氟化氫(化學式:HF)是氫的氟化物,有強烈的腐蝕性,有剧毒。它是無色的氣體,在空氣中,只要超過3ppm就會產生刺激的味道。
氫氟酸是氟化氫的水溶液,可以透過皮膚黏膜、呼吸道及腸胃道吸收。若不慎暴露於氫氟酸,應立即用()沖洗,若現場無六氟靈,則先以大量清水沖洗20至30分鐘,然後以葡萄糖酸鈣軟膏或藥水塗抹,并緊急送醫處理;若不小心誤飲,則要立即喝下大量的高鈣牛奶,並需緊急送醫處理。
氟化氫是一種極度危險的氣體,與潮濕水分接觸後會形成具有腐蝕性和滲透性的氫氟酸。這種氣體也會迅速破壞角膜,導致失明。
異常特性
氟化氫相對於其他鹵素氫化物具有一些異常的物理特性和化學特性。
高熔點及沸點
由於氟原子电负性很大,所以会与氢原子形成氫鍵,所以沸點較氯化氫、溴化氫、碘化氫等為高。
弱酸性
氫氟酸之水溶液是一种弱酸。一方面由於氟原子半徑小,電荷密度高,對氫原子的束縛較大,另一方面由於H-F共價鍵高度極性,故氟化氫具有分子間氫鍵,使得氟化氫具有高度化學穩定性,離解度非常低。因此,離解生成之水合氫離子濃度較低,使酸度常數Ka較低。由此氟化氫為弱酸。
:HF (aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + F- (aq)
:K_a = 7 \times 10^{-4} mol \cdot dm^{-3}
酸度變化
其他鹵化氫於水中濃度增加,酸度會下降。
:HX (aq) + H2O (l) H3O+(aq) + X- (aq)
對於一般氫鹵酸,鹵化氫濃度上升至某個程度,每單位體積溶液中之含水量急劇下降,令此反應之平衡位置趨向左邊,使離解度下降,酸性下降。但在較濃的氟化氫水溶液中,酸度反而會增加。此現象是由於氟離子的一個反應:
:F- + HF HF2-
:K = 5.1 mol^{-1} \cdot dm^{3}
對於氫氟酸,若氟化氫濃度增加,以上反應之平衡位置趨向右邊,使氟離子濃度上升。
:HF (aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + F- (aq)
根據勒沙特列原理,此化學平衡之平衡位置趨向右邊以傾向增加氟離子之濃度,故此離解度上升,酸性上升。
侵蝕玻璃性
氫氟酸本身對硅酸鹽(-{zh-hans:硅; zh-hant:硅;}-)及二氧化硅有極強的侵蝕能力。 故可腐蚀玻璃(主要成分是二氧化硅及硅酸盐),是可腐蚀玻璃的酸,所以日常貯存要使用塑料瓶或铅製容器。
:CaSiO3 (s) + 6HF (aq) -> CaF2(aq) + SiF4(g) + 3H2O (l)
用途
一般而言,無水氟化氫在工業上比其水溶液氫氟酸更為常見。以噸位計算,其主要用途是作為有機氟化合物的前驅物,以及作為鋁電解用冰晶石的前驅物。
作为溶剂
氟化氢是强酸性溶剂,在氟化氢中:
- 硝酸、硫酸显弱碱性;
与硝酸反应:HNO3+2HF→H2NO3++HF2-
与硫酸反应:H2SO4+3HF→HSO3F+H3O++HF2-
- 高氯酸显两性。
显碱性时:HClO4+2HF⇌H2ClO4++HF2-
显酸性时:HClO4+HF⇌H2F++ClO4-
一价的氟化物均易溶于氟化氢;二价的氟化物SrF2、BaF2、PbF2溶解度稍大,CaF2、CdF2、HgF2溶解度稍小;三价的氟化物SbF3溶解度稍小;其余二至四价金属的氟化物均难溶。
一些低价过渡金属的氟化物可以将溶剂还原,如CrF2和UF3,将溶剂还原,放出氢气,自身被氧化为CrF3和UF4。
在酸性環境下,氫氟酸非常危險,因為氫離子在酸性環境下會腐蝕皮膚,而氟離子則會將體內的鈣,鎂離子溶出,將嚴重破壞生理平衡。
健康影響
氟化氫具有強腐蝕性和強接觸毒性。接觸後需立即就醫。 氟化氫會迅速破壞角膜,導致失明。吸入高濃度氟化氫或與皮膚接觸會導致心律不整或肺水腫(肺部積水)死亡。
参见
- 氢氟酸
- 氯化氢 - 溴化氢 - 碘化氢 - 砹化氢
- 2019年日韓貿易戰
- 无机非水溶剂
参考文献
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