Плавиковая кислота

Шаблон:Вещество Пла́виковая кислота́<ref>Исконный произносительный вариант «плавико́вая», зафиксированный в словарях XIX (например, в словаре В. И. Даля) и первой половины XX века, устарел.</ref> (фтороводоро́дная кислота́, фтористоводоро́дная кислота́, гидрофторидная кислота́) — водный раствор фтороводорода (HF). Промышленностью выпускается в виде 40%-х (чаще), а также 50%-х и 72%-х растворов. Название «плавиковая кислота» происходит от плавикового шпата, из которого получают фтороводород. Соли плавиковой кислоты называют фторидами, все растворимые в воде фториды очень токсичны (в больших количествах). Сама кислота также очень токсична.

Свойства

Физические

Фазовая диаграмма затвердевания водного раствора фтороводорода

Бесцветная легкоподвижная жидкость с резким запахом и обжигающим «уксусным» вкусом. Растворение фтористого водорода в воде сопровождается довольно значительным выделением тепла (59,1 кДж/моль). Для него характерно образование содержащей 38,6 % HF и кипящей при 114 °C азеотропной смеси (по другим данным 37,5 % и t_кип 109 °C). Такая азеотропная смесь получается в конечном счёте при перегонке как концентрированной, так и разбавленной кислоты.

При низких температурах фтористый водород образует нестойкие соединения с водой состава Н₂О·HF, Н₂О·2HF и Н₂О·4HF. Наиболее устойчиво из них первое (t_пл −35 °C), которое следует рассматривать как фторид гидроксония — [Н₃O]F. Второе является гидрофторидом гидроксония [Н₃O][HF₂].

Химические

Плавиковая кислота — кислота довольно слабая (средней силы) (константа диссоциации составляет 6,8Шаблон:E, степень диссоциации 0,1 н. раствора 9 %), однако она разъедает стекло<ref>Растворение стекла в плавиковой кислоте Шаблон:Wayback — видеоопыт в Единой коллекции цифровых образовательных ресурсов</ref> и другие силикатные материалы, поэтому плавиковую кислоту хранят и транспортируют в полиэтиленовой таре.

Реакция идёт с выделением газообразного фторида кремния (SiF₄):

<math>\mathsf{Na_2O \cdot CaO \cdot 6SiO_2 + 28HF \rightarrow Na_2SiF_6 + CaSiF_6 + 4SiF_4\uparrow + 14H_2O}</math>.

Реагирует со многими металлами, стоящими в ряду напряжений до водорода, с образованием фторидов (свинец не растворяется в плавиковой кислоте, так как на его поверхности образуется нерастворимый фторид PbF₂; медь, серебро, ртуть, сурьма, висмут, вольфрам, золото, платина и платиновые металлы не растворяются, так как в ряду напряжений находятся после водорода), не действует на парафин, который используют при хранении этой кислоты.

Техническая плавиковая кислота

Техническая плавиковая кислота обычно содержит ряд примесей — Fe, Rb, As, кремнефтористоводородную кислоту Н₂SiF₆, SO₂ и др.

Для грубой очистки её перегоняют в аппаратах из платины или свинца, отбрасывая первые порции дистиллята.

Для получения более чистой кислоты техническую кислоту переводят в гидрофторид калия, затем разлагают его нагреванием, растворяя фтористый водород в дистиллированной воде.

Крепкая плавиковая кислота (более 60 % HF) может сохраняться и транспортироваться в стальных ёмкостях, но разъедает стекло. Для хранения плавиковой кислоты и работы с ней в лабораторных условиях требуются сосуды из тефлона, полиэтилена и других пластмасс.

Применение

Крупный потребитель фтороводородной кислоты — алюминиевая промышленность.

• Раствор фтороводорода применяется для прозрачного травления силикатного стекла (например — нанесение надписей — для этого стекло покрывают парафином, прорезая отверстия для травления). Матовое травление получают в парах фтороводорода.
• Для травления кремния в полупроводниковой промышленности.
• В составе травильных, травильно-полировальных смесей, растворов для электрохимической обработки нержавеющей стали и специальных сплавов.
• Получение фторидов, кремнефторидов и борфторидов, фторорганических соединений, а также соответствующих кислот (кремнефтороводородная кислота и борфтороводородная кислота), синтетических смазочных масел и пластических масс.
• Для растворения силикатов при различного рода анализах.
• В процессе алкилирования, в качестве катализатора в реакции изобутана и олефина.

Требования безопасности

Шаблон:ECB Плавиковая кислота пожаро- и взрывобезопасна. При превышении ПДК возможны острые и хронические отравления с изменением крови и кроветворных органов, органов пищеварительной системы, отёк лёгких. Обладает выраженным эффектом при вдыхании, раздражающим действием на кожу и слизистые оболочки глаз (вызывает болезненные ожоги и изъязвления); кожно-резорбтивным, эмбриотропным, мутагенным и кумулятивным действием.

Плавиковая кислота — токсичное вещество. В соответствии с ГОСТ 12.1.007.76 плавиковая кислота является токсичным высокоопасным веществом по воздействию на организм (2-го класса опасности)<ref>Шаблон:Cite web</ref>.

При попадании на кожу в первый момент не вызывает сильной боли, легко и незаметно всасывается, но через короткое время вызывает отёк, боль, химический ожог и общеядовитое действие. Симптомы от воздействия слабо концентрированных растворов могут появиться через сутки и даже более после попадания их на кожу.

При попадании в кровь через кожу связывает кальций крови и может вызвать нарушение сердечной деятельности. Ожоги площадью более чем 160 см² опасны возможными системными токсическими проявлениями.

Токсичность плавиковой кислоты и её растворимых солей, предположительно, объясняется способностью свободных ионов фтора связывать биологически важные ионы кальция и магния в нерастворимые соли (Шаблон:Iw). Поэтому для лечения последствий воздействия плавиковой кислоты часто используют глюконат кальция как источник ионов Ca²⁺. Пострадавшие участки при ожогах плавиковой кислотой промываются водой и обрабатываются 2,5 % гелем глюконата кальция<ref name="pmid2741315">Шаблон:Статья</ref><ref name="pmid17091088">Шаблон:Статья</ref>. Тем не менее, поскольку кислота проникает сквозь кожу, простого промывания недостаточно и необходимо обращение к врачу для проведения лечения<ref name='RMTHFE'>Шаблон:Cite web</ref>. Высокую эффективность показали внутриартериальные инфузии хлорида кальция<ref>Шаблон:Cite web</ref>.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) плавиковой кислоты:

Вид	ПДК максимально разовая (ПДКм. р.)	ПДК среднесуточная (ПДКс. с.)
ПДК в воздухе рабочей зоны, мг/м³ (в пересчёте на ионы фтора)	0,5	0,1
ПДК в атмосферном воздухе, мг/м³ (в пересчёте на ионы фтора)	0,02	0,005