Ácido fluorídrico (HF): Estrutura, propriedades e usos - Ciência - 2023

science

Contente

o acido hidrosulfurico (HF) É uma solução aquosa em que o fluoreto de hidrogênio é dissolvido. Este ácido é obtido principalmente a partir da reação do ácido sulfúrico concentrado com o mineral fluorita (CaF2) O mineral é degradado pela ação do ácido e a água remanescente dissolve os gases de fluoreto de hidrogênio.

O produto puro, ou seja, o fluoreto de hidrogênio anidro, pode ser destilado dessa mesma água ácida. Dependendo das quantidades de gás dissolvido, diferentes concentrações são obtidas e, portanto, vários produtos de ácido fluorídrico disponíveis no mercado.

Em uma concentração inferior a 40%, ele tem uma aparência cristalina indistinguível da água, mas em concentrações mais altas ele emite vapores brancos de fluoreto de hidrogênio. O ácido fluorídrico é conhecido como um dos produtos químicos mais agressivos e perigosos.


Ele é capaz de "comer" quase qualquer material com o qual entre em contato: desde vidro, cerâmica e metais, até rochas e concreto. Em que recipiente ele é armazenado? Em garrafas plásticas, polímeros sintéticos inertes à sua ação.

Fórmula

A fórmula do fluoreto de hidrogênio é HF, mas a do ácido fluorídrico é representada em meio aquoso, HF (aq), para se diferenciar do primeiro.

Assim, o ácido fluorídrico pode ser considerado o hidrato do fluoreto de hidrogênio, e este é o seu anidrido.

Estrutura

Cada ácido na água tem a capacidade de gerar íons em uma reação de equilíbrio. No caso do ácido fluorídrico, estima-se que em uma solução exista o par de íons H3OU+ e F–.


Ânion F– provavelmente forma uma ligação de hidrogênio muito forte com um dos hidrogênios catiônicos (F-H-O+-H2) Isso explica porque o ácido fluorídrico é um ácido de Bronsted fraco (doador de prótons, H+), apesar de sua alta e perigosa reatividade; ou seja, na água não libera tantos H+ em comparação com outros ácidos (HCl, HBr ou HI).

No entanto, no ácido fluorídrico concentrado, as interações entre as moléculas de fluoreto de hidrogênio são suficientemente eficazes para permitir que escapem na fase gasosa.

Ou seja, dentro da água eles podem interagir como se estivessem em um anidrido líquido, formando ligações de hidrogênio entre eles. Essas ligações de hidrogênio podem ser assimiladas como cadeias quase lineares (H-F-H-F-H-F- ...) rodeadas por água.

Na imagem acima, o par não compartilhado de elétrons orientados na direção oposta da ligação (H-F :) interage com outra molécula de HF para montar a cadeia.


Propriedades

Como o ácido fluorídrico é uma solução aquosa, suas propriedades dependem da concentração do anidrido dissolvido na água. O HF é muito solúvel em água e higroscópico, podendo produzir uma variedade de soluções: desde muito concentradas (esfumadas e com tons amarelados) até muito diluídas.

À medida que sua concentração diminui, o HF (ac) assume propriedades mais semelhantes às da água pura do que às do anidrido. No entanto, as ligações de hidrogênio H-F-H são mais fortes do que as da água, H2OH OH.

Ambos coexistem harmoniosamente nas soluções, elevando os pontos de ebulição (até 105ºC). Da mesma forma, as densidades aumentam à medida que mais anidrido HF é dissolvido. Caso contrário, todas as soluções de HF (ac) têm odores fortes e irritantes e são incolores.


Reatividade

Então, a que se deve o comportamento corrosivo do ácido fluorídrico? A resposta está na ligação H-F e na capacidade do átomo de flúor de formar ligações covalentes muito estáveis.

Sendo o flúor um átomo muito pequeno e eletronegativo, é um poderoso ácido de Lewis. Ou seja, ele se separa do hidrogênio para se ligar a espécies que lhe oferecem mais elétrons a um baixo custo de energia. Por exemplo, essas espécies podem ser metais, como o silício presente nos vidros.

sim2 + 4 HF → SiF4(g) + 2 H2OU

sim2 + 6 HF → H2SiF6 + 2 H2OU

Se a energia de dissociação da ligação H-F é alta (574 kJ / mol), por que ela se quebra nas reações? A resposta tem conotações cinéticas, estruturais e energéticas. Em geral, quanto menos reativo for o produto resultante, mais favorecida será sua formação.

E quanto ao F– na água? Em soluções concentradas de ácido fluorídrico, outra molécula de HF pode fazer uma ligação de hidrogênio com F– do par [H3OU+F–].


Isso resulta na geração do íon difluoreto [FHF]–, que é extremamente ácido. É por isso que qualquer contato físico com ele é extremamente prejudicial. A menor exposição pode causar danos infinitos ao corpo.

Existem diversos padrões e protocolos de segurança para seu manuseio adequado, evitando assim potenciais acidentes a quem opera com este ácido.

Formulários

É um composto com inúmeras aplicações na indústria, na pesquisa e no consumidor.

- O ácido fluorídrico gera derivados orgânicos que intervêm no processo de purificação do alumínio.

- É utilizado na separação de isótopos de urânio, como no caso do hexafluoreto de urânio (UF6) Da mesma forma, é utilizado na extração, beneficiamento e refino de metais, rochas e óleos, sendo também utilizado na inibição do crescimento e remoção de bolores.

- As propriedades corrosivas do ácido têm sido usadas para esculpir e gravar cristais, especialmente os foscos, usando a técnica de ataque químico.


- É utilizado na fabricação de semicondutores de silicone, com múltiplas utilizações no desenvolvimento da computação e da informática, responsável pelo desenvolvimento humano.

- É utilizado na indústria automotiva como limpador, podendo ser utilizado como removedor de mofo em cerâmicas.

- Além de servir como intermediário em algumas reações químicas, o ácido fluorídrico é utilizado em alguns trocadores iônicos que atuam na purificação de metais e substâncias mais complexas.

- Participa do processamento de óleo e seus derivados, o que tem permitido a obtenção de solventes para utilização na fabricação de produtos de limpeza e desengordurantes.

- É utilizado na geração de agentes para galvanoplastia e tratamento superficial.

- O consumidor utiliza diversos produtos nos quais o ácido fluorídrico participou de sua elaboração; por exemplo, alguns necessários para cuidar de automóveis, produtos de limpeza de móveis, componentes elétricos e eletrônicos e combustíveis, entre outros produtos.

Referências

  1. PubChem. (2018). Acido hidrosulfurico. Obtido em 3 de abril de 2018 em: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  2. Kat Day. (16 de abril de 2013). O ácido que realmente devora tudo. Obtido em 3 de abril de 2018 em :ronicleflask.com
  3. Wikipedia. (28 de março de 2018). Acido hidrosulfurico. Obtido em 03 de abril de 2018, em: en.wikipedia.org.
  4. Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. (4ª ed., Pp. 129, 207-249, 349, 407). Mc Graw Hill.
  5. Acido hidrosulfurico. Musc. Universidade Médica da Carolina do Sul. Obtido em 3 de abril de 2018, em: academicdepartments.musc.edu