Ácido fluorídrico (HF): estrutura, propriedades e usos

O ácido fluorídrico (HF) é uma solução aquosa em que é dissolvido fluoreto de hidrogénio. Este ácido é obtido principalmente a partir da reação do ácido sulfúrico concentrado com o fluorito mineral (CaF 2 ). O mineral é degradado pela ação do ácido e a água restante dissolve os gases do fluoreto de hidrogênio.

A partir dessa mesma água ácida, o produto puro pode ser destilado, ou seja, anidrido de fluoreto de hidrogênio. Dependendo da quantidade de gás dissolvido, são obtidas diferentes concentrações e, portanto, diversos produtos disponíveis a partir do ácido fluorídrico no mercado.

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A uma concentração inferior a 40%, apresenta uma aparência cristalina indistinguível da água, mas em concentrações mais altas emite vapores brancos de fluoreto de hidrogênio. O ácido fluorídrico é conhecido como um dos produtos químicos mais agressivos e perigosos.

É capaz de “comer” quase qualquer material com o qual tenha contato: de vidro, cerâmica e metais, a rochas e concreto. Em que contêiner é então armazenado? Em garrafas plásticas, polímeros sintéticos inertes à sua ação.

Formula

A fórmula do fluoreto de hidrogênio é HF, mas a do ácido fluorídrico é representada em um meio aquoso, HF (ac), para se diferenciar do primeiro.

Assim, o ácido fluorídrico pode ser considerado como o hidrato de fluoreto de hidrogênio, e este é o seu anidrido.

Estrutura

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Todo ácido na água tem a capacidade de gerar íons em uma reação de equilíbrio. No caso do ácido fluorídrico, estima-se que em uma solução exista o par de íons H 3 O + e F .

O ânion F provavelmente forma uma ponte de hidrogênio muito forte com um dos hidrogênios do cátion (F – HO + -H 2 ). Isso explica por que o ácido fluorídrico é um ácido fraco de Bronsted (doador de prótons, H + ), apesar de sua alta e perigosa reatividade; isto é, na água, ele não libera H + em comparação com outros ácidos (HCl, HBr ou HI).

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No entanto, no ácido fluorídrico concentrado, as interações entre as moléculas de fluoreto de hidrogênio são eficazes o suficiente para permitir que elas escapem na fase gasosa.

Ou seja, dentro da água eles podem interagir como se estivessem no anidrido líquido, formando ligações de hidrogênio entre eles. Essas pontes de hidrogênio podem ser assimiladas como cadeias quase lineares (HF – HF – HF—…) cercadas pela água.

Na imagem acima, o par de elétrons não compartilhados orientados na direção oposta do link (HF 🙂 interage com outra molécula de HF para armar a cadeia.

Propriedades

Como o ácido fluorídrico é uma solução aquosa, suas propriedades dependem da concentração do anidrido dissolvido na água. A IC é muito solúvel em água e higroscópica, podendo produzir uma variedade de soluções: de muito concentrada (esfumaçada e com tons de amarelo) a muito diluída.

À medida que sua concentração diminui, o HF (ac) adota propriedades mais semelhantes à água pura do que as do anidrido. No entanto, as pontes de hidrogênio HF – H são mais fortes que as da água, H 2 O – HOH.

Ambos coexistem em harmonia nas soluções, elevando os pontos de ebulição (até 105ºC). Da mesma forma, as densidades aumentam à medida que mais HF anidro é dissolvido. Caso contrário, todas as soluções HF (ac) têm odores fortes e irritantes e são incolores.

Reatividade

Então, por que o comportamento corrosivo do ácido fluorídrico? A resposta está na ligação HF e na capacidade do átomo de flúor em formar ligações covalentes muito estáveis.

Como o flúor é um átomo muito pequeno e eletronegativo, é um poderoso ácido de Lewis. Ou seja, ele se separa do hidrogênio para se ligar a espécies que oferecem mais elétrons a baixo custo de energia. Por exemplo, essas espécies podem ser metais, como o silício presente nos vidros.

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SiO 2 + HF → SiF4 4 (g) + 2H 2 O

SiO 2 + 6 HF → H 2 SiF 6 + 2 H 2 O

Se a energia de dissociação da ligação HF é alta (574 kJ / mol), por que quebra nas reações? A resposta tem nuances cinéticas, estruturais e energéticas. Em geral, quanto menos reativo o produto resultante, mais favorecida sua formação.

O que acontece com o F na água? Em soluções concentradas de ácido fluorídrico, outra molécula de HF pode formar uma ponte de hidrogênio com o F do par [H 3 O + F ].

Isso resulta na geração do íon difluoreto [FHF] , que é extraordinariamente ácido. É por isso que todo contato físico com isso é extremamente prejudicial. A menor exposição pode desencadear um dano infinito ao organismo.

Existem muitos padrões e protocolos de segurança para o manuseio adequado e, assim, evitam acidentes em potencial para quem opera com esse ácido.

Usos

É um composto com inúmeras aplicações na indústria, na pesquisa e no trabalho dos consumidores.

– O ácido fluorídrico gera derivados orgânicos que estão envolvidos no processo de purificação do alumínio.

– É utilizado na separação de isótopos de urânio, como no caso do hexafluoreto de urânio (UF 6 ). Também é utilizado na extração, processamento e refino de metais, rochas e óleos, sendo também utilizado para inibição do crescimento e remoção de mofo.

– As propriedades corrosivas do ácido foram usadas para esculpir e gravar cristais, especialmente geadas, pela técnica de gravação.

– É utilizado na fabricação de semicondutores de silicone, com múltiplos usos no desenvolvimento de informática e tecnologia da informação, responsável pelo desenvolvimento humano.

– É utilizado na indústria automotiva como limpador, sendo utilizado como removedor de mofo em cerâmica.

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– Além de servir como intermediário em algumas reações químicas, o ácido fluorídrico é usado em alguns trocadores de íons envolvidos na purificação de metais e substâncias mais complexos.

– Participa do processamento de petróleo e seus derivados, o que permitiu a obtenção de solventes para uso na fabricação de produtos para limpeza e eliminação de gorduras.

– É utilizado na geração de agentes para revestimento e tratamento de superfície.

– Os consumidores utilizam inúmeros produtos nos quais o ácido fluorídrico participou de sua elaboração; por exemplo, alguns necessários para manutenção de automóveis, produtos de limpeza para móveis, componentes elétricos e eletrônicos, combustíveis, entre outros produtos.

Referências

  1. PubChem (2018). Ácido fluorídrico. Recuperado em 3 de abril de 2018, de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  2. Kat Day (16 de abril de 2013). O ácido que realmente come através de tudo. Retirado em 03 de abril de 2018, de: chronicleflask.com
  3. Wikipedia (28 de março de 2018). Ácido fluorídrico Recuperado em 3 de abril de 2018, de: en.wikipedia.org.
  4. Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica (quarta edição., p. 129, 207-249, 349, 407). Mc Graw Hill
  5. Ácido fluorídrico. Musc. Universidade Médica da Carolina do Sul. Recuperado em 03 de abril de 2018, de: academicdepartments.musc.edu

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