Vodorodli florid: xususiyatlari va qo'llanilishi

Halojen birikmalari orasida DI Mendeleyev kimyoviy elementlarining davriy tizimining asosiy guruhining 7-guruhidagi elementlar - vodorodli florid katta amaliy ahamiyatga ega. Boshqa halogenlangan vodorod bilan bir qatorda, xalq xo'jaligining turli tarmoqlarida: flor o'z ichiga olgan plastmassalarni, hidroflyor kislotasini va uning tuzlarini olish uchun ishlatiladi. Ushbu maqolada molekula tuzilishini, ushbu moddaning fizik va kimyoviy xususiyatlarini o'rganamiz va uni qo'llash sohalarini ko'rib chiqamiz.

Kashfiyot tarixi

XVII asrda K. Shankvard florafar va sulfat kislotasi mineralini eksperiment o'tkazdi . Olimning fikriga ko'ra, reaktsiya vaqtida gazni chiqarib tashlashdi, bu shisha tovoqni yo'q qilishni boshlagan, bu reagentlar aralashmasi bilan quvurni qoplagan. Ushbu gazsimon birikma vodorod florid deyiladi.

Gidroforez kislotasi 19-asrda bir xil xom ashyo-fosfat va sulfat kislota bilan Gay-Lussak tomonidan olingan. Amper o'z tajribalari bilan HF molekulasining tuzilishi vodorod xloridiga o'xshashligini isbotladi. Bu, bu halogenlarning suvli eritmalari uchun ham amal qiladi. Turli xil kislotalar kuchiga bog'liq: gidroflorik zaif va xlor kuchli.

Jismoniy xususiyatlar

Kimyoviy formulali HF gazli o'tkir xarakterli hidga ega, rangsiz, havodan engilroq. HI-HBr-HCl halojenidlari seriyasida qaynatish va eritma nuqtalari muammosiz o'zgaradi va HFga o'tishi keskin ortadi. Bu hodisaning ta'rifi quyidagilar: molekulyar vodorodli florid birikmalar (vodorod bog'lanishlari paydo bo'lgan neytral zarralar guruhlari). Ularni sindirish uchun qo'shimcha energiya talab qilinadi, shuning uchun qaynab ketish va erish nuqtalari ortadi. Gaz zichligi indekslariga ko'ra, qaynoq nuqtasiga yaqin (+19.5) bo'lgan intervalda vodorod floridi o'rtacha HF ₂ birikmasidan iborat agregatlardan iborat. 25 ° Cdan yuqori qizdirilganda, bu komplekslar asta-sekin tarqab ketadi va 90 ° S gacha bo'lgan haroratda. Vodorod floridi HF molekulasidan.

Qanday gidroflorid bor?

Laboratoriya sharoitlarida emas, balki yuqorida aytib o'tganimizdek, ammo sanoatda deyarli hech qanday aloqaga ega bo'lmagan moddalarni olish usullari: reaktivlar bir xil fluorit (fluorit) va sulfat kislotasi.

Primorye, Transbaikalia, Meksika, AQSHda joylashgan konlari birinchi marta flotatsiya bilan boyitilib, maxsus po'latli nonvoyxonalarda ishlab chiqariladigan HF ishlab chiqarish jarayonida ishlatiladi. Ular ruda olib, sulfat kislotasi bilan aralashtiradilar. Boyitilgan ma'dan tarkibida 55-60% fluorit mavjud _. Olovli devorlari vodorod ftoridni tortib oladigan qo'rg'oshinli plitalar bilan qoplangan. U yuvish ustunida yuviladi, sovitiladi va keyin kontsentrlanadi. Vodorod floridini ishlab chiqarish uchun rotatorli pechlar elektr energiyasi bilan bilvosita isitiladi. Chiqindagi HF ning massa ulushi taxminan 0.98 ni tashkil qiladi, ammo bu jarayonning kamchiliklari mavjud. Bu juda uzoq va sulfat kislotasi katta miqdorda iste'mol qilishni talab qiladi.

HF molekulalarining polarligi

Suvsiz vodorod floridi bir-biriga bog'lanish va agregatlarni hosil qilish qobiliyatiga ega zarrachalardan iborat. Bu molekulaning ichki strukturasi bilan izohlanadi. Vodorod va ftor atomlari o'rtasida kuchli kimyoviy birikma mavjud bo'lib, polar kovalent bog'lanish deb ataladi. U ko'proq elektronga aylanadigan ftor atomiga ko'chiriladigan umumiy elektron juftlik bilan ifodalanadi. Natijada ftorid gidridi molekulalari qutbga aylanadi va dipollar shakliga ega.

Ularning orasida elektrostatik jozibali kuchlar bor, bu esa sheriklar paydo bo'lishiga olib keladi. Vodorod va ftor atomlari orasidagi kimyoviy bog'lanishning uzunligi 92 nm bo'lib, uning energiyasi 42 kJ / mol dir. Ham gazli, ham suyuq holatda moddada H ₂ F ₂ , H ₄ F ₄ polimer aralashmasi mavjud.

Kimyoviy xossalari

Suvsiz vodorodli florid karbonat, silikat, nitrit va sulfid kislotalarning tuzlari bilan ta'sir o'tkazish qobiliyatiga ega. Oksidlovchi xususiyatlar bilan HF yuqoridagi moddalarni karbon dioksid, silikon tetraflorid, vodorod sulfidi va azot oksidlariga kamaytiradi. Suvli 40% vodorodli florid eritmasi beton, shisha, teri, kauchukni yo'q qiladi, shuningdek, ba'zi oksidlar bilan, masalan, Cu ₂ O bilan ta'sir o'tkazadi. Mahsulotlarda mis, mis ftorid va suv mavjud. HF, masalan, og'ir metallar, magniy, temir, alyuminiy, nikel kabi reaktsiyalarga ega bo'lmagan moddalar guruhi mavjud.

Suvli vodorodli florid eritmasi

U gidroflorik kislota deyiladi va 40% va 72% eritmalar shaklida qo'llaniladi. Vodorodli florid, uning kimyoviy xususiyatlarining xarakteristikasi uning konsentratsiyasiga bog'liq bo'lib, suvda cheksiz ravishda eriydi. Bu holatda, bu jarayonni ekzotermik sifatida xarakterlovchi issiqlik chiqariladi. O'rta kuchli kislota bo'lgan HF ning suvli eritmasi metall bilan ta'sir qiladi (almashtirish reaktsiyasi). Tuzlar hosil bo'ladi - floridlar - va vodorod chiqariladi. Passiv metallar - platina va oltin, shuningdek, qo'rg'oshin - hidroflorik kislota bilan reaksiyaga kirishmang. Kislota u orqali o'tadi, ya'ni eritmasidal qo'rg'oshin ftoridan tashkil topgan metall yuzasida himoya plyonka hosil qiladi. HF ning suvli eritmasi temir, marsenik, oltingugurt dioksidining aralashmalarini o'z ichiga olishi mumkin, bu holda u texnik kislota deb ataladi. Organik sintez kimyosida HF konsentrlangan 60% eritmasi muhim ahamiyatga ega. Polietilen yoki Teflon konteynerlarida saqlanadi va po'lat sisternalarda yirik tonajli gidroflorik kislota tashiladi.

Milliy iqtisodiyotda gidroflorik kislotaning ahamiyati

Vodorodli florid eritmasi qora va rangli metallurgiyada oqimlarning tarkibiy qismi bo'lgan ammoniy boraflorid ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Bundan tashqari, elektroliz jarayonida sof bor ishlab chiqarish uchun ham ishlatiladi. Hidroflorik kislota, masalan, Na ₂ SiF ₆ kabi silikofloridlarni ishlab chiqarishda ishlatiladi. Mineral kislotalarning ta'siriga chidamli sementlar va emallarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.

Floats qurilish materiallariga suv o'tkazmaydigan xususiyatlarni beradi. Barcha silikofloridlar toksik bo'lganligi sababli ularni qo'llash jarayonida ehtiyotkorlik bilan foydalanilishi lozim. HF ning suvli eritmasi sintetik yog'larni ishlab chiqarishda ham qo'llaniladi. Mineralli moddalardan farqli o'laroq, ular viskoziteyi saqlab qoladilar va ishlaydigan qismlar yuzasida himoyalanadigan plyonka hosil qiladi: kompressorlar, reduktorlar, rulmanlar yuqori va past haroratlarda. Katta ahamiyatga ega shisha suyuqlikda (matting) suvli vodorodli florid, shuningdek, yarimo'tkazgich sanoatida silikonni o'stirishda ishlatiladi.

Flüoreli plastiklarda

Ulardan eng mashhurlari Teflon (floroplastik - 4). Bu voqea tasodifan topilgan. Freon sintezi bilan shug'ullanadigan organik kimyogar Roy Plunkett gazga emas, gazga emas, balki teginish uchun moyli oq changga ega bo'lgan gazli xlor etilen bilan silindrda gaz topdi. Yuqori bosim va past haroratda tetrafloroetilen polimerizatsiya qilingan.

Bu reaktsiya yangi plastik massa hosil bo'lishiga olib keldi. Keyinchalik, bu Teflon deb nomlangan. Haddan tashqari issiqlik va sovuqqa chidamliligi mavjud. Teflon qoplamalari oziq-ovqat, kimyo sanoati, non yopishqoq xususiyatlarga ega idishlar ishlab chiqarishda muvaffaqiyatli qo'llanilmoqda. Hatto 70 ^o C da, fluoroplastik mahsulotlar - 4 ularning xususiyatlarini yo'qotmaydi. Teflonning yuqori kimyoviy qatlamliligi favqulodda. Bu gidroksidi va kislotalarni - korroziv moddalar bilan aloqa qilishda ajralib chiqmaydi. Bu nitrat va sulfat kislotalarni, ammoniy gidroksidi, natriy gidroksidi ishlab chiqarish uchun texnologik jarayonlarda qo'llaniladigan uskunalar uchun juda muhimdir. Fluoroplastik qo'shimcha tarkibiy qismlardan iborat bo'lishi mumkin - shisha tolalar yoki metallar kabi modifikatorlar, masalan, ular issiqlik qarshiligini va aşınma qarshiligini oshirish xususiyatlarini o'zgartirishi mumkin.

Vodorod ftoridining ajralishi

Avvalroq, biz HF molekulalarida kuchli kovalent rishta hosil bo'lishini ta'kidlagan edik, bundan tashqari, ular o'zlarining vodorod bog'lanishini hosil qiluvchi agregatlar bilan birlashtira olish qobiliyatiga egalar. Shuning uchun vodorodning floridasi past darajadagi dissotsiyaga ega va suvli eritmadagi ionlarga yomon zaryadsiz bo'ladi. Hidroflorik kislota xlor yoki bromiddan zaifdir. Dissociatsiyasining bu xususiyatlari doimiy, kislotali tuzlarning borligini tushuntiradi, xlor va yod esa ularni hosil qiladi. Suvli vodorodli florid eritmasining ajralish sxemasi 7x10 ^{-4 ni tashkil qiladi} , bu uning eritmasida juda ko'p miqdorda ajralmagan molekulalar mavjudligi va vodorod va florid ionlarining kam miqdori qayd etilgan.

Ftoridriddan xavfli bo'ladi

Shuni ta'kidlash kerakki, ham gaz, ham suyuq vodorod floridi toksikdir. Maqola kodi 0342. Hidroflorik kislota ham giyohvand xususiyatlariga ega. Inson tanasiga ta'siri biz birozdan keyin to'xtaydi. Bu moddada, shuningdek, suvsiz gidro flloridda tasniflagichda ikkinchi darajali xavf mavjud. Buning sababi, birinchi navbatda, florin birikmalarining osonlikcha yonishi mumkinligi bilan izohlanadi. Xususan, bu xususiyat ayniqsa, yong'in va portlash xavfi yuqori bo'lgan gazli vodorod floridi kabi birikmalarda namoyon bo'ladi.

Nima uchun havodagi vodorod floridasini aniqlash

FFU va sulfat kislotadan olingan HF sanoat ishlab chiqarishida bug'lari atmosferaga kiradigan gazli mahsulotning yo'qotilishi mumkin. Esda tutingki, vodorod floridi (xavfli sinf ikkinchi) - modda juda toksik va uning kontsentratsiyasini doimiy ravishda o'lchashni talab qiladi. Sanoat chiqindilari ko'plab zararli va potensial xavfli kimyoviy moddalarni, birinchi navbatda azot va oltingugurt oksidlarini, og'ir metallar sulfidlarini va gazli vodorodli halollarni o'z ichiga oladi. Ularning orasida katta miqdordagi vodorodli florid tushadi, ularning atmosfera havosida MPC miqdori kuniga 0,05 mg / m3 ni tashkil qiladi. Baraban pechlari joylashgan zavod maydonchalari uchun maksimal ruxsat etilgan kontsentratsiyasi (MPC) 0,1 mg / m3 bo'lishi kerak.

Vodorodli flor gaz analizatorlari

Qaysi zararli gazlar va qancha atmosferaga tushib qolganligini aniqlash uchun maxsus o'lchash asboblari mavjud. HF bug'larini aniqlash uchun fotokomporimetrik gaz analizatorlari ishlatiladi, bu erda radiomaniya manbalari sifatida ham akkor va yarim o'tkazgich nurli diodalar qo'llaniladi, fotodiodlar va fototransistorlar fotodetektorlar rolini o'ynaydi. Atmosfera havosida vodorod floridini aniqlash ham infraqizil gaz analizatorlari tomonidan amalga oshiriladi. Ular juda sezgir. HF molekulalari 1-15 mikron oralig'ida uzoq to'lqin radiatsiyasini o'zlashtiradi. Sanoat korxonalaridagi va sanoat korxonalarida toksik chiqindilarni aniqlash uchun ishlatiladigan qurilmalar, ruxsat etilgan me'yorda va alohida ekstremal holatlarda (texnogen falokatlar, energiya ta'minotidagi uzilishlar oqibatida texnologik tsikllarning uzilishi va boshqalar) HF konsentratsiyasining o'zgarishlarini qayd etadi. Bu vazifalar vodorod ftoridining termo-kometometrik gaz analizatorlari tomonidan amalga oshiriladi. Prom. Issiqlik energiyasining issiqlik o'tkazuvchanligi gazsimon aralashmaning tarkibiga bog'liqligi asosida chiqindilarni ajratib turadi.

Hidroflorinning inson tanasiga zararli ta'siri

Suvli eritmani bo'lgan suvsiz vodorod floridi va hidroflorik kislota ikkinchi darajali xavfga tegishlidir. Ayniqsa salbiy, bu birikmalar hayotiy tizimlarga ta'sir qiladi: yurak-qon tomirlari, nafas olish, teri va shilliq pardalar. Moddaning teri orqali o'tishi sezilmas va asemptomatik o'tadi. Toksikozning hodisalari ertasi kuni namoyon bo'ladi va ular ko'chki sifatida tashxislanadi, ya'ni teri yara hosil bo'ladi, shilliq qavatining yuzasida, kuyish joylari hosil bo'ladi. O'pka to'qimalari alveolalarning nekrotik shikastlanishi tufayli yo'q qilinadi. Hujayra ichidagi suyuqlikka kiruvchi flor ionlari so'ngra hujayralarga kirib, ularga nerv hujayralari, qon va buyrak tubi tubining bir qismi bo'lgan magniy va kaltsiy zarralarini - nefron tuzilmalarini biriktiradilar. Shuning uchun atmosferadagi gaz vodorod floridasi va gidroflorik kislotaning bug'lari tarkibini diqqat bilan kuzatib borish muhim ahamiyatga ega.