فلوريد الهيدروجين: الخصائص والتطبيقات

بين مركبات الهالوجين - عناصر 7 مجموعات من المجموعة الفرعية الرئيسية للنظام الدوري للعناصر الكيميائية D. I. Mendeleeva - أهمية عملية كبيرة هي فلوريد الهيدروجين. جنبا إلى جنب مع هاليدات الهيدروجين الأخرى، ويتم استخدامها في مختلف فروع الاقتصاد الوطني: البلاستيك المفلورة، وحمض الهيدروفلوريك وأملاحه. في هذا البحث دراسة بنية الجزيئات، الخواص الفيزيائية والكيميائية لهذه المادة، والنظر في استخدامها.

تاريخ الاكتشاف

في القرن ال17 كان K. Shvankvard تجربة مع المعدنية الفلورسبار و كبريتات الحمضية. لقد وجد العلماء أن الغاز تطورت خلال رد الفعل الذي بدأ في التراجع من لوحة من الزجاج، الذي يغطي أنبوب مع خليط كاشف. هذا المركب الغازي أصبح يعرف باسم فلوريد الهيدروجين.

تم الحصول على حمض الهيدروفلوريك في 19 القرن غاي وساك من نفس المادة الخام: حامض الكبريتيك فلوريت و. أمبير أثبتت تجاربه أنه في بنية جزيء HF يشبه كلوريد الهيدروجين. فإنه يتصل أيضا المحاليل المائية من هاليدات الهيدروجين. وترتبط هذه الاختلافات الأحماض الطاقة: الهيدروفلوريك - ضعيفة، وكلوريد - قوية.

الخصائص الفيزيائية

الغاز مع الصيغة الكيميائية HF له رائحة مميزة لاذع، عديم اللون وأخف وزنا قليلا من الهواء. بين الهاليدات مرحبا HBr- HCl- نقطة الغليان وذوبان بسلاسة تغيير، والانتقال إلى HF زيادة حادة. تفسير لهذه الظاهرة تشمل الجزيئية أشكال فلوريد الهيدروجين الزميلة (مجموعة من الجزيئات المحايدة، وبين التي توجد فيها روابط هيدروجينية). لكسر لهم، مطلوب طاقة إضافية، وبالتالي فإن زيادة الغليان ونقطة انصهار. ووفقا للأرقام كثافة الغاز في مسافة قريبة إلى نقطة الغليان (19.5)، ويتكون فلوريد الهيدروجين من الركام مع تكوين متوسط HF _2. عندما يسخن فوق 25 ^{درجة مئوية،} وتتحلل هذه المجمعات تدريجيا وعند درجة حرارة ^حوالي 90 درجة تضم C فلوريد الهيدروجين من جزيئات HF.

كيفية استخراج ftorgidrid

طرق للحصول على المواد يست تحت ظروف المختبر، الذي ذكرناه سابقا، والصناعة، لا شيء تقريبا لا تختلف فيما بينها: الكواشف هي كل نفس الفلورسبار (فلوريت) وكبريتات الحمضية.

يتم ترتيب والرواسب المعدنية في بريموري Zabaikalye، المكسيك، الولايات المتحدة الأمريكية، مما أثرى أول مرة من قبل التعويم، ومن ثم استخدامها في العملية التكنولوجية لHF، التي يتم تنفيذها في أفران خاصة من الصلب. ووجهت إليهم وخام مختلطة مع كبريتات الحمضية. يحتوي خام المخصب 55-60٪ من _{فلوريت.} جدران الفرن اصطف يؤدي صحائف محاصرة فلوريد الهيدروجين. تمت تنقية هذا في العمود غسل تبرد ثم مكثف. من أجل الحصول على فلوريد الهيدروجين، وتستخدم أفران دوارة، heatable غير مباشر عن طريق الكهرباء. الشامل إخراج جزء HF حوالي 0.98، ولكن عملية لها عيوبها. وهو طويل جدا ويتطلب استهلاك كبيرة من كبريتات الحمضية.

قطبية الجزيئات HF

يتكون مائي فلوريد الهيدروجين من جزيئات لديها القدرة على ربط كل المجاميع الأخرى والشكل. ويرجع ذلك إلى البنية الداخلية للجزيء هذا. بين الهيدروجين والفلور الذرات، قوي الرابطة الكيميائية، ودعا التساهمية القطبية. وهي ممثلة من قبل الزوج الإلكترون العام، تحولت إلى ذرة الفلور أكثر كهربية. ونتيجة لذلك ftorgidrida الجزيئات هي القطبية ولها ثنائيات الاقطاب النموذج.

بين لهم أن هناك قوة جذب كهرباء، الأمر الذي يؤدي إلى حدوث الزميلة. طول الرابطة بين الهيدروجين والفلور ذرات هو 92 نانومتر، وطاقتها تساوي 42 كج / مول. كما في مادة غازية أو سائلة وتتكون من خليط من أنواع البوليمر H ₂ F _2، H ₄ F _4.

الخواص الكيميائية

لا مائي فلوريد الهيدروجين لديه القدرة على التفاعل مع أملاح كربونات، السيليكات، والنتريت كبريتيد والأحماض. نستعرض خصائص الأكسدة، HF يتعافى المركبات المذكورة أعلاه إلى ثاني أكسيد الكربون ورابع فلوريد السليكون، كبريتيد الهيدروجين وأكاسيد النتروجين. و40٪ محلول مائي HF يدمر الخرسانة والزجاج والجلود والمطاط، وأيضا يتفاعل مع بعض أكاسيد مثل النحاس ₂ O. تم العثور على المنتجات خالية من النحاس، فلوريد النحاس والماء. وهناك مجموعة من المواد التي HF لا يستجيب، على سبيل المثال، والمعادن الثقيلة، وكذلك المغنيسيوم والحديد والألومنيوم والنيكل.

محلول مائي من فلوريد الهيدروجين

أنه يحتوي على اسم ويستخدم حمض الهيدروفلوريك إلى 40٪ و 72٪ الحلول. فلوريد الهيدروجين، سمة من الخصائص الكيميائية التي تعتمد على تركيزه، قابل للذوبان في الماء بلا حدود. في هذه الحالة، يتم إنشاء الحرارة التي تصف هذه العملية كما طارد للحرارة. ونتيجة لمائي حمض قوي المتوسط كان رد فعل HF مع المعادن (تفاعل استبدال). يتم تحريرها، والهيدروجين - ملح شكلت - الفلوريدات. لا تتفاعل مع حمض الهيدروفلوريك المعادن السلبي - البلاتين والذهب والرصاص. حمض passivates ذلك، أي يشكل طبقة واقية على سطح معدني يتكون من الرصاص فلوريد غير قابلة للذوبان. قد يحتوي الحل HF مائي الحديد شوائب الزرنيخ، وثاني أكسيد الكبريت، وفي هذه الحالة يطلق عليه حمض التقني. يتركز 60٪ من محلول HF ضروري في الكيمياء الاصطناعية العضوية. يتم تخزينها في البلاستيك أو تفلون الحاويات، وحمولة حمض الهيدروفلوريك تنقل في صهاريج من الصلب.

دور حمض الهيدروفلوريك في الاقتصاد

هناك حل من فلوريد الهيدروجين يستخدم لإنتاج borofluoride الأمونيوم، وهو مكون من تدفق في المعادن الحديدية وغير الحديدية. أيضا، يتم استخدامه في عملية التحليل الكهربائي للحصول على البورون النقي. ويستخدم حمض الهيدروفلوريك في kremneftoridov الإنتاج، مثل على سبيل المثال نا ₂ SIF _6. فهو يستخدم لإنتاج الاسمنت والمينا ومقاومة للأحماض المعدنية.

Flyuaty إعطاء مواد البناء خصائص مضادة للماء. في عملية تطبيقها هو ضروري أن نكون حذرين، لأن كل kremneftoridy السامة. وتستخدم محلول مائي من HF أيضا في إنتاج زيوت التشحيم الاصطناعية. على عكس المعدنية، فإنها تحتفظ اللزوجة وتشكيل طبقة واقية على سطح العمل أجزاء، ضواغط الهواء، وعلب التروس، محامل سواء في ارتفاع وفي درجات الحرارة المنخفضة. من أهمية كبيرة هو مائي فلوريد الهيدروجين في الزجاج النقش (حصيرة)، وكذلك في صناعة أشباه الموصلات حيث يتم استخدامه لالنقش السيليكون.

البلاستيك التي تحتوي على الفلور

الاكثر شهرة هذه هي تفلون (PTFE - 4). افتتح من قبل وقوع الحادث. الكيمياء العضوية روي Plankett، وتشارك فريون التوليف، وجدت في اسطوانات مع cheteryhhloristym الاثيلين الغازية تخزينها في درجة حرارة منخفضة بشكل غير طبيعي لا غاز، على شكل مسحوق أبيض، دهني الملمس. وقد تبين أن تحت ضغط عال ودرجة حرارة منخفضة بلمرة tetrafluoroethylene.

أدى هذا التفاعل إلى تشكيل البلاستيك الجديدة. وفي وقت لاحق كان يطلق عليه تفلون. لديه حرارة ممتازة ومقاومة البرد. وتستخدم الطلاء تفلون بنجاح في صناعة المواد الغذائية، والصناعات الكيماوية، في تصنيع تجهيزات المطابخ مع خصائص غير لاصقة. حتى عند 70 درجة ^C منتجات PTFE - 4 لا تفقد خصائصها. وهو همود الكيميائية عالية استثنائية من PTFE. لم يتم تدميره عن طريق الاتصال مع المواد العدوانية - القلويات والأحماض. وهذا أمر مهم للغاية بالنسبة للالمعدات المستخدمة في العمليات التكنولوجية للنترات والأحماض الكبريتية، هيدروكسيد الأمونيوم، وهيدروكسيد الصوديوم. قد تحتوي على فلوريد طبقات مكونات إضافية - المعدلات، مثل الزجاج أو المعادن، بحيث تغيير خصائصها، مثل زيادة المقاومة للحرارة والمتانة.

تفكك فلوريد الهيدروجين

في وقت سابق ذكرنا أن شكل قوي السندات التساهمية، بالإضافة إلى أنها هي نفسها قادرة على ربط إلى المجاميع، وتشكيل روابط هيدروجينية في جزيئات HF. هذا هو السبب في فلوريد الهيدروجين لديه درجة منخفضة من التفكك والمشقوق ضعيفا في محلول مائي في الأيونات. حمض الهيدروفلوريك أضعف من كلوريد أو البروم. هذه الخصائص توضح وجود مقاومة التفكك وأملاحه بالإضافة الحمضية، في حين لا كلوريد ولا أشكالها لا اليود. ثابت التفكك من محلول مائي فلوريد الهيدروجين هو 7x10 ^-4، وهو ما يؤكد حقيقة أن حلها هو عدد كبير من الجزيئات undissociated وتميز محتوى منخفض من الهيدروجين والفلور الأيونات.

مدى خطورة ftorgidrid

وتجدر الإشارة إلى أن سمية على حد سواء الغازي والسائل فلوريد الهيدروجين. كود مادة - 0342. حمض الهيدروفلوريك أيضا تمتلك خصائص مخدرة. على تأثيرها على جسم الإنسان، وسوف نركز في وقت لاحق. المصنف من هذه المادة، وكذلك ftorgidrid لا مائي، هو في الدرجة الثانية الخطر. ويرجع ذلك في المقام الأول، قدرة الفلور تشعل بسهولة. على وجه الخصوص، هذا العقار هو واضح بشكل خاص في مجمع مثل فلوريد الهيدروجين، وهي نسبة مرتفعة بشكل خاص Pozharovzryvoopasnost.

لماذا تحديد مستوى فلوريد الهيدروجين في الهواء

في الإنتاج الصناعي من HF، تم الحصول عليها من حامض الكبريتيك والفلورسبار وخسارة ممكنة من الغاز المنتج، الذي الأزواج في الغلاف الجوي. يذكر أن فلوريد الهيدروجين (رتبة الخطر الذي - الثانية) - مادة شديدة السمية ويتطلب القياس المستمر من تركيزه. في الانبعاثات الصناعية يحتوي على كميات كبيرة من المواد الكيميائية الضارة والتي قد تكون خطرة، وخاصة النيتروجين وأكاسيد الكبريت، كبريتيد المعادن الثقيلة وهاليدات الهيدروجين الغازي. بينهم نسبة كبيرة في فلوريد الهيدروجين، الذي MPC في الهواء هو 0.005 ملغ / م ³ من حيث الفلور في اليوم الواحد. لمواقع المصانع التي توجد فيها طبل الفرن، يجب أن يكون الحد الأقصى للتركيز المسموح به (MPC) 0، 1 ملغ / م ^3.

تحليل الغاز من فلوريد الهيدروجين

لمعرفة ما الغازات الضارة والكمية التي تطلق في الجو، هناك أدوات القياس الخاصة. للكشف عن بخار HF باستخدام تحليل الغاز photocolorimetric، التي تستخدم في المصابيح خيوط والمصابيح كمصدر ضوء أشباه الموصلات وفوتوديوديس وphototransistors بمثابة الاستشعار البصرية. ويجري تحديد فلوريد الهيدروجين في الهواء في الغلاف الجوي وتحليل الغاز بالأشعة تحت الحمراء أخرى. فهي حساسة جدا. جزيئات HF تمتص الإشعاع الطويل الموجة في حدود 1-15 ميكرون. الأدوات المستخدمة لتحديد النفايات السامة في الهواء وفي منطقة العمل من المنشآت الصناعية، التذبذب الثابتة تركيز HF سواء داخل معدل سمح والحالات القصوى واحدة (كوارث تكنولوجية، واضطرابات دورات التكنولوجية بسبب الضرر من إمدادات الطاقة وهلم جرا. D.). هذه الوظائف تعمل thermoconductometric تحليل الغاز فلوريد الهيدروجين. حفلة موسيقية. تتمايز الانبعاثات على أساس الموصلية الحرارية HF اعتمادا على تكوين الخليط الغازي.

Ftorgidrida تأثير ضار على جسم الإنسان

كما لا مائي فلوريد الهيدروجين أو حامض الهيدروفلوريك، الذي حل منه في الماء، وتنتمي إلى الطبقة الثانية من الخطر. بشكل خاص، هذه المركبات لها تأثير سلبي على الأنظمة الحيوية: القلب والأوعية الدموية، مطرح، والجهاز التنفسي، والجلد والأغشية المخاطية. تغلغل المواد عن طريق الجلد يذهب دون أن يلاحظها أحد وأعراض. ظواهر سمية يمكن أن يعبر عن نفسه في اليوم التالي، وأنهم تشخيص الانهيار، وهي الجلد متقرحة، إلى أجزاء سطح الغشاء المخاطي العين تشكيل الجدرة. يتم تدمير الأنسجة الرئة بسبب آفة الميتة من الحويصلات الهوائية. أيونات الفلورايد المحاصرين في السائل خارج الخلية، ثم تخترق الخلايا والتي تربط الكالسيوم والمغنيسيوم الجزيئات التي تدخل في تكوين الأنسجة العصبية، والدم، والأنابيب الكلوية - هياكل كليون. وبالتالي فإنه من أهمية خاصة هو التحكم الدقيق للمحتوى الغازي فلوريد الهيدروجين وبخار حامض الهيدروفلوريك في الغلاف الجوي.