فلوريد الهيدروجين (HF)، المعروف أيضًا باسم حمض الهيدروفلوريك، هو غاز شديد التآكل وسام. ويستخدم عادة في إنتاج الألومنيوم واليورانيوم. هذا يمكن أن يسبب حروقا خطيرة ومشاكل في التنفس.
| اسم الأيوباك | هيدروجين الفلور |
| الصيغة الجزيئية | التردد العالي |
| CAS رقم | 7664-39-3 |
| المرادفات | الفلوران، حمض الهيدروفلوريك، حمض الهيدروفلوريك |
| إنتشي | إنشي = 1S/HF/h1H |
خصائص فلوريد الهيدروجين
صيغة فلوريد الهيدروجين
صيغة فلوريد الهيدروجين هي HF. وهذا يعني أن كل جزيء HF يحتوي على ذرة هيدروجين واحدة وذرة فلور واحدة. تعتبر الصيغة عاملاً مهمًا في تحديد الخواص الكيميائية وسلوك المادة.
فلوريد الهيدروجين الكتلة المولية
الكتلة المولية لفلوريد الهيدروجين (HF) هي 20.01 جم/مول. وهذا يعني أن مولًا واحدًا من HF يحتوي على 20.01 جرامًا من المركب. الكتلة المولية هي عامل مهم في تحديد كمية المادة في عينة معينة. كما أنها تستخدم لحساب تركيز المحلول.
نقطة الغليان
درجة غليان فلوريد الهيدروجين هي -84.6 درجة مئوية. عند درجة الحرارة هذه، يتغير HF من السائل إلى الغاز. نقطة الغليان المنخفضة هذه تجعل من السهل التعامل معها ونقلها كغاز. ومع ذلك، فمن المهم توخي الحذر عند التعامل مع HF لأنه شديد التآكل والسامة.
نقطة انصهار فلوريد الهيدروجين
نقطة انصهار فلوريد الهيدروجين هي -83.6 درجة مئوية. تجعل نقطة الانصهار المنخفضة هذه من السهل التعامل والنقل في شكل سائل. ومع ذلك، فمن المهم توخي الحذر عند التعامل مع HF لأنه شديد التآكل والسامة.
كثافة فلوريد الهيدروجين جم/مل
تبلغ كثافة فلوريد الهيدروجين 1.15 جم/مل في الظروف القياسية (0 درجة مئوية و1 ضغط جوي). وهذا يعني أن الملليلتر الواحد من HF يزن 1.15 جرام. تعد كثافة المادة عاملاً مهمًا في تحديد خواصها الفيزيائية، مثل الطفو واللزوجة.
الوزن الجزيئي لفلوريد الهيدروجين
الوزن الجزيئي لفلوريد الهيدروجين هو 20.01 جم / مول. يتم حساب ذلك عن طريق إضافة الأوزان الذرية للعناصر التي يتكون منها المركب، وهي في هذه الحالة الهيدروجين (1.01 جم/مول) والفلور (18.99 جم/مول). الوزن الجزيئي هو عامل مهم في تحديد خصائص وسلوك المادة.
هيكل فلوريد الهيدروجين
هيكل فلوريد الهيدروجين خطي، حيث ترتبط ذرة الهيدروجين بذرة الفلور بواسطة رابطة تساهمية واحدة. يمتلك هذا الجزيء عزمًا ثنائي القطب، مما يعني أنه يحتوي على شحنة موجبة جزئية على ذرة الهيدروجين وشحنة سالبة جزئية على ذرة الفلور. وهذا يجعل HF جزيء قطبي.
| مظهر | غاز عديم اللون أو سائل دخاني |
| جاذبية معينة | 0.991 عند -40 درجة مئوية |
| لون | عديم اللون |
| يشم | فدان |
| الكتلة المولية | 20.01 جم/مول |
| كثافة | 1.15 جم/مل عند 0 درجة مئوية |
| نقطة الانصهار | -83.6 درجة مئوية |
| نقطة الغليان | -84.6 درجة مئوية |
| نقطة فلاش | غير قابل للاشتعال |
| الذوبان في الماء | قابلة للامتزاج |
| الذوبان | قابل للذوبان في الكحول والأثير |
| ضغط البخار | 825.3 كيلو باسكال عند 20 درجة مئوية |
| كثافة بخار | 0.98 جم/لتر عند 25 درجة مئوية |
| pKa | 3.17 |
| الرقم الهيدروجيني | <1 (محلول مخفف) |
سلامة ومخاطر فلوريد الهيدروجين
يشكل فلوريد الهيدروجين مخاطر كبيرة على السلامة بسبب طبيعته شديدة التآكل والسامة. يمكن أن يسبب حروقًا شديدة ومشاكل في التنفس إذا تم استنشاقه أو تعرضه للجلد. كما أن التردد العالي قادر أيضًا على إذابة العديد من المواد، بما في ذلك الزجاج والمعادن، مما قد يؤدي إلى مواقف خطيرة. يجب ارتداء معدات الحماية، مثل القفازات والنظارات الواقية وحماية الجهاز التنفسي، عند التعامل مع HF. بالإضافة إلى ذلك، من المهم تخزين والتعامل مع HF في الحاويات والمرافق المناسبة. ويجب أيضًا وضع خطط الاستجابة للطوارئ في حالة حدوث إطلاقات عرضية أو انسكابات لفلوريد الهيدروجين.
| رموز الخطر | تآكل، سامة |
| وصف الأمان | المتجر مغلق وبعيداً عن متناول الأطفال. تجنب ملامسة الجلد والعينين. في حالة ملامسته، قم فورًا بغمر المنطقة المصابة بالماء واطلب العناية الطبية. لا تتنفس الغازات والأبخرة والأبخرة والرذاذ. استخدم فقط في منطقة جيدة التهوية. ارتداء القفازات الواقية / الملابس الواقية / حماية العين / حماية الوجه. |
| أرقام تعريف الأمم المتحدة | UN1052 |
| رمز النظام المنسق | 28111100 |
| فئة الخطر | 8 |
| مجموعة التعبئة | ثانيا |
| تسمم | سامة جداً، تسبب حروقاً شديدة ومشاكل في الجهاز التنفسي |
طرق تصنيع فلوريد الهيدروجين
هناك عدة طرق لتصنيع فلوريد الهيدروجين، تتضمن إحداها تسخين فلوريد الكالسيوم وحمض الكبريتيك في المفاعل. في هذه الطريقة، يقوم المفاعل بتسخين خليط من فلوريد الكالسيوم وحمض الكبريتيك لإنتاج غاز فلوريد الهيدروجين. ثم تقوم العملية بتبريد وتكثيف غاز فلوريد الهيدروجين إلى سائل.
تتضمن الطريقة الأخرى تفاعل الفلورسبار مع حمض الكبريتيك المركز في الفرن. تتم بعد ذلك تنقية غاز فلوريد الهيدروجين الناتج وتكثيفه إلى شكل سائل.
تنتج عملية التحليل الكهربائي لحمض الهيدروفلوريك غاز فلوريد الهيدروجين، والذي يمكن تكثيفه إلى سائل.
يمكن لبعض عمليات التصنيع الكيميائية، مثل تلك المستخدمة لإنتاج الألومنيوم واليورانيوم، إنتاج فلوريد الهيدروجين كمنتج ثانوي.
يجب التعامل مع فلوريد الهيدروجين وإنتاجه بعناية كبيرة والاهتمام بالسلامة نظرًا لطبيعته شديدة السمية والتآكل. يجب أن تكون معدات الحماية المناسبة وبروتوكولات السلامة موجودة لمنع التعرض والحوادث.
استخدامات فلوريد الهيدروجين
فلوريد الهيدروجين مركب متعدد الاستخدامات وله مجموعة من التطبيقات في مختلف الصناعات. فيما يلي بعض الاستخدامات الشائعة لفلوريد الهيدروجين:
- إنتاج الفلوروكربون – يستخدم إنتاج الفلوروكربون على نطاق واسع فلوريد الهيدروجين، والذي يعمل كعنصر رئيسي لإنتاج المبردات، ووقود الأيروسول، وعوامل نفخ الرغوة.
- تكرير البترول – يستخدم كمحفز في عملية الألكلة في تكرير البترول، مما يساعد على زيادة تصنيف الأوكتان للبنزين.
- حفر الزجاج – يستخدم لحفر الزجاج وإزالة الطبقات غير المرغوب فيها من الأسطح الزجاجية.
- صناعة أشباه الموصلات – يستخدم المصنعون التردد العالي في إنتاج أشباه الموصلات والالكترونيات الدقيقة لحفر رقائق السيليكون وإزالة الطبقات غير المرغوب فيها.
- عامل التنظيف – يستخدم كعامل تنظيف لمختلف المعدات والأسطح الصناعية.
- المستحضرات الصيدلانية – يستخدم في تصنيع العديد من المركبات الصيدلانية.
- التخليق الكيميائي – يستخدم في تخليق العديد من المواد الكيميائية، بما في ذلك الفلور، وحمض الهيدروفلوريك، والعديد من المركبات التي تحتوي على الفلور.
- معالجة الأسطح المعدنية – تستخدم لمعالجة الأسطح المعدنية لتحسين مقاومتها للتآكل وخصائص الالتصاق.
أسئلة:
س: ما عدد الروابط المزدوجة الموجودة في بنية لويس لفلوريد الهيدروجين HF؟
ج: لا توجد روابط مزدوجة في بنية لويس لفلوريد الهيدروجين HF. وبدلا من ذلك، يحتوي الجزيء على رابطة تساهمية واحدة بين ذرات الهيدروجين والفلور.
س: هل فلوريد الهيدروجين قابل للذوبان في الماء؟
ج: نعم، فلوريد الهيدروجين قابل للذوبان بدرجة عالية في الماء، حيث تبلغ قابلية ذوبانه حوالي 450 جم / لتر في درجة حرارة الغرفة.
س: هل فلوريد الهيدروجين قطبي؟
ج: نعم، فلوريد الهيدروجين جزيء قطبي. الفرق في السالبية الكهربية بين ذرات الهيدروجين والفلور يخلق عزم ثنائي القطب، مما يؤدي إلى شحنة جزئية موجبة على ذرة الهيدروجين وشحنة جزئية سالبة على ذرة الفلور.
س: هل فلوريد الهيدروجين أيوني؟
ج: لا، فلوريد الهيدروجين مركب تساهمي. وهو يتألف من ذرتين غير معدنيتين، الهيدروجين والفلور، اللتين تتشاركان الإلكترونات لتكوين جزيء.
س: هل HF حمض قوي؟
ج: نعم، يعتبر HF حمضًا قويًا. وهو يتأين تمامًا في الماء ليشكل أيونات H+ وF-، مما يؤدي إلى تركيز عالٍ من أيونات H+ في المحلول.
س: هل HF حمض ضعيف؟
ج: لا، HF ليس حمضًا ضعيفًا. ويعتبر حمضًا قويًا بسبب درجة التأين العالية في الماء.