Гексафторосиликовая кислота
| |
| Имена | |
|---|---|
| Предпочтительное имя IUPAC
Гексафторосиликовая кислота | |
| Систематическое имя IUPAC
Дигидроген Гексафторикат | |
| Другие имена
Фторосилическая кислота, флуозильная кислота, гидрофтооросилическая кислота, силикофлюорид, силикофлюорическая кислота, гексафторозиландиид, гексафторидозиликат оксония (2-)
| |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol )
|
|
| Chemspider | |
| Echa Infocard | 100.037.289 |
| ЕС номер |
|
PubChem CID
|
|
| Rtecs номер |
|
| НЕКОТОРЫЙ | |
| Номер | 1778 |
Comptox Dashboard ( EPA )
|
|
| Характеристики | |
| F 6 H 2 Si | |
| Молярная масса | 144.091 g·mol −1 |
| Появление | прозрачная, бесцветная, швабная жидкость |
| Запах | кислый, острый |
| Плотность | 1,22 г/см 3 (25% Солн.) 1,38 г/см 3 (35% Солн.) 1,46 г/см 3 (61% Солн.) |
| Точка плавления | в 19 ° C (66 ° F; 292 K) (60–70% раствор) <-30 ° C (-22 ° F; 243 K) (35% раствор) |
| Точка кипения | 108,5 ° C (227,3 ° F; 381,6 K) (разлагается) |
| смешиваемая | |
| Кислотность (p k a ) | 1.92 [ 1 ] |
Показатель преломления ( N D )
|
1.3465 |
| Структура | |
| Октаэдрический SIF 6 2− | |
| Опасности | |
| GHS Маркировка : | |
| |
| Опасность | |
| H314 | |
| P260 , P264 , P280 , P301+P330+P331 , P303+P361+P353 , P304+P340 , P305+P351+P338 , P310 , P321 , P363 , P405 , P501 | |
| NFPA 704 (Огненная бриллиант) | |
| точка возгорания | Неплохо |
| Смертельная доза или концентрация (LD, LC): | |
Ld 50 ( средняя доза )
|
430 мг/кг (оральный, крыса) |
| Лист данных безопасности (SDS) | Внешние MSDS |
| Связанные соединения | |
Другие анионы
|
Гексафторотитановая кислота Гексафторозоновая кислота |
Другие катионы
|
Аммоний гексафтооросиликат |
Связанные соединения
|
Гексафторофосфорная кислота Флуороборическая кислота |
За исключением случаев, когда отмечены, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
| |
Гексафтооросилическая кислота является неорганическим соединением с химической формулой h
2 sif
6 Водные растворы гексафторосилической кислоты состоят из солей катиона и гексафтооросиликатного аниона. Эти соли и их водные растворы бесцветны.
Гексафторосилическая кислота вырабатывается естественным образом в больших масштабах в вулканах. [ 2 ] [ 3 ] Он производится как копродук при производстве фосфатных удобрений . Полученная гексафтооросиликовая кислота почти исключительно потребляется в качестве предшественника алюминиевого трифторида и синтетического криолита , которые используются при обработке алюминия. Соли, полученные из гексафтооросилической кислоты, называются гексафтоорозиликатами .
Структура
[ редактировать ]
Гексафторосилическая кислота была кристаллизована как различные гидраты. К ним относятся ( H 5 O 2 ) 2 SIF 6 , более сложный (H 5 O 2 ) 2 SIF 6 · 2H 2 O и (H 5 O 2 ) (H 7 O 3 ) SIF 6 · 4,5H 2 O. Во всех этих солях октаэдрический анион гексафтооросиликата является водородом, связанным с катионами. [ 4 ]
Водные растворы гексафтооросилической кислоты часто описываются как h
2 sif
6 .
Производство и основные реакции
[ редактировать ]Гексафторосиликовая кислота продуцируется коммерчески из фторидсодержащих минералов, которые также содержат силикаты. В частности, апатит и фторапатит обрабатывают серной кислотой с получением фосфорной кислоты , предшественника нескольких растворимых в воде удобрений. Это называется мокрой фосфорной кислотой . [ 5 ] В качестве побочного продукта приблизительно 50 кг гексафторосиликовой кислоты вырабатываются на тонну HF из-за реакций, включающих минеральные примеси, содержащие кремнез. [ 6 ] : 3
Некоторые из фторида водорода (HF), продуцируемых в ходе этого процесса, в свою очередь, реагируют с примесями диоксида кремния (SIO 2 ), которые являются неизбежными компонентами минерального сырья, чтобы получить кремниевый тетрафлюрид . Таким образом, кремниевый тетрафлюорид реагирует дальше с HF. [ Цитация необходима ] Чистый процесс может быть описан как: [ 7 ] [ страница необходима ]
- 6 HF + SIO 2 → SIF 2− 6 + 2 H 3 O +
Гексафторозиловая кислота также может быть продуцирована путем обработки тетрафлюорида кремния гидрофторической кислотой. [ 7 ]
Реакция
[ редактировать ]Гексафторозиловая кислота стабильна только в водородном фториде или кислотных водных растворах. В любых других обстоятельствах он действует как источник гидрофторической кислоты . Таким образом, например, гексафтооросиликовая кислота чистая или в растворе олеума развивает кремниевый тетрафлюорид , пока остаточный фторид водорода восстановит равновесие: [ 7 ]
- H 2 SIF 6 ⇌ 2 HF ( L ) + SIF 4 ( G )
В растворах с щелочной до нейтральными водными растворами гексафтооросиликовая кислота легко гидролизует фторидные анионы и аморфного гидратированного кремнезема («SIO 2 »). Сначала сильные основания дают фторсиликатные соли, но любое стехиометрическое избыток начинает гидролиз. [ 7 ] В концентрациях, обычно используемых для фторирования воды , происходит 99% гидролиз: [ 6 ] [ 8 ]
- Сиф 2−
6 + 2 H 2 O → 6 F − + Sio 2 + 4 ч +
Щелочная и щелочная земля соля
[ редактировать ]Нейтрализация растворов гексафтооросилической кислоты с щелочными металлическими основаниями производит соответствующие фторосиликатные соли щелочных металлов:
- H 2 SIF 6 + 2 NaOH → Na 2 SIF 6 + 2 H 2 O
Полученная соль Na 2 SIF 6 в основном используется в фторировании воды . Связанные соли аммония и бария производятся аналогичным образом для других применений. При комнатной температуре 15-30% концентрированная гексафтооросилическая кислота подвергается сходным реакциям с хлоридами , гидроксидами и карбонатами щелочных и щелочных металлов земли . [ 9 ]
гексафторосиликат натрия Например, может быть получена путем обработки хлорида натрия ( NaCl ) с помощью гексафтооросилической кислоты: [ 6 ] : 3 [ 10 ] : 7
- 2NACL + H 2 SIF 6 NA 2 SIF 6 ↓ + 2 HCl
- Bacl 2 + H 2 SIF 6 Basif 6 ↓ + 2 HCl
Нагревание гексафторосиликата натрия дает тетрафлюорид кремния : [ 10 ] : 8
- NA 2 SIF 6 Претендовать 4 + 2 Жизнь
Использование
[ редактировать ]Большая часть гексафтооросилической кислоты превращается в алюминиевый фторид и синтетический криолит . Эти материалы являются центральными для превращения алюминиевой руды в алюминиевый металл. Преобразование в алюминиевый трифторид описывается как: [ 7 ]
- H 2 SIF 6 + AL 2 O 3 → 2 ALF 3 + SIO 2 + H 2 O
Гексафторосилическая кислота также преобразуется в различные полезные соли гексафтооросиликата. Калиевая соль, калиевая флуоросиликатная , используется при производстве фарфоров, соли магния для закаленных бетонов и в качестве инсектицида, а также соли бария для фосфоров.
Гексафторосиликовая кислота и соли используются в качестве агентов по сохранению древесины . [ 11 ]
Ведущий уточнение
[ редактировать ]Гексафторосилическая кислота также используется в качестве электролита в электролитическом процессе Betts для уточнения свинца.
Ржавчины
[ редактировать ]Гексафторозиловая кислота (идентифицированная как гидрофтооросиликовая кислота на этикетке), а также щавелевая кислота являются активными ингредиентами, используемыми в продуктах для уборки ржавчины, которые по существу являются разновидностями белья кислых .
Нишевые приложения
[ редактировать ]H 2 SIF 6 является специализированным реагентом в органическом синтезе для расщепления связей Si -O силиловых эфиров . Это более реактивно для этой цели, чем HF. Он реагирует быстрее с помощью T - Butyldimetysilyl ( TBDMS ) эфиров, чем тризопропилсилил ( кончики ) эфиров. [ 12 ]
Обработка бетона
[ редактировать ]Применение гексафтоорозилиной кислоты на поверхность, богатую кальцием, такую как бетон, придаст этой поверхности некоторую устойчивость к кислотной атаке. [ 13 ]
- Caco 3 + H 2 O → CA 2+ + 2 О − + Co 2
- H 2 SIF 6 → 2 ч + + Sif 2−
6 - Сиф 2−
6 + 2 H 2 O → 6 F − + Sio 2 + 4 ч + - Что 2+ + 2 ф − → CAF 2
Фторид кальция (CAF 2 ) представляет собой нерастворимое твердое вещество, которое устойчиво к кислоте.
Натуральные соли
[ редактировать ]Некоторые редкие минералы, встречающиеся либо в вулканических или угольных фумаролах, являются солями гексафторосилической кислоты. Примеры включают гексафторосиликат аммония , который встречается в виде двух полиморфов: криптохалит и барарит . [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]
Безопасность
[ редактировать ]Гексафторосилическая кислота может выделять фторид водорода (HF) при испарительном состоянии, поэтому она имеет сходные риски. Вдыхание паров может вызвать отек легкого . Как фторид водорода, он атакует стекло и керамовую посуду . [ 17 ] 50 Значение LD гексафторосилической кислоты составляет 430 мг/кг. [ 6 ]
Смотрите также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Perrin, D.D., ed. (1982) [1969]. Константы ионизации неорганических кислот и оснований в водном растворе . Химические данные IUPAC (2 -е изд.). Оксфорд: Пергамон (опубликован в 1984 году). Запись 91. ISBN 0-08-029214-3 Полем LCCN 82-16524 .
- ^ Palache, C., Berman, H. и Frondel, C. (1951) Система минералогии Даны, том II: галогениды, нитраты, бораты, карбонаты, сульфаты, фосфаты, арсенаты, вольфра Sons, Inc., Нью -Йорк, 7 -е издание.
- ^ Энтони, JW, Bideaux, RA, Bladh, KW и Nichols, MC (1997) Справочник по минералогии, Том III: Галиды, гидроксиды, оксиды. Минеральные данные публикации, Тусон.
- ^ Jump up to: а беременный Mootz, D.; Oellers, E.-J. (1988). «Кристаллические гидраты гексафтооросилической кислоты: комбинированное фазовое аналитическое и структурное исследование». Журнал неорганической и общей химии . 559 : 27–39. Doi : 10.1002/Zaac.1988590103 .
- ^ USGS. Флюрспара .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый «Гексафторосиликат натрия [CASRN 16893-85-9] и фтооросилическая кислота [CASRN 16961-83-4] обзор токсикологической литературы» (PDF) . Национальная токсикологическая программа (США) . Архивировано (PDF) из оригинала 22 октября 2012 года . Получено 13 июля 2017 года .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и Ausureperse, J.; Mollard, P.; Devilliers, D.; Chemla, M.; Фарон, Р.; Роман, R.; Cuer, JP (2005). Неорганический. Энциклопедия Вейнхайм: Wiley-VCH doi : 10.1002/ 14366007.a11_ ISBN 978-3527306732 .
- ^ Финни, Уильям Ф.; Уилсон, Эрин; Каллендер, Эндрю; Моррис, Майкл Д.; Бек, Ларри В. (2006). "Пересмотр гидролиза гексафторосиликата 19 F ЯМР и измерение pH ». Environm. Sci. Technol . 40 (8): 2572–2577. Bibcode : 2006enst ... 40.2572f . DOI : 10.1021/ES052295S . PMID 16683594 .
- ^ Хоффман С.Дж., Гутовский Х.С., Шумб, Брек Д.В. (1953). Кремний тетрафлюрид . Неорганические синтезы. Тол. 4. С. 147–8. doi : 10.1002/9780470132357.CH47 .
- ^ Jump up to: а беременный США предоставлены A345458 , Keith, C. Hansen & L. Yaws, Carl, «Патентный кремний тетрафлюорид», опубликовано 3 января 1982 года, выпущено в 1982 году.
- ^ Carsten Mai, Holger Militz (2004). «Модификация древесины с кремниевыми соединениями. Неорганические кремниевые соединения и системы Sol-Gel: обзор». Наука и технология древесины . 37 (5): 339. DOI : 10.1007/S00226-003-0205-5 . S2CID 9672269 .
- ^ Пилчер, как; Deshong, P. (2001). «Фтооросилическая кислота». Энциклопедия реагентов для органического синтеза . Джон Уайли и сыновья. doi : 10.1002/047084289x.rf013 . ISBN 0471936235 .
- ^ Свойства бетона Ам Невилл
- ^ "Cryptohalite" .
- ^ "Барарит" .
- ^ Крушевский, Лукаш; Фабианьска, Моника Дж.; Сегит, Томаш; Куси, Данута; Мотилински, Рафал; Ciesielczuk, Justyna; Депут, Эва (2020). "Соединения углерода-азота, спирты, меркаптаны, монотерпены, ацетаты, альдегиды, кетоны, SF6, PH3 и другие пожарные газы в куче угля из верхнего силезского угля (Польша)-повторное проведение посредством навязо. FTIR внешняя база данных подход ". Наука общей среды . 698 : 134274. Bibcode : 2020scten.698m4274k . doi : 10.1016/j.scitotenv.2019.134274 . PMID 31509784 . S2CID 202563638 .
- ^ «Фторосилическая кислота - международные карты безопасности химической безопасности» . Ниош . Получено 2015-03-10 .