Hidrogen florid: xüsusiyyətləri və tətbiqi

Halojenlərin birləşmələri arasında DI Mendeleevin kimyəvi elementlərinin dövri sisteminin əsas alt qrupunun 7-ci qrupunun elementləri - hidrogen florid böyük praktik əhəmiyyətə malikdir. Digər halogenləşdirilmiş hidrogen ilə yanaşı, milli iqtisadiyyatın müxtəlif sahələrində istifadə olunur: florin ehtiva edən plastik, hidrofluorik turşusu və onun duzlarını əldə etmək üçün. Bu yazıda molekülün strukturunu, bu maddənin fiziki və kimyəvi xüsusiyyətlərini öyrənəcəyik və onun tətbiqi sahələrini nəzərdən keçirəcəyik.

Kəşf tarixi

17-ci əsrdə K. Schwanquard fluorpar və sulfat turşusu mineralını sınaqdan keçirdi . Alim hesab edir ki, reaksiya zamanı tüpün reaktivlərdən ibarət qarışığı ilə örtülmüş bir plitə şüşəsini məhv etməyə başlayan bir qaz çıxarılıb. Bu qaz tərkibinə hidrogen florid deyilir.

Hidrofluorik turşu 19-cu əsrdə Gay-Lussac tərəfindən eyni xammaldan əldə edilmişdir: florit və sulfat turşusu. Ampere, HF molekulunun quruluşunun hidrogen xloruna bənzər olduğunu sübut etdi. Bu da bu halogenlərin sulu həll yollarına aiddir. Fərqlər turşuların gücünə aiddir: hidroflorik zəifdir və xlorid güclüdür.

Fiziki xüsusiyyətlər

Kimyəvi formula HF ilə qaz kəskin xarakterik qoxuya malikdir, rəngsiz, havadan bir qədər yüngüldür. HI-HBr-HCl halojenidlərinin seriyasında, qaynama və ərimə nöqtələri səmərəli şəkildə dəyişir və HF-ə gedərək kəskin artacaq. Bu fenomenin izahı aşağıdakılardır: molekulyar hidrogen florid birləşir (neytral hissəciklərin qrupları, hidrogen əlaqələri ortaya çıxan). Onları qırmaq üçün əlavə enerji tələb olunur, buna görə qaynar və ərimə nöqtələri artır. Qaz sıxlığı göstəricilərinə görə qaynaq nöqtəsinə (+19.5) yaxın olan hidrogen florid ortalama HF ₂ tərkibli aqreqatlardan ibarətdir. 25 ° C-dən yuxarı qızdırıldıqda bu komplekslər tədricən parçalanır və təxminən 90 ° C temperaturda hidrogen florürdən ibarətdir. HF molekullarından.

Hidroflorin necədir

Laboratoriya şəraitində olmayan bir maddənin əldə edilməsi üsulları, biz artıq qeyd etdik, ancaq sənayedə bir-biri ilə heç bir əlaqəsi yoxdur: reagentlər eyni fluorsp (fluorit) və sulfat turşusu.

Primorye, Transbaikalia, Meksika, ABŞ-da yerləşən yataqları ilk növbədə flotasiya yolu ilə zənginləşdirilmiş və xüsusi polad fırınlarında aparılmış HF istehsalı üçün istifadə olunmuşdur. Onlar filizi yükləyirlər və sulfat turşusu ilə qarışdırırlar. Zənginləşdirilmiş filiz tərkibində 55-60% fluorit var _. Ocağın divarları hidrogen floridini ələ keçirən qurğuşun təbəqələri ilə bəzədilmişdir. Yuyucu sütununda təmizlənmiş, soyudulmuş və sonra qatılaşdırılmışdır. Hidrogen flüorür istehsal etmək üçün, fırlanan fırınlar istifadə olunur, dolayısı ilə elektrik ilə qızdırılır. Çıxışda HF-nin kütləvi fraksiyası təxminən 0,98-dir, lakin prosesin çatışmazlığı var. Bu olduqca uzun və sulfat turşusu böyük bir istehlak tələb edir.

HF molekullarının polarlığı

Susuz hidrogen florid bir-birinə bağlanma və aqreqatlar meydana gətirmə qabiliyyətinə malik hissəciklərdən ibarətdir. Bu molekulun daxili strukturu ilə izah olunur. Hidrogen və flüor atomları arasındakı qütb kovalent bağı adlı güclü kimyəvi bir bağ var. Bu, daha çox electrosegativ flüor atomuna köçürülmüş ümumi elektron cütlə təmsil olunur. Nəticədə fluorid hidrid molekulları qütb olur və dipolların formasıdır.

Onların arasında elektrostatik cazibə qüvvələri vardır ki, bu da həmkarların görünüşünə səbəb olur. Hidrojen və flüor atomları arasında kimyəvi bağın uzunluğu 92 nm, enerjisi 42 kJ / mol təşkil edir. Həm gaz halında, həm də maye halında maddə H ₂ F ₂ , H ₄ F ₄ polimer qarışığından ibarətdir.

Kimyəvi xüsusiyyətlər

Susuz hidrogen florid karbonat, silikat, nitrit və sülfid turşularının duzları ilə qarşılıqlı əlaqəyə malikdir. Oxidativ xassələrlə HF yuxarıda göstərilən birləşmələri karbon dioksid, silikon tetraflorid, hidrogen sulfid və azot oksidlərinə azaldır. Sulu 40% hidrogen florid həll beton, şüşə, dəri, kauçuku məhv edir, həmçinin Cu ₂ O ilə bir sıra oksidlərlə qarşılıqlı fəaliyyət göstərir. Məhsullarda pulsuz mis, mis flüor və su var. HF, məsələn, ağır metallar, eləcə də maqnezium, dəmir, alüminium, nikelə reaksiya verməyən bir qrup maddələr var.

Hidrogen flüoridin sulu həlli

Bu hidrofluorik turşu deyilir və 40% və 72% həllər şəklində istifadə olunur. Hidrogen florid, onun kimyəvi xassələrinin xarakteristikası onun konsentrasiyasından asılıdır, suda məhdudlaşdırıla bilməz. Bu vəziyyətdə bu prosesi ekzotermik olaraq xarakterizə edən istilik sərbəstdir. Orta qüvvədə asid olan HF'nin sulu həlli metallarla qarşılıqlı təsir edir (bir əvəz reaksiya). Tuzlar formalaşır - floridlər - hidrogen azad edilir. Pasif metallar - platin və qızıl, eləcə də qurğuşun - hidrofluorik turşu ilə reaksiya vermir. Turşu keçər, yəni həll edilməyən qurğuşun floriddən ibarət metal səthində qoruyucu bir film meydana gətirir. HF'nin sulu həlli dəmir, arsenik, kükürd dioksid çirkləri ehtiva edə bilər, bu halda texniki turşu adlanır. Organik sintezin kimyəvi tərkibində konsentrasiyalı 60% HF həlli vacibdir. Polietilen və ya Teflon konteynerlərində saxlanılır və polad sarnıçlarda böyük tonnajlı hidrofluorik turşu nəql olunur.

Milli iqtisadiyyatda hidrofluorik turşunun rolu

Hidrogen flüorürün bir həlli, qara və əlvan metalurqiyadakı axıntıların tərkib hissəsi olan ammonium borafluoridin istehsalı üçün istifadə olunur. Həm də təmiz boru istehsal etmək üçün elektroliz prosesində istifadə olunur. Hidrofluorik turşusu, məsələn, Na2 SiF ₆ kimi silikofloridlərin istehsalında istifadə olunur. Mineral asidlərin təsirinə davamlı sementlər və emalların istehsalı üçün istifadə olunur.

Floats tikinti materiallarına suya xassələri verir. Bütün silikofluoridlər toksik olduğundan, onların tətbiqi prosesinə diqqət yetirilməlidir. HF'nin sulu həlli sintetik yağlama yağlarının istehsalı üçün də istifadə olunur. Mineralli maddələrdən fərqli olaraq, qatılıq saxlayır və işləyən hissələrin səthində qoruyucu film yaradırlar: yüksək və aşağı temperaturda kompressorlar, reducers, rulmanlar. Böyük əhəmiyyət kəsb edən silikonlu sulfin üçün istifadə edilən yarımkeçiricilər sənayesində, eləcə də camın aşınması (həsir edilməsi) halında sulu hidrogen flüorudur.

Florinli plastiklər

Onların ən məşhurları Teflon (fluoroplastik - 4). Qəza ilə tapıldı. Freonların sintezi ilə məşğul olan orqanik kimyaçı Roy Plunkett şüşələrə qazdan xeyli aşağı temperaturda, qazla deyil, toxunma üçün yağlı olan bir ağ tozda saxlanılan qazlı xlor etilenlə tapırdı. Yüksək təzyiq və aşağı temperaturda tetrafluoroetilen polimerləşdikdə çıxdı.

Bu reaksiya yeni bir plastik kütlə meydana gəlməsinə gətirib çıxardı. Sonradan, Teflon deyildi. İstisna istilik və don müqavimətinə malikdir. Teflon örtükləri qida, kimya sənayesində, qeyri-yapışqan xassələri olan yeməklərin istehsalında uğurla istifadə olunur. 70 ^o C-da, fluoroplastik məhsullar - 4 öz xüsusiyyətlərini itirmə. Teflonun yüksək kimyəvi inertnessi istisnadır. Zərərli maddələr - alkalilər və turşu maddələrlə təmasda ayrılmamalıdır. Bu nitrat və sulfat turşuları, ammonium hidroksid, natrium hidroksid istehsalı üçün texnoloji proseslərdə istifadə olunan avadanlıq üçün çox vacibdir. Fluoroplastik əlavə komponentlər ola bilər - şüşə liflər və ya metal kimi modifikasiya edənlər, məsələn, istilik müqavimətini və aşınma müqavimətini artırmaq üçün xassələrini dəyişirlər.

Hidrogen floridinin ayrışması

Daha əvvəl, HF molekullarında güclü kovalent bir bağ meydana gəldiyini, bununla bərabər, özləri də aqreqatlara birləşərək, hidrogen bağlarını meydana gətirdiklərini qeyd etdik. Buna görə hidrogen florürün aşağı dərəcədə ayrışması var və sulu həlldə ionlara zəif ayrılır. Hidrofluorik turşu xloriddən və ya bromadan daha zəifdir. Onun ayrışmasının bu xüsusiyyətləri davamlı, asidik tuzların varlığını açıqlayır, halbuki nə klorid, nə də yod yaradır. Hidrogen flüorürün sulu həlledicisinin dissociasiya sabitliyi 7 x 10 ^-4 təşkil edir ki, onun həllində çoxlu sayda ayrışmamış molekulların olması və hidrogen və florid ionlarının tərkibinin az olması qeyd olunur.

Fluorhidritdən daha təhlükəlidir

Qeyd edək ki, həm qaz və isti suyuqlu florid toksikdir. Maddənin kodu 0342-dir. Hidrofluorik turşu da narkotik maddələrə malikdir. İnsan bədəninə təsiriylə biz bir az sonra dayanacağıq. Təsnifatda, bu maddə, həmçinin susuz hidrofluorid, təhlükənin ikinci sinifindədir. Bu, ilk növbədə florin tərkibinin asanlıqla tutuşma qabiliyyəti ilə izah olunur. Xüsusilə, bu mülk xüsusilə yanğının və partlamanın təhlükəsi xüsusən yüksək olan hidrogen fluorid kimi hidrogen florid kimi bir mürəkkəbdir.

Nə havada hidrogen florid səviyyəsini müəyyənləşdirin

Fluorid və sulfat turşusu ilə əldə edilən HF-nin sənaye istehsalında, buxarların atmosferi daxil olan qazlı məhsulun itkiləri mümkündür. Xroniki fluorid (təhlükə sinfi ikincidir) - maddə çox zəhərli və onun konsentrasiyasını daim ölçməsini tələb edir. Sənaye emissiyalarında çox sayda zərərli və potensial təhlükəli kimyəvi maddələr, əsasən azot və kükürd oksidləri, ağır metal sulfidləri və qaz halında hidrogen halları var. Onların arasında böyük bir hissəsi atmosfer havasında MPC gündə fluorin baxımından 0,005 mg / m3 olan hidrogen floridə düşür. Baraban sobalarının yerləşdiyi zavod sahələri üçün maksimum icazə verilən konsentrasiyalar (MPC) 0, 1 mq / m3 olmalıdır.

Hidrogen florid qaz analizatorları

Atmosferə hansı zərərli qazların və nə qədər qaz verdiyini öyrənmək üçün xüsusi ölçü alətləri var. HF buxarlarını aşkar etmək üçün fotokomprometrik qaz analizatorları istifadə olunur ki, burada həm incandescent, həm də yarımkeçirici işıq diodları radiasiya mənbələri kimi istifadə olunur və fotodetodlar və fototransistorlar fotodetektorların rolunu oynayır. Atmosfer havasında hidrogen floridinin təyin edilməsi də infraqırmızı qaz analizatorları tərəfindən həyata keçirilir. Onlar olduqca həssasdır. HF molekulları 1-15 mikron arasında uzun dalğa radiasiya əmələ gətirir. Sənaye müəssisələrində və sənaye müəssisələrində zəhərli tullantıların müəyyənləşdirilməsi üçün istifadə edilən cihazlar, həm də icazə verilən normada və təcrid olunmuş ekstremal hallarda (insan aləmində fəlakətlər, enerji çatışmazlığı səbəbindən texnoloji dövr baş verən uğursuzluqlar və s.) HF konsentrasiyasında dalğalanmalar qeyd edir. Bu funksiyalar hidrogen floridinin termo-kometometrik qaz analizatorları tərəfindən həyata keçirilir. Prom. HF-nin istilik keçiriciliyinin qaz tərkibinin tərkibinə olan asılılığından asılı olaraq fərqlənirlər.

Hidrofloridin insan bədəninə olan zərərli təsiri

Həm suda həll olan susuz hidrogen florid və hidrofluorik turşu ikinci təhlükə sinifinə aiddir. Xüsusilə də mənfi olaraq, bu birləşmələr həyati sistemlərə təsir göstərir: ürək-damar, sızma, tənəffüs, dəri və selikli membranlar. Maddənin dəridən keçməsi gözədəyməz və asimptomatik keçir. Toksikozun hadisələri ertəsi gün ortaya çıxa bilər və onlar çığ kimi diaqnozlaşdırılırlar, yəni: dəridə ülser edilir, sümük gözlərinin səthində, yanan sahələr meydana gəlir. Alveolun nekrotik zədələnmələrinə görə ağciyər toxumaları məhv edilir. İntercellular maye içərisinə daxil olan florin ionları hüceyrələrə nüfuz edəcək və onlarda sinir toxumasının bir hissəsi olan maqnezium və kalsiumun hissəciklərini, nefronların strukturlarını bağlayır. Buna görə atmosferdə qaz halında hidrogen florid və hidrofluorik turşu buxarlarının tərkibini diqqətlə izləmək xüsusilə vacibdir.