氢氟酸（HF）：结构，性质和用途 - 化学

的氢氟酸（HF）是一种水溶液，其中溶解的氟化氢。该酸主要来自浓硫酸与萤石矿物（CaF ₂）的反应。矿物在酸的作用下降解，剩余的水溶解氟化氢气体。

可以从相同的酸性水中蒸馏出纯产物，即无水氟化氢。根据溶解气体的量，可获得不同的浓度，因此，市场上可获得各种氢氟酸的产品。

浓度小于40％时，它具有与水无法区别的结晶外观，但浓度较高时，它散发出白色的氟化氢蒸气。氢氟酸被称为最具腐蚀性和危险性的化学物质之一。

它能够“吃掉”几乎所有与之接触的材料：从玻璃，陶瓷和金属到岩石和混凝土。然后将其存储在哪个容器中？在塑料瓶中，合成聚合物对其作用呈惰性。

式

氟化氢的分子式为HF，但氢氟酸的分子式为水性介质HF（aq），以区别于前者。

因此，可以将氢氟酸视为氟化氢的水合物，这是其酸酐。

水中的每种酸都具有在平衡反应中产生离子的能力。在氢氟酸的情况下，据估计，所述对离子H ₃ ö ⁺和F ^-存在于溶液中。

阴离子˚F ^-可能形成与在阳离子的一个氢（FHO非常强的氢键⁺ -H ₂）。这就解释了为什么氢氟酸尽管具有很高的反应活性和危险性，却还是弱的布朗斯台德酸（质子供体，H ⁺）；也就是说，与其他酸（HCl，HBr或HI）相比，它在水中释放的H ⁺并不多。

然而，在浓氢氟酸中，氟化氢分子之间的相互作用足够有效以允许它们在气相中逸出。

也就是说，它们在水中可以像在液体酸酐中一样相互作用，从而在它们之间形成氢键。这些氢键可以被几乎被水包围的线性链（HFHFHF-…）吸收。

在上图中，沿键（HF:)的相反方向取向的未共享电子对与另一个HF分子相互作用以组装该链。

由于氢氟酸是水溶液，因此其性质取决于溶解在水中的酸酐的浓度。HF极易溶于水并且具有吸湿性，能够产生多种溶液：从非常浓的溶液（烟熏和黄色调）到非常稀的溶液。

随着其浓度的降低，HF（ac）的性能与纯水相比，其酸酐的性能更相似。但是，HFH的氢键比水中的H ₂ O-HOH强。

两者在溶液中和谐共存，提高了沸点（最高105ºC）。同样，随着更多酸酐HF的溶解，密度增加。否则，所有的HF（ac）溶液都具有强烈的刺激性气味，并且是无色的。

那么，氢氟酸的腐蚀行为是什么呢？答案在于HF键和氟原子形成非常稳定的共价键的能力。

氟是一个很小的负电性原子，它是一种强力的路易斯酸。就是说，它与氢分离并与以较低能量成本向其提供更多电子的物质结合。例如，这些物质可以是金属，例如玻璃中存在的硅。

SiO ₂ + 4 HF→SiF ₄（g）+ 2 H ₂ O

SiO ₂ + 6 HF→H ₂ SiF ₆ + 2 H ₂ O

如果HF键的解离能很高（574 kJ / mol），为什么在反应中会破裂？答案具有动力学，结构和能量方面的含义。通常，所得产物的反应性越低，则其形成就越有利。

会发生什么到F ^-在水中？在氢氟酸的浓溶液另一HF分子可氢键与F ^-的对。

这导致产生非常酸性的二氟离子^-。这就是为什么任何物理接触都极其有害的原因。最小的曝光量可能对身体造成无尽的伤害。

正确处理有许多安全标准和规程，因此避免了使用该酸进行操作的人员可能发生的事故。

它是一种在工业，研究和消费者事务中具有众多应用的化合物。

-氢氟酸产生有机衍生物，可介入铝的纯化过程。

-与六氟化铀（UF ₆）一样，用于分离铀同位素。同样，它也用于金属，岩石和油类的提取，加工和精炼，也用于抑制生长和去除霉菌。

-酸的腐蚀特性已被用来通过蚀刻技术雕刻和雕刻晶体，尤其是磨砂的晶体。

-它用于制造有机硅半导体，在计算和信息技术的开发中具有多种用途，可促进人类发展。

-在汽车工业中用作清洁剂，在陶瓷上用作脱模剂。

-除了在某些化学反应中用作中间体外，氢氟酸还用于某些离子交换剂中，这些离子交换剂涉及金属和更复杂物质的纯化。

-参与油及其衍生物的加工，从而获得了用于制造清洁和除油产品的溶剂。

-用于电镀和表面处理剂的生成。

-消费者使用氢氟酸参与其中的许多产品；例如，汽车护理，家具清洁产品，电气和电子部件以及燃料等一些必需品。