Fluorūdeņradis

Fluorūdeņradis
HF molekulu asociētā zigzagveida ķēde Molekulas uzbūve un attālums starp atomiem
Citi nosaukumi	ūdeņraža fluorīds
Ķīmiskā formula	HF
Molmasa	20,01 g/mol
Blīvums	0,922 kg/m3
Kušanas temperatūra	-83,4 °C
Viršanas temperatūra	19,54 °C
Šķīdība ūdenī	jaucas jebkurās attiecībās

Fluorūdeņradis jeb ūdeņraža fluorīds (HF) ir bezkrāsains šķidrums ar asu smaku. Tas sāk vārīties jau pie 19,5 °C. Gaisā fluorūdeņradis stipri kūp. Ciets (sasalis) fluorūdeņradis ir ortorombiskas formas kristāli.

Iegūšana

Fluorūdeņradi parasti iegūst, iedarbojoties ar sērskābi uz kalcija fluorīdu (fluorītu):

CaF₂ + H₂SO₄ → 2HF + CaSO₄

Tas rodas arī, ūdeņradim reaģējot ar fluoru (šī reakcija noris sprādzienveidā pat tumsā un zemās temperatūrās):

Н₂ + F₂ → 2HF

Fiziskās īpašības

Ķīmiskās saites HF ķēdē (ar punktētu līniju apzīmētas ūdeņraža saites)

HF molekulas ir stipri polāras un starp tām ir novērojama izteikta ūdeņraža saite - šeit veidojas stabils fluorohidrogenāta jons HF₂⁻ un fluoronija jons FH₂⁺ (tomēr šķidra HF pašjonizācija ir niecīga). Šķidrā fluorūdeņradī tā molekulas ar ūdeņraža saišu starpniecību savienojušās garās ķēdēs. Šīs ķēdes zināmā mērā saglabājas, vielai iztvaikojot - gāzes fāzē fluorūdeņradis sastāv no H₂F₂, H₃F₃,H₄F₄, H₅F₅ un H₆F₆ maisījuma un tikai 90 °C temperatūrā parādās atsevišķas HF molekulas. Šīs molekulas manāmi sāk disociēt atomos 3500 °C temperatūrā (tā ir augstāka par volframa kušanas temperatūru).

Fluorūdeņraža iztvaikošanas siltums viršanas temperatūrā ir tikai 7,5 kJ/mol, kas ir 6 reizes mazāk, nekā ūdenim tādā pašā temperatūrā (ap 20 °C). Tas izskaidrojams ar to, ka iztvaikošana maz maina HF molekulu asociāciju - tās pašas dimērās un polimērās formas saglabājas arī gāzes fāzē, atšķirībā no ūdens. Savukārt dielektriskā caurlaidība šķidram HF ir apmēram tāda pati kā ūdenim (84 pie 0 °C).

Ķīmiskās īpašības

Šķidrs HF ir šķīdinātājs ar stipri jonizējošām īpašībām, turklāt izšķīdinātās vielas tajā izturas kā bāzes (HF atdod tām protonus). Vienīgi perhlorskābe HClO₄ fluorūdeņradī paliek kā skābe. Tajā labi šķīst nātrija, kālija un analoģisku I grupas elementu sāļi (fluorīdi, sulfāti, nitrāti), nedaudz vājāk — II grupas metālu savienojumi. Pat tāda stipra skābe kā slāpekļskābe šķidrā fluorūdeņradī izturas kā bāze — tajā tā veido nevis nitrātjonu NO₃⁻, bet gan nitronija katjonu NO₃H₂⁺:

HNO₃ + 2HF ↔ NO₃H₂⁺ + HF₂⁻

Savukārt etilspirts, kam ūdenī nav ne skābju, ne bāzu īpašību, fluorūdeņradī ir tikpat stipra bāze, kā KOH ūdenī:

C₂H₅OH + 2HF ↔ [C₂H₅OH₂]⁺ + HF₂⁻

Šķīstot ūdenī, fluorūdeņradis veido vidēji stipru skābi, ko sauc par fluorūdeņražskābi:

2HF + H₂O ↔ OH₃⁺ + HF₂⁻

Sauss fluorūdeņradis praktiski neiedarbojas ar vairumu no metāliem un to oksīdiem. Tomēr, ja reakcija ar metāla oksīdu ir sākusies, tā turpinās kā autokatalītisks process, jo reakcijā rodas ūdens:

МeО + 2HF → MeF₂ + Н₂О

Izmantošana

Tīru fluorūdeņradi lieto organiskajām sintēzēm un fluorūdeņražskābes iegūšanai. Izmanto arī kriolīta iegūšanai, stikla kodināšanai, urāna heksafluorīda iegūšanai.

Fluorūdeņradis literatūrā

Pazīstamā krievu fantasta Ivana Jefremova zinātniski fantastiskajā stāstā "Čūskas sirds" aprakstīta hipotētiska dzīvība uz svešas planētas, kur skābekļa lomu izpilda fluors, bet planētas virsma klāta nevis ar ūdens, bet fluorūdeņraža okeānu. Rakstnieks savā darbā pamatojies uz lielo analoģiju starp ūdens un šķidra fluorūdeņraža īpašībām.

Ārējās saites

• Vikikrātuvē par šo tēmu ir pieejami multivides faili. Skatīt: Fluorūdeņradis.

• Encyclopædia Britannica raksts (angliski)
• Encyclopædia Universalis raksts (franciski)