Υδροφθορικό οξύ

Παραγωγή

Το υδροφθορικό οξύ παράγεται βιομηχανικά με επίδραση πυκνού θειικού οξέος σε ορυκτό φθορίτη (φθοριούχο ασβέστιο, CaF₂). Όταν συνδυάζονται οι δυο παραπάνω ουσίες στους 200-265°C, αντιδρούν παράγοντας υδροφθόριο και θειικό ασβέστιο, σύμφωνα με την ακόλουθη χημική εξίσωση:
Παρόλο που ο φθορίτης είναι μια κατάλληλη πρώτη ύλη, καθώς και μια κύρια πηγή της παγκόσμιας παραγωγής υδροφθορίου, παράγοντας έτσι περίπου 20.000 τόννους υδροφθορίου ετησίως, το υδροφθορικό οξύ επίσης ως ένα παραπροϊόν της παραγωγής φωσφορικού οξέος, που με τη σειρά του παράγεται από ορυκτό απατίτη. Οι πηγές απατίτη τυπικά περιέχουν λίγες μονάδες τοις εκατό φθοραπατίτη, το οποίο μετά από «πέψη» με θειικό οξύ εκλύει αέριο ρεύμα που περιέχει διοξείδιο του θείου (από το θειικό οξύ), υδρατμούς, υδροφθόριο καθώς και σωματίδια προσμίξεων. Μετά από το διαχωρισμό τους από τις στερεές προσμίξεις, τα αέρια επιδρούνται με θειικό οξύ και ατμίζον θειικό οξύ για παραγωγή άνυδρου υδροφθορίου. Εξαιτίας της διαβρωτικής φύσης του υδροφθορίου, η παραγωγή του συνδυάζεται με τη διάβρωση πυριτιούχων υλικών, οπότε με τον παραπάνω τρόπο συμπαράγονται σημαντικές ποσότητες φθοροπυριτικού οξέος.

Οξύτητα

Το υδροφθορικό οξύ ταξινομείται στα ασθενή οξέα, γιατί έχει χαμηλή σταθερά διάστασης (Kₐ = 7,08·10⁻⁴), σε σύγκριση με τα ισχυρά οξέα. Το υδροφθόριο  ιονίζεται αν διαλυθεί σε νερό, παρόμοια με τα υπόλοιπα συνηθισμένα οξέα:
Το υδροφθορικό οξύ είναι το μόνο υδραλογονικό οξύ που δεν θεωρείται ένα ισχυρό οξύ, δηλαδή το υδροφθορικό οξύ δεν διίσταται (σχεδόν) πλήρως αν διαλυθεί σε νερό, όπως συμβαίνει με τα ισχυρά οξέα.
Όταν όμως η συγκέντρωση του υδροφθορίου φθάσει το 100%, η οξύτητα αυξάνεται πλέον δραμαντικά, γιατί αλλάζει η υφιστάμενη χημική ισορροπία:
Τα υδροδιφθοριούχα ανιόντα (HF₂⁻ ή FHF⁻) σταθεροποιούνται με έναν πολύ ισχυρό δεσμό υδρογόνου μεταξύ ατόμων υδρογόνου και φθορίου γειτονικών μορίων.

Απόπειρα ηλεκτρόλυσης

Όταν ηλεκτρολύεται υδροφθορικό οξύ, η ημιαντίδραση στην κάθοδο είναι:
Στην άνοδο θα αναμένονταν οι ακόλουθες ημιαντιδράσεις:
Όμως, η τελευταία ημιαντίδραση έχει το μεγαλύτερο αρνητικό δυναμικό οξειδοαναγωγής, γιατί το φθόριο (F₂) είναι το ισχυρότερο οξειδωτικό. Επομένως για να παραχθεί απαιτεί το μέγιστο δυναμικό και άρα και τη μέγιστη ενέργεια. Επομένως πραγματοποιείται κυρίως η δεύτερη αναφερόμενη ημιαντίδραση. Επομένως, τελικά, η ολική χημική εξίσωση της απόπειρας ηλεκρόλυσης υδροφθορικού οξέος αντιστοιχεί στην ακόλουθη χημική εξίσωση ηλεκτρόλυσης νερού:

Παραγωγή οργανοφθοριούχων ενώσεων

Η κύρια χρήση του υδροφθορικού οξέος είναι στην οργανοφθοριακή χημεία. Πολλές οργανοφθοριακές ενώσεις παράγονται χρησιμοποιώντας αέριο υδροφθόριο ή υδροφθορικό οξύ ως φθοριούχα πηγή. Οι ενώσεις αυτές περιλαμβάνουν το τεφλόν, άλλα φθοροπολυμερή, όπως το πολυβινυλοφθορίδιο (PVF), φθοράνθρακες, και ψυκτικά υγρά όπως τα φρεόν.

Παραγωγή φθοριούχων αλάτων

Οι περισσότερες ανόργανες φθοριούχες ενώσεις παράγονται από υδροφθορικό οξύ. Περισσότερο από όλες παράγονται το εξαφθοροαργιλιούχο νάτριο (Na₃AlF₆), o κρυόλιθος και το τριφθοριούχο αργίλιο (AlF₃). Ένα τηγμένο μίγμα από τα παραπάνω στερεά φθορίδια χρησιμεύει ως ένας διαλύτης υψηλής θερμοκρασίας για την ηλεκτρολυτική παραγωγή του μεταλλικού αλουμινίου. Αλλά με δεδομένες τις ανησυχίες για τις επιπτώσεις των φθοριδίων στο περιβάλλον, αναζητούνται εναλλακτικές τεχνολογίες. Άλλα ανόργανα φθορίδια που παράγονται από το υδροφθορικό οξύ περιλαμβάνουν το φθοριούχο νάτριο (NaF) και το εξαφθοριούχο ουράνιο (UF₆).

Άλλες εξειδικευμένες χρήσεις

Το υδροφθορικό οξύ χρησιμοποιείται για τη διάλυση δειγμάτων πετρωμάτων (συνήθως σε σκόνη) πριν τη χημική ανάλυσή τους.

Επίσης χρησιμοποιείται για την απομόνωση οργανικών απολιθωμάτων από πυριτικά πετρώματα.

Τοξικότητα - Προφυλάξεις κατά τη χρήση - Αποθήκευση

Το υδροφθορικό οξύ είναι πολύ τοξικό και μπορεί να αποβεί θανατηφόρο σε περίπτωση εισπνοής ή κατάποσης. Η εισπνοή 50-100 ppm HF στον αέρα για 30-60 λεπτά μπορεί να είναι θανατηφόρος. Είναι πιθανώς μεταλλαξιογόνο.

Στα εγκαύματα από υδροφθορικό οξύ, πρέπει να χορηγείται διάλυμα γλυκονικού ασβεστίου, να παρακολουθούνται τα επίπεδα του ασβεστίου και του μαγνησίου και να γίνεται συχνός ηλεκτροκαρδιογραφικός έλεγχος προς αντιμετώπιση πιθανών συστηματικών επιπλοκών. Το υδροφθορικό οξύ δεσμεύει τα δισθενή κατιόντα του ασβεστίου και του μαγνησίου με αποτέλεσμα την πτώση του επιπέδου αυτών στο πλάσμα, η οποία όταν γίνεται σε μεγάλο βαθμό δεν μπορεί να αντισταθμιστεί με την μετακίνηση κατιόντων από τα οστά. Η υπασβεστιαιμία σε συνδυασμό με την αύξηση της διεγερσιμότητας του μυοκαρδίου, που απευθείας προκαλεί το υδροφθορικό οξύ, προκαλούν την εμφάνιση ανθεκτικών στη θεραπεία αρρυθμιών, κυρίως κοιλιακής μαρμαρυγής.

Κατά τη χρήση υδροφθορικού οξέος είναι απαραίτητη η χρήση γαντιών (τα οποία όμως δεν παρέχουν επαρκή προστασία), μάσκας προσώπου ή γυαλιών ασφαλείας και ποδιάς. 

Το υδροφθορικό οξύ δεν πρέπει σε καμία περίπτωση να αναμιγνύεται με αμμωνία ή με εμπορικά προϊόντα που περιέχουν αμμωνία διότι η αντίδραση συνοδεύεται από έκρηξη.

Λόγω της υψηλής δραστικότητας του προς το γυαλί, το υδροφθορικό οξύ πρέπει να αποθηκεύεται (σε μικρές ποσότητες) σε δοχεία από κερί, πολυαιθυλένιο ή teflon. Το πολυαιθυλένιο δεν προσβάλλεται από υδροφθορικό οξύ 40 % μέχρι τους 100 °C. Το teflon είναι το πλέον ανθεκτικό. Αντέχει οξύ περιεκτικότητας 40 % μέχρι τους 250 °C. Απρόσβλητα είναι και τα σκεύη από λευκόχρυσο, χρυσό και παλλάδιο για περιεκτικότητες οξέος 40 % και μέχρι το σημείο βρασμού του.