氫氟酸 - 介紹

氫氟酸：是氟化氫氣體的水溶液，為無(wú)色透明至淡黃色冒煙液體。有刺激性氣味。分子式 HF-H2O。相對(duì)密度 1.15～1.18。沸點(diǎn) 112.2℃(按重量百分比計(jì)為38.2%)。市售通常濃度：約47% 。是弱酸。氟化氫的水溶液，其溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)35.35%。無(wú)色溶液，有毒。最濃時(shí)密度1.14g/cm3，沸點(diǎn)393.15K(120℃)。發(fā)煙霧。具弱酸性，但濃時(shí)的電離度比稀時(shí)大而與一般弱電解質(zhì)有別。腐蝕性強(qiáng)，對(duì)牙、骨損害較嚴(yán)重。對(duì)硅的化合物有強(qiáng)腐蝕性。應(yīng)在密閉的塑料瓶?jī)?nèi)保存。用HF溶于水而得。用于雕刻玻璃、清洗鑄件上的殘砂、控制發(fā)酵、電拋光和清洗腐蝕半導(dǎo)體硅片(與HNO3的混酸)。因?yàn)闅湓雍头娱g結(jié)合的能力相對(duì)較強(qiáng)，使得氫氟酸在水中不能完全解離。

制法及用途

氫氟酸能夠溶解很多其他酸都不能溶解的玻璃(二氧化硅)，生成氣態(tài)的四氟化硅 反應(yīng)方程式如下：

SiO2(s) + 4 HF(aq) → SiF4(aq) + 2 H2O(l)

正因如此，它必須儲(chǔ)存在塑料容器中(理論上講，放在聚四氟乙烯做成的容器中會(huì)更好)。氫氟酸還是一種還原劑，如果要長(zhǎng)期儲(chǔ)存，不僅需要一個(gè)密封容器，而且容器中應(yīng)盡可能將空氣排盡。

工業(yè)制法：工業(yè)上用螢石(氟化鈣 CaF2)和濃硫酸來(lái)制造氫氟酸。加熱到250攝氏度時(shí)，這兩種物質(zhì)便反應(yīng)生成氟化氫。反應(yīng)方程式為：

CaF2 + H2SO4 → 2 HF + CaSO4

這個(gè)反應(yīng)生成的蒸氣是氟化氫、硫酸和其他幾種副產(chǎn)品的混合物。在此之后氟化氫可以通過(guò)蒸餾來(lái)提純。

用途：由于氫氟酸溶解氧化物的能力，它在鋁和鈾的提純中起著重要作用。氫氟酸也用來(lái)蝕刻玻璃，半導(dǎo)體工業(yè)使用它來(lái)除去硅表面的氧化物，在煉油廠(chǎng)中它可以用作異丁烷和丁烷的烷基化反應(yīng)的催化劑，除去不銹鋼表面的含氧雜質(zhì)的“浸酸”過(guò)程中也會(huì)用到氫氟酸。氫氟酸也用于多種含氟有機(jī)物的合成，比如 Teflon(聚四氟乙烯)還有氟利昂一類(lèi)的致冷劑。

物理性質(zhì)

1.氫氟酸是氟化氫氣體的水溶液，純粹的無(wú)色，比重0.98，比水略輕，沸點(diǎn)19.4℃，極易揮發(fā)，置空氣中，即發(fā)白煙。含氟化氫60%以下的水溶液，為無(wú)色澄清的發(fā)煙液體。工業(yè)產(chǎn)品為HF含量為40～45%的水溶液。有刺激性氣味。為中等強(qiáng)度的酸。

2.分子式：HF 分子量：20.01

3.氫氟酸有劇臭，性極毒，觸及皮膚易致潰爛，其程度較任何酸厲害，若吸入它的蒸氣，可以致命，所以使用時(shí)必須嚴(yán)格注意。

化學(xué)性質(zhì)

1.氫氟酸亦能與一般金屬、金屬氧化物、以及氫氧化物相作用，生成各種鹽類(lèi)，但作用不及鹽酸那樣劇烈。金、鉑、鉛、石蠟以及某些塑料(聚乙烯等)與它不起作用，所以可作容器。

2.腐蝕性極強(qiáng)，能侵蝕玻璃和硅酸鹽而生成氣態(tài)的四氟化硅。反應(yīng)式如下：

SiO2+4HF→H2O+SiF4↑

玻璃是硅的化合物，因此氫氟酸不能盛放玻璃容器中。

3.氫氟酸能形成酸式鹽

氫氟酸本是一元酸，但能制得一系列的酸式鹽如 NaHF2、KHF2、NH4HF2等 ，這是其他三種氫鹵酸

4. 氫氟酸的弱酸性

在氫鹵酸中只有 HF是弱酸 (其電離常數(shù)為3.5x10^-4，在濃度為 0.1mo1.L^-1 時(shí)它的表觀(guān)電離度為 10%，因此，HF也可以勉強(qiáng)算作一個(gè)中強(qiáng)酸)

安全性

在人體內(nèi)部，氫氟酸與鈣離子和鎂離子反應(yīng)，正因?yàn)槿绱?，它?huì)使靠以上兩種離子發(fā)揮機(jī)能的器官喪失作用。接觸、暴露在氫氟酸中一開(kāi)始可能并不會(huì)疼痛，而癥狀可能直到幾小時(shí)后氫氟酸與骨骼中的鈣反應(yīng)時(shí)才會(huì)出現(xiàn)。如果不進(jìn)行處理，最終可能導(dǎo)致心、肝、腎和神經(jīng)系統(tǒng)的嚴(yán)重甚至是致命損傷。

接觸氫氟酸后的初始救護(hù)措施通常包括在接觸部位涂上葡萄糖酸鈣凝膠。如果接觸范圍過(guò)廣，又或者延誤時(shí)間太長(zhǎng)的話(huà)，醫(yī)護(hù)人員可能會(huì)在動(dòng)脈或周?chē)M織中注射鈣鹽溶液。但無(wú)論如何，接觸氫氟酸后必須得到及時(shí)并且專(zhuān)業(yè)的護(hù)理。

即使能得到及時(shí)治療，身體表面少于10%的面積暴露在氫氟酸中也會(huì)是致命的。(身體少于2%的面積暴露在氫氟酸中也有可能是致命的。吞服高濃度的氫氟酸溶液會(huì)導(dǎo)致急性的低血鈣癥，引致心臟停搏及死亡。

氫氟酸的灼傷

侵入途徑：可經(jīng)皮膚吸收，氫氟酸酸霧經(jīng)呼吸道吸入。

毒理學(xué)簡(jiǎn)介：對(duì)皮膚有強(qiáng)烈刺激性和腐蝕性。氫氟酸中的氫離子對(duì)人體組織有脫水和腐蝕作用，而氟是最活潑的非金屬元素之一。皮膚與氫氟酸接觸后，氟離子不斷解離而滲透到深層組織，溶解細(xì)胞膜，造成表皮、真皮、皮下組織乃至肌層液化壞死。氟離子還可干擾烯醇化酶的活性使皮膚細(xì)胞攝氧能力受到抑制。估計(jì)人攝入 1.5g 氫氟酸可致立即死亡。吸入高濃度的氫氟酸酸霧，引起支氣管炎和出血性肺水腫。氫氟酸也可經(jīng)皮膚吸收而引起嚴(yán)重中毒。

臨床表現(xiàn)：皮膚損害程度與氫氟酸濃度，接觸時(shí)間，接觸部位及處理方法有關(guān)。濃度越高， 接觸時(shí)間越長(zhǎng)，受害組織越柔軟或致密，作用就越迅速而強(qiáng)烈。接觸 30%以上濃度的氫氟酸，疼痛和皮損常立即發(fā)生。接觸低濃度時(shí)，常經(jīng)數(shù)小時(shí)始出現(xiàn)疼痛及皮膚灼傷。局部皮損初起呈紅斑，隨即轉(zhuǎn)為有紅暈的白色水腫，繼而變?yōu)榈嗷疑珘乃?，而后?fù)以棕褐色或黑色厚痂，脫痂后形成潰瘍。手指部位的損害常轉(zhuǎn)為大皰，甲板也常同時(shí)受累， 甲床與甲周紅腫。嚴(yán)重時(shí)甲下水皰形成，甲床與甲板分離。高濃度灼傷常呈進(jìn)行性壞死， 潰瘍愈合緩慢。嚴(yán)重者累及局部骨骼，尤以指骨為多見(jiàn)。表現(xiàn)為指間關(guān)節(jié)狹窄，關(guān)節(jié)面粗糙，邊緣不整，皮質(zhì)增生，髓腔狹小，乃至骨質(zhì)吸收等類(lèi)似骨髓炎的征象。氫氟酸酸霧可引起皮膚瘙癢及皮炎。劑量大時(shí)亦可造成皮膚、胃腸道和呼吸道粘膜的灼傷。眼接觸高濃度氫氟酸后， 局部劇痛， 并迅速形成白色假膜樣混濁，如處理不及時(shí)可引起角膜穿孔。氫氟酸灼傷合并氟中毒已引起注意， 患者因低血鈣出現(xiàn)抽搐， 心電圖Q-T間期延長(zhǎng)，心室顫動(dòng)發(fā)作。

處理：皮膚接觸后立即用大量流水作長(zhǎng)時(shí)間徹底沖洗，盡快地稀釋和沖去氫氟酸。這是最有效的措施，治療的關(guān)鍵。氫氟酸灼傷后的中和方法不少，總的原則是使用一些可溶性鈣、鎂鹽類(lèi)制劑， 使其與氟離子結(jié)合形成不溶性氟化鈣或氟化鎂，從而使氟離子滅活。 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用石灰水浸泡或濕敷易于推廣。氨水與氫氟酸作用形成具有腐蝕性的二氟化胺，故不宜作為中和劑。氫氟酸灼傷治療液(5%氯化鈣20ml、2%利多卡因20ml、地塞米松5mg)浸泡或濕敷。以冰硫酸鎂飽和液作浸泡。鈣離子直流電透入。利用直流電的作用，使足夠量的鈣離子直接導(dǎo)入需要治療的部位，提高局部用藥效果。在灼傷的第1～3天，每天1～2次，每次20～30分鐘。重病例每次治療時(shí)間可酌情延長(zhǎng)。氫氟酸濺入眼內(nèi)，立即分開(kāi)眼瞼，用大量清水連續(xù)沖洗 15 分鐘左右。滴入2～3滴局部麻醉眼藥，可減輕疼痛。同時(shí)送眼科診治。

無(wú)水氫氟酸具有介電常數(shù)高，低黏度和寬的液態(tài)范圍等特點(diǎn)因而是一種很好的溶劑。本身會(huì)發(fā)生自偶電離。 無(wú)水氫氟酸是一種酸性很強(qiáng)的溶劑其酸度與無(wú)水硫酸相當(dāng)。能給予無(wú)水氫氟酸質(zhì)子的物質(zhì)很少，在水中很多呈酸性的化合物在無(wú)水氫氟酸中呈堿性或者是兩性。

氫氟酸購(gòu)買(mǎi)

近期有人提出個(gè)人能否購(gòu)買(mǎi)氫氟酸等管制試劑。根據(jù)中華人民共和國(guó)相關(guān)法律，硫酸、硝酸、鹽酸、氫氟酸、氫氧化鈉、有毒試劑、強(qiáng)氧化試劑、易燃易爆試劑等屬于管制品。由于氫氟酸屬于有毒試劑，需要組織機(jī)構(gòu)才能購(gòu)買(mǎi)，如學(xué)校實(shí)驗(yàn)室、科學(xué)研究所、科學(xué)院等。需要由這些組織機(jī)構(gòu)開(kāi)出證明，然后到當(dāng)?shù)毓簿謧浒?，開(kāi)出證明，拿著機(jī)構(gòu)和公安局的兩份證明到化學(xué)試劑店才能購(gòu)買(mǎi)。