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| 名前 | |||
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| IUPAC名
フルオラン[1]
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| その他の名前
フッ化水素酸
フッ化水素 | |||
| 識別子 | |||
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3Dモデル（JSmol）
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| チェビ |
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| ケムスパイダー |
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| EC番号 |
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パブケム CID
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| RTECS番号 |
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| ユニ |
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CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |||
| HF（水溶液） | |||
| 外観 | 無色の液体 | ||
| 密度 | 1.15 g/mL（48%溶液の場合） | ||
| 酸性度（p Ka） | 3.17 [2] | ||
| 危険[3] | |||
| GHSラベル: | |||
 
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| 危険 | |||
| H280、H300+H310+H330、H314 | |||
| P260、P262、P264、P270、P271、P280、P284、P301+P310、P301+P330+P331、P302+P350、P303+P361+P353、P304+P340、P305+P351+P338、P310、P320、P321、P322、P330、P361、P363、P403+P233、P405、P410+P403、P501 | |||
| NFPA 704 (ファイアダイヤモンド) | |||
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
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フッ化水素酸は、フッ化水素(HF)を水に溶かした溶液です。HF 溶液は無色で酸性であり、非常に腐食性があります。一般的な濃度は 49% (48-52%) ですが、より強い溶液 (例: 70%) もあり、純粋な HF の沸点は室温近くです。ほとんどのフッ素含有化合物の製造に使用されます。例としては、一般的に使用されている医薬品抗うつ薬フルオキセチン(プロザック) や材料PTFE (テフロン) などがあります。元素状フッ素は、これから生成されます。一般的には、ガラスやシリコン ウェーハの エッチングに使用されます。
用途
有機フッ素化合物の製造
フッ化水素酸の主な用途は有機フッ素化学です。テフロン、フッ素ポリマー、フルオロカーボン、フレオンなどの冷媒など、多くの有機フッ素化合物はHFをフッ素源として使用して製造されています。多くの医薬品にはフッ素が含まれています。[4]
無機フッ化物の製造
大量の無機フッ化物化合物のほとんどはフッ化水素酸から作られる。代表的なものはNa 3 AlF 6（氷晶石）とAlF 3 （三フッ化アルミニウム）である。これらの固体の溶融混合物は、金属アルミニウムの製造のための高温溶媒として使用される。フッ化水素酸から作られる他の無機フッ化物には、フッ化ナトリウムと六フッ化ウランがある。[4]
エッチング剤、クリーナー
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半導体業界では、シリコンウェーハの洗浄に使用されるライトエッチングと緩衝酸化物エッチングの主成分として使用されています。同様に、二酸化ケイ素で処理してガス状または水溶性のフッ化ケイ素を形成することでガラスをエッチングするためにも使用されます。ガラスの研磨や曇り止めにも使用できます。[5]
5%～9%のフッ化水素酸ゲルは、接着性を高めるためにすべてのセラミック歯科修復物をエッチングするのにも一般的に使用されています。[6]同様の理由から、希フッ化水素酸は家庭用の錆び落とし剤、自動車洗浄機の「ホイールクリーナー」化合物、セラミックおよび布地の錆止め剤、および水垢除去剤の成分です。[5] [7]フッ化水素酸は、鉄酸化物およびシリカベースの汚染物質を溶解する能力があるため、高圧蒸気を生成するボイラーの試運転前に使用されます。フッ化水素酸は、分析前に岩石サンプル（通常は粉末）を溶解するのにも役立ちます。同様に、この酸は酸浸軟に使用され、ケイ酸塩岩から有機化石が抽出されます。化石を含む岩石は酸に直接浸漬するか、または（酢酸アミルに溶解した）硝酸セルロースフィルムを塗布して有機成分に付着させ、岩石をその周囲で溶解させます。[8]
石油精製
アルキル化として知られる標準的な石油精製プロセスでは、フッ化水素酸由来の酸触媒の存在下で、イソブタンを低分子量アルケン（主にプロピレンとブチレンの混合物）でアルキル化します。触媒はアルケン（プロピレン、ブチレン）をプロトン化して反応性カルボカチオンを生成し、これがイソブタンをアルキル化します。反応は、2 相反応で穏やかな温度（0 ～ 30 °C）で行われます。
生産
フッ化水素酸は1771年にカール・ヴィルヘルム・シェーレによって初めて製造されました。[9]現在では主に、約265℃で濃硫酸を用いて蛍石鉱物（CaF2 ）を処理することによって生産されています。
- CaF 2 + H 2 SO 4 → 2HF + CaSO 4
この酸は、アパタイトやフルオロアパタイトからリン酸を製造する際の副産物でもある。高温で硫酸を用いて鉱物を分解すると、フッ化水素を含むガス混合物が放出され、回収できる可能性がある。[4]
フッ化水素酸はガラスに対して反応性が高いため、フッ素化プラスチック（多くの場合PTFE）容器に保管されます。[4] [5]
プロパティ
希薄水溶液中ではフッ化水素は弱酸として振舞う。[10] 赤外線分光法によれば、溶液中では解離に伴ってイオン対 H 3 O + ·F −が形成されることが示されている。[11] [12]
このイオン対は、非常に低温での結晶状態で特徴付けられている。[13] さらに、溶液中と固体状態の両方で会合が特徴付けられている。[要出典]
- HF + F − ⇌ HF−
2 ログK = 0.6
濃度が増加すると重合が起こると想定される。この仮定は、テトラマーアニオンHの塩の単離によって裏付けられている。
3ふ−
4[14]および低温X線結晶構造解析によっても明らかにされている。[13] フッ化水素の濃縮水溶液中に存在する種はすべてが特徴付けられているわけではない。HF−
2これは[11]他のポリマー種の形成が知られている、H
1 ...ふ−
いいえ、可能性が高いです。
100%HFのハメット酸度関数H0は、最初は-10.2と報告されましたが[15]、その後の集計では-11と示され、純粋な硫酸の-12近くの値に匹敵します。[16] [17]
酸度
塩酸などの他のハロゲン化水素酸とは異なり、フッ化水素は希薄水溶液中では弱酸である。 [18]これは部分的には水素-フッ素結合の強さによる結果だが、HF、 Hなどの他の要因による傾向も影響している。
2O、F−
陰イオンはクラスターを形成する。[19]高濃度では、HF分子はホモアソシエーションを起こして多原子イオン（フッ化水素、HF−
2）とプロトンを結合し、酸性度が大幅に上昇します。[20]これにより、濃フッ化水素酸溶液を使用すると、塩酸、硫酸、硝酸などの非常に強い酸のプロトン化が起こります。 [21]フッ化水素酸は弱酸と見なされていますが、非常に腐食性が高く、水和するとガラスを侵します。[20]
希薄溶液は弱酸性で、酸のイオン化定数は K a =6.6 × 10 −4（またはp K a = 3.18）、 [10] は、他のハロゲン化水素の対応する溶液が強酸（ p K a < 0）であるのとは対照的です。しかし、フッ化水素の濃縮溶液は、ハメットの酸性度関数 H 0（または「有効 pH」）の測定で示されるように、この値によって示唆されるよりもはるかに強い酸性です。100％液体 HF の自己イオン化中、 H 0は最初は −10.2 と測定され[15] 、後に −11 とまとめられ、硫酸の −12 近くの値に匹敵します。 [16] [17]
熱力学的には、HF溶液は非常に非理想的であり、 HFの活性はその濃度よりもはるかに急速に増加します。希薄溶液の弱酸性は、HFの高い結合強度に起因すると考えられていますが、これはHFの高い溶解エンタルピーと相まって、フッ化物イオンの水和エンタルピーの負のエンタルピーを上回ります。 [22] ポール・ジゲールとシルビア・タレル[11] [12]は、赤外分光法によって、希薄溶液中の主な溶質種は水素結合イオン対 H 3 O + ·F −であることを示しました。[23]
- H 2 O + HF ⇌ H 3 O + ⋅F −
HF濃度が増加すると、二フッ化水素イオンの濃度も増加する。[11]反応
- 3 HF ⇌ HF−
2+ H 2 F +
は同形活用の例です 。
健康と安全
フッ化水素酸は、非常に腐食性の高い液体であるだけでなく、強力な接触毒でもあります。組織を透過するため、皮膚や目への曝露、吸入、または摂取によって容易に中毒が発生する可能性があります。フッ化水素酸への曝露の症状はすぐには現れない場合があり、これにより被害者は誤った安心感を覚え、医療処置が遅れる原因となります。[24]刺激性の蒸気であるにもかかわらず、HFは明らかな臭いがなく、危険なレベルに達する場合があります。[5]神経機能を阻害するため、最初は火傷をしても痛みを感じない場合があります。偶発的な曝露に気付かれない可能性があり、治療が遅れ、傷害の範囲と重症度が増します。[24] HF曝露の症状には、目、皮膚、鼻、喉の刺激、目と皮膚の火傷、鼻炎、気管支炎、肺水腫（肺に体液が溜まる）、およびHFが骨のカルシウムと強く相互作用することによる骨損傷[25]などがあります。 [26]濃縮されたHFは病変や粘膜損傷を通じて重度の組織破壊を引き起こす可能性がありますが、希薄なHFは脂質親和性が高く、神経、血管、腱、骨、その他の組織の細胞死につながるため依然として危険です。[27]
フッ化水素熱傷はグルコン酸カルシウムゲルで治療されます。
大衆文化において
- 犯罪ドラマテレビシリーズ『ブレイキング・バッド』のエピソード「キャット・イン・ザ・バッグ...」と「ボックス・カッター」では、ウォルター・ホワイトとジェシー・ピンクマンがフッ化水素酸を使って化学的にギャングの死体を解体する。[28] [29]
参照
参考文献
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外部リンク
- 国際化学物質安全性カード 0283
- NIOSH 化学物質の危険性に関するポケットガイド
- PubChem (HF)の CID 14917
- PubChemの CID 144681 (5HF)
- PubChemの CID 141165 (6HF)
- PubChemの CID 144682 (7HF)
- 「フッ化水素酸による火傷」、ニューイングランド医学ジャーナル— 酸による火傷の症例研究