on ^noin 90 ° C: ssa käsittää fluorivetyä HF-molekyylejä.

Miten poimia ftorgidrid

Menetelmät aineiden ei laboratorio-olosuhteissa, jotka on jo mainittu, ja teollisuudessa, käytännössä mitään ei eroa keskenään: reagenssit ovat kaikki samoja fluorisälpää (Fluoriitti) ja hapan sulfaatti.

Mineraali talletukset on järjestetty Primorye Zabaikalye, Meksiko, Yhdysvallat, ensimmäinen rikastettu vaahdottamalla, ja sitten käytetään teknistä prosessia HF, joka suoritetaan erikoisteräksestä uuneissa. Ne panostettiin ja sekoitettiin malmin hapon sulfaatti. Rikastettu malmi sisältää 55-60% _{fluoriittiesiintymää.} Seinät uunin vuorattu johtaa arkkia, kiinni fluorivetyä. Tämä puhdistettiin pesussa pylväs jäähdytetään ja kondensoidaan sitten. Saamiseksi fluorivetyä, kiertouuneissa käytetään epäsuorasti kuumennettavaa sähköä. Massaosuus HF tuotos on noin 0,98, mutta prosessi on haittoja. Se on melko pitkä ja vaatii suuren hapon kulutus sulfaatti.

Napaisuus molekyylien HF

Vedetöntä fluorivetyä koostuu hiukkasista, joilla on kyky sitoutua toisiinsa ja muodostavat aggregaatteja. Tämä johtuu siitä, että sisäisen rakenteen molekyylin. Välillä vety- ja fluoriatomeja, on vahva kemiallinen sidos, jota kutsutaan polaarinen kovalenttinen. Sitä edustaa yleinen elektroniparin, siirrytty elektronegatiivisen fluoriatomi. Näin ollen ftorgidrida molekyylit ovat polaarisia ja niillä on muoto dipolien.

Niiden välissä on sähköstaattinen vetovoima, joka johtaa esiintyminen yhteistyökumppaneitaan. sidospituutta Vedyn ja fluoriatomia 92 nm, ja sen energia on yhtä suuri kuin 42 kJ / mol. Kuten kaasu- tai nestemäistä ainetta se koostuu seoksesta, jossa polymeerisen lajien H 2F _2, H ₄ F _4.

kemialliset ominaisuudet

Vedetöntä fluorivetyä on kyky reagoida suolat karbonaatti, silikaatti, sulfidi nitriitti ja happoja. Joilla on oksidatiivisen ominaisuudet, HF palautuu edellä mainittuja yhdisteitä hiilidioksidiksi, piitetrafluoridi, rikkivety ja typen oksideja. Vesipitoista 40%: ista HF liuos tuhoaa betoni, lasi, nahka, kumi, ja myös vuorovaikutuksessa joidenkin oksidien, kuten Cu ₂ O. tuote ei kuparista, kupari fluoridi ja vettä. On ryhmä aineita, joiden kanssa HF ei vastaa, esimerkiksi, raskasmetallit, sekä magnesiumia, rautaa, alumiinia, nikkeliä.

Vesiliuoksen fluorivetyä

Se on nimi ja fluorivetyhapon käytetään 40% ja 72% ratkaisuja. Fluorivetyä, ominaisuus kemialliset ominaisuudet, joka riippuu sen konsentraatio, äärettömän vesiliukoinen. Tässä tapauksessa, lämpöä, joka kuvaa tämän prosessin eksotermisen. Keskipitkän vahvaa happoa HF: n vesiliuosta saatetaan reagoimaan metallien (substituutio reaktio). Muodostunut suola - fluoridit -, ja vapautuu vetyä. Eivät reagoi fluorivetyhapon passiivinen metallit - platinaa ja kultaa, ja lyijyä. Happo passivoi se, toisin sanoen muodostaa suojaavan kalvon metallin pintaan, joka koostuu liukenemattomasta johtaa fluoria. HF: n vesiliuoksen voi sisältää rautaa epäpuhtauksia arseenia, rikkidioksidia, jolloin sitä kutsutaan teknistä happoa. Konsentroitiin 60% HF-liuosta on välttämätöntä, orgaanisessa synteettisessä kemiassa. Se tallennetaan muovista tai teflon säiliöissä, ja fluorivetyhapon vetoisuus kuljetetaan teräksestä.

Rooli fluorivetyhapon taloudessa

Liuosta, jossa oli fluorivetyä käytetään tuotannossa ammonium- boorifluoridi, joka on osa vuon rauta- ja ei-rautametallien metallurgiassa. Lisäksi sitä käytetään elektrolyysin prosessi, jolla hankitaan puhdasta booria. Fluorivetyhappo käytetään tuotannossa kremneftoridov, kuten esimerkiksi Na ₂ SiF _6. Sitä käytetään sementin valmistamiseksi ja emalit kestävät mineraalihapot.

Flyuaty antaa rakennusaineet vedenpitävä ominaisuuksia. Prosessissa niiden soveltamista on kuitenkin syytä olla varovainen, koska kaikki kremneftoridy myrkyllisiä. Vesiliuosta HF käytetään myös synteettisten voiteluöljyjen. Toisin kuin mineraali, ne säilyttävät viskositeetti ja muodostavat suojaavan kalvon pinnalle liikkuvat osat, kompressorit, vaihteistot, laakerit sekä korkeissa ja matalissa lämpötiloissa. Erittäin tärkeää on vesipitoinen vetyfluoridi etsaus (matot) lasi, sekä puolijohdeteollisuudessa, jossa sitä käytetään piin etsaus.

Fluoria sisältävät muovi

Suosituin näistä on Teflon (PTFE - 4). Se avattiin vahingossa. Orgaaninen kemisti Roy Plankett, mukana synteesi freonit, löytyy sylintereihin kaasumaista eteeniä cheteryhhloristym säilytettiin poikkeuksellisen alhainen lämpötila ei kaasua, valkoisena jauheena, rasvaisen tuntuista. Havaittiin, että korkeassa paineessa ja alhaisessa lämpötilassa polymeroitiin tetrafluorieteeni.

Tämä reaktio johti muodostumista uuden muovit. Myöhemmin se oli nimeltään Teflon. Hänellä on erinomaiset lämmön- ja kylmänkestävyys. Teflon pinnoitteet ovat menestyksekkäästi käytetty elintarviketeollisuudessa, kemianteollisuudessa, valmistukseen astioita tarttumaton ominaisuuksia. Jopa 70 ° ^C: PTFE tuotteet - 4 eivät menetä ominaisuuksia. Se on poikkeuksellinen suuri kemiallinen inertia PTFE. Se ei tuhoa kosketuksiin syövyttävien aineiden kanssa - emäksiä ja happoja. Tämä on erittäin tärkeää, että käytettävien laitteiden teknologisia prosesseja nitraatti ja sulfaatti hapot, ammoniumhydroksidia, natriumhydroksidia. Fluorihiilipolymeerit polymeeri voi sisältää lisäkomponentteja - modifiointiaineita, kuten lasista tai metalleja, niin että ne muuttuvat niiden ominaisuudet, kuten lisääntynyt lämmönkestävyys ja kestävyys.

Dissosiaatio fluorivetyä

Aiemmin mainittiin, että muoto vahva kovalenttinen sidos, lisäksi, ne pystyvät itse liittää osaksi aggregaatteja, jotka muodostavat vetysidoksia HF molekyylejä. Siksi vetyfluoridi on alhainen dissosiaation ja huonosti pilkotaan vesiliuoksessa ioneja. Fluorivetyhappo on heikompi kuin kloridi tai bromia. Nämä ominaisuudet selittää sellaisen sen dissosiaation kestävä, happoadditiosuolat, kun taas ei kloridi tai niiden ei muodosta jodia. Dissosiaatiovakio vesipitoisen vetyfluoridin liuos on 7x10 ^-4, joka vahvistaa sen, että sen ratkaisu on suuri määrä dissosioitumattomien molekyylien ja merkitty alhainen vedystä ja fluorista ioneja.

Kuinka vaarallista ftorgidrid

On huomattava, että myrkylliset on sekä kaasumaisten ja nestemäisten fluorivetyä. Aine koodi - 0342. Fluorivetyhappo myös hallussaan huumaavia ominaisuuksia. Sen vaikutuksesta ihmiskehoon keskitymme myöhemmin. Luokitin Tämän aineen, sekä vedetöntä ftorgidrid, on toisen luokan vaaran. Tämä johtuu ennen kaikkea kyky fluori helposti syttyä. Erityisesti, tämä ominaisuus on erityisen ilmeistä yhdisteen, kuten fluorivetyä, mikä on erityisen korkea Pozharovzryvoopasnost.

Miksi tason määrittämiseksi fluorivetyä ilmassa

Teollisessa tuotannossa HF, saatu fluoriitista rikkihappoa mahdollinen menetys tuotekaasua, joka kytkee ilmakehään. Muista, että fluorivetyä (vaaraluokka joka - toinen) - erittäin myrkyllinen aine ja vaatii jatkuvaa mittaamista pitoisuus. Teollisuuden päästöt sisältää suuria määriä haitallisia ja mahdollisesti vaarallisia kemikaaleja, erityisesti typen ja rikin oksideja, sulfideja raskasmetallien ja kaasumaisen vedyn halogenidit. Niistä suuri osa on fluorivety, joka MPC ilmassa on 0,005 mg / m ³ suhteen fluoria päivässä. Tehtaalla sivustot, joissa on rumpu-uunissa, suurin sallittu pitoisuus (MPC) on oltava 0, 1 mg / m ^3.

Kaasuanalysaattorin vetyfluoridi

Selvittää, mitä haitallisia kaasuja ja määrä ilmakehään on olemassa erityisiä mittauslaitteita. Havaitsemiseksi höyryn HF photocolorimetric käyttö kaasuanalysaattorin, joita käytetään hehkulamppu, ja puolijohteiset valoa lähettävät diodit valonlähteenä, ja valodiodien ja phototransistors toimivat fotodetektoria. Määritys fluorivetyä suoritetaan ilmakehän ilmaa ja toinen infrapuna-kaasuanalysaattorin. Ne ovat melko herkkiä. HF molekyylit absorboivat pitkän aallon säteilyn alueella 1-15 mikronia. Välineet käytetään määrittämään myrkyllisten jätteiden ilmassa ja työalueella teollisuusyritysten, kiinteän värähtelyjakson pitoisuus HF sisällä sallitun nopeuden ja yhden äärimmäisissä tapauksissa (teknogeeninen katastrofin, häiriöt tekniikan sykliä vaurioitumisen virtalähteen ja niin edelleen. D.). Nämä toiminnot toimivat thermoconductometric fluorivetyä kaasuanalysaattorin. Prom. ne erottavat päästöjä perustuu HF lämmönjohtavuus koostumuksesta riippuen kaasumaisen seoksen.

Ftorgidrida haitallinen vaikutus ihmiskehoon

Kuten vedetön vetyfluoridi ja fluorivetyhappoa, joka on liuos, se veteen, kuuluvat toiseen luokkaan vaara. Erityisesti näillä yhdisteillä on kielteinen vaikutus tärkeisiin järjestelmiin: sydän- ja verisuonitaudit, erityselimiin, hengitysteiden ja ihon ja limakalvojen. Aineiden tunkeutumista ihon läpi huomaamatta ja oireetonta. Ilmiöitä myrkyllisyys voi ilmetä seuraavana päivänä, ja ne on diagnosoitu vyöryn, eli haavaumia iho, silmä limakalvon pinnan ollessa muodostettu keloidit. Keuhkojen kudoksia on tuhoutunut nekroottinen vaurio keuhkorakkuloihin. Fluoridi-ionit loukkuun ekstrasellulaarinestettä sitten tunkeutuvat soluihin ja ne sitovat kalsiumia ja magnesiumia hiukkasia tuotavan koostumukseen hermokudoksen, verta, ja munuaistiehyiden - nefronissa rakenteita. Sen vuoksi on erityisen tärkeää on huolellisen valvonnan sisällön kaasumaisen vetyfluoridi ja fluorivetyhapon höyryn ilmakehässä.