Kyselina hexafluorokřemičitá - Hexafluorosilicic acid

"Fluorokřemičitan" přeadresuje tady. Pro fluorokřemičité sklo a sklokeramiku viz Fluorokřemičité sklo.
Kyselina hexafluorokřemičitá
Molekulární struktura kyseliny hexafluorosilicic.png
Hexafluorosilicic-acid-3D.png
Jména
Preferovaný název IUPAC
Kyselina hexafluorokřemičitá
Systematický název IUPAC
Dihydrogen hexafluorokřemičitan
Ostatní jména
Kyselina fluorokřemičitá, kyselina fluosiličitá, kyselina fluorovodíková, kyselina křemičitá, kyselina křemičitá, oxonium hexafluorosilandiuid, oxonium hexafluoridosilikát (2−)
Identifikátory
3D model (JSmol )
ChemSpider
Informační karta ECHA100.037.289 Upravte to na Wikidata
Číslo ES
  • 241-034-8
Číslo RTECS
  • VV8225000
UNII
UN číslo1778
Vlastnosti
F6H2Si
Molární hmotnost144.091 g · mol−1
Vzhledprůhledná, bezbarvá kouřová kapalina
Zápachkyselý, štiplavý
Hustota1,22 g / cm3 (25% soln.)
1,38 g / cm3 (35% soln.)
1,46 g / cm3 (61% soln.)
Bod táníca. 19 ° C (66 ° F; 292 K) (60–70% roztok)
<−30 ° C (−22 ° F; 243 K) (35% roztok) 
Bod varu 108,5 ° C (227,3 ° F; 381,6 K) (rozkládá se)
mísitelný
1.3465
Struktura
Octahedral SiF62−
Nebezpečí
Bezpečnostní listExterní bezpečnostní list
Piktogramy GHSGHS05: Žíravý
Signální slovo GHSNebezpečí
H314
P260, P264, P280, P301 + 330 + 331, P303 + 361 + 353, P304 + 340, P305 + 351 + 338, P310, P321, P363, P405, P501
NFPA 704 (ohnivý diamant)
Bod vzplanutíNehořlavé
Smrtelná dávka nebo koncentrace (LD, LC):
430 mg / kg (orálně, potkan)
Související sloučeniny
jiný kationty
Hexafluorokřemičitan amonný

Fluorokřemičitan sodný

Související sloučeniny
Kyselina hexafluorfosforečná
Kyselina fluoroboritá
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
šekY ověřit (co je šekY☒N ?)
Reference Infoboxu

Kyselina hexafluorokřemičitá je anorganická sloučenina s chemický vzorec H
2SiF
6 také psáno jako (H
3Ó)
2[SiF
6]. Je to bezbarvá kapalina, se kterou se většinou setkáváme jako zředěný vodný roztok, odtud také navrhla druhá chemická notace. Kyselina hexafluorokřemičitá má výraznou kyselou chuť a štiplavý zápach. Vyrábí se přirozeně ve velkém měřítku na sopkách.[1][2] Vyrábí se jako vedlejší produkt při výrobě fosfátových hnojiv. Výsledná kyselina hexafluorokřemičitá je téměř výhradně spotřebována jako předchůdce fluorid hlinitý a syntetický kryolit, které se používají při zpracování hliníku. Soli odvozené od kyseliny hexafluorokřemičité se nazývají hexafluorokřemičitany.

Struktura

Obecně se předpokládá, že kyselina hexafluorokřemičitá sestává z oxoniové ionty náboj vyvážený hexafluorokřemičitanovými dianiony i vodou. Ve vodném roztoku se hydronium kation (H3Ó+) je tradičně zaměňován s solvatovaným protonem a jako takový je vzorec pro tuto sloučeninu často psán jako H
2SiF
6. Rozšířením této metafory se izolovaná sloučenina poté zapíše jako H
2SiF
6· 2H
2Ónebo (H
3Ó)
2SiF
6Situace je podobná jako v případě kyselina chloroplatičitá, kyselina fluoroboritá, a kyselina hexafluorfosforečná. Hexafluorokřemičitan je oktaedrický anion; vzdálenosti vazeb Si – F jsou 1,71A.[3] Kyselina hexafluorokřemičitá je komerčně dostupná pouze jako roztok.[4]

Výroba a hlavní reakce

Komoditní chemikálie fluorovodík se vyrábí z fluorit léčbou kyselina sírová.[5] Jako vedlejší produkt, přibližně 50 kg (H3Ó)2SiF6 se vyrábí na tunu HF v důsledku reakcí zahrnujících minerální nečistoty obsahující oxid křemičitý. (H3Ó)2SiF6 se také vyrábí jako vedlejší produkt z výroby kyselina fosforečná z apatit a fluorapatit. Některé z HF zase reagují s křemičitanovými minerály, které jsou nevyhnutelnou složkou minerální suroviny, za vzniku tetrafluorid křemičitý. Takto vytvořený tetrafluorid křemíku dále reaguje s HF. Proces sítě lze popsat jako:[6]

SiO
2 + 6 HF → SiF2−
6 + 2 H
3Ó+

Kyselinu hexafluorokřemičitou lze také vyrobit zpracováním tetrafluoridu křemičitého kyselinou fluorovodíkovou.

Ve vodě kyselina hexafluorokřemičitá snadno hydrolyzuje na kyselina fluorovodíková a různé formy amorfní a hydratované oxid křemičitý („SiO2"). Při koncentraci, která se obvykle používá pro fluoridaci vody, dochází k 99% hydrolýze a pH klesá. Rychlost hydrolýzy se zvyšuje s pH. Při pH pitné vody je stupeň hydrolýzy v podstatě 100%.[7]

H2SiF6 + 2 H2O → 6 HF + "SiO2"

Neutralizací roztoků kyseliny hexafluorokřemičité s bázemi alkalických kovů se získají odpovídající fluorokřemičitanové soli alkalických kovů:

(H3Ó)2SiF6 + 2 NaOH → Na2SiF6 + 4 H2Ó

Výsledná sůl Na2SiF6 se používá hlavně při fluoridaci vody. Podobné amonné a barnaté soli se vyrábějí podobně pro jiné aplikace.

Téměř neutrální pH hexafluorokřemičitanové soli rychle hydrolyzují podle této rovnice:[8]

SiF2−
6 + 2 H2O → 6 F− + SiO2 + 4 H+

Použití

Většina kyseliny hexafluorokřemičité se převádí na fluorid hlinitý a kryolit.[6] Tyto materiály jsou ústřední pro přeměnu hliníkové rudy na hliník kov. Konverze na fluorid hlinitý je popsána jako:

H2SiF6 + Al2Ó3 → 2 AlF3 + SiO2 + H2Ó

Kyselina hexafluorokřemičitá se také převádí na různé užitečné soli hexafluorokřemičitanu. Draselná sůl, Fluorokřemičitan draselný, se používá při výrobě porcelánu, hořečnaté soli pro ztvrdlé betony a jako insekticid, a barnatých solí pro fosfor.

Kyselina hexafluorosiliková se také používá jako elektrolyt v Lepší elektrolytický proces pro rafinaci olova.

Kyselina hexafluorokřemičitá (na štítku označená jako kyselina fluorovodíková) spolu s kyselina šťavelová jsou účinné látky používané v Vyžehlit nerezové čisticí prostředky, které jsou v podstatě odrůdami kyselé prádlo.

Speciální aplikace

H2SiF6 je specialista činidlo v organická syntéza pro štěpení Si – O vazeb silyl ethery. Pro tento účel je reaktivnější než HF. Reaguje rychleji s t-butyldimethylyl (TBDMS ) ethery než triisopropylsilyl (TIPY ) ethery.[9]

Kyselina hexafluorokřemičitá a její soli se používají jako konzervace dřeva agenti.[10]

Přírodní soli

Některé vzácné minerály, s nimiž se setkáváme buď ve vulkanických nebo uhelných fumarolech, jsou soli kyseliny hexafluorokřemičité. Jako příklady lze uvést hexafluorosilikát amonný, který se přirozeně vyskytuje jako dva polymorfy: kryptohalit a bararit.[11][12][13]

Bezpečnost

Kyselina hexafluorosiliková se může uvolňovat fluorovodík když se odpaří, má tedy podobná rizika. Vdechování par může způsobit plicní edém. Stejně jako fluorovodík napadá sklo a kamenina.[14] The LD50 hodnota kyseliny hexafluorokřemičité je 430 mg / kg.[15]

Viz také

Reference

  1. ^ Palache, C., Berman, H. a Frondel, C. (1951) Dana's System of Mineralogy, Volume II: Halogenidy, dusičnany, boritany, uhličitany, sírany, fosforečnany, arzeničnany, wolframaty, molybdenany atd. John Wiley and Sons , Inc., New York, 7. vydání.
  2. ^ Anthony, J.W., Bideaux, R.A., Bladh, K.W. a Nichols, M.C. (1997) Handbook of Mineralogy, Volume III: Halides, Hydroxides, Oxides. Publikace minerálních dat, Tucson.
  3. ^ Holleman, A. F .; Wiberg, E. (2001). Anorganická chemie. San Diego: Academic Press. ISBN  0-12-352651-5.
  4. ^ J. P. Nicholson (2005). "Elektrodepozice křemíku z nevodných rozpouštědel". J. Electrochem. Soc. 152 (12): C795 – C802. doi:10.1149/1.2083227.
  5. ^ USGS. Kazivec.
  6. ^ A b Aigueperse, J .; Mollard, P .; Devilliers, D .; Chemla, M .; Faron, R .; Romano, R .; Cuer, J. P. "Fluorine Compounds, Anorganic". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002 / 14356007.a11_307.
  7. ^ „Hexafluorosilikát sodný [CASRN 16893-85-9] a kyselina fluorokřemičitá [CASRN 16961-83-4] přehled toxikologické literatury“ (PDF). ntp.niehs.nih.gov. Citováno 13. července 2017.
  8. ^ Finney, William F .; Wilson, Erin; Callender, Andrew; Morris, Michael D .; Beck, Larry W. (2006). "Znovu přezkoumání hydrolýzy hexafluorokřemičitanu do 19F NMR a měření pH ". Environ. Sci. Technol. 40 (8): 2572–2577. Bibcode:2006EnST ... 40.2572F. doi:10.1021 / es052295s.
  9. ^ Pilcher, A. S .; DeShong, P. (2001). "Kyselina fluorokřemičitá". Encyklopedie činidel pro organickou syntézu. John Wiley & Sons. doi:10.1002 / 047084289X.rf013. ISBN  0471936235.
  10. ^ Carsten Mai, Holger Militz (2004). „Modifikace dřeva sloučeninami křemíku. Anorganické sloučeniny křemíku a systémy sol-gel: recenze“. Dřevařská věda a technologie. 37 (5): 339. doi:10.1007 / s00226-003-0205-5.
  11. ^ https://www.mindat.org/min-1163.html
  12. ^ https://www.mindat.org/min-511.html
  13. ^ Kruszewski, Ł., Fabiańska, MJ, Segit, T., Kusy, D., Motyliński, R., Ciesielczuk, J., Deput, E., 2020. Sloučeniny uhlíku a dusíku, alkoholy, merkaptany, monoterpeny, acetáty, aldehydy , ketony, SF6, PH3 a další požární plyny v uhelných odpadních halách hornoslezské uhelné pánve (Polsko) - opětovné šetření pomocí přístupu FTIR in-situ k externí databázi. Sci. Celkem životní prostředí, 698, 134274, doi: 10,1016 / j.scitotenv.2019.134274
  14. ^ „CDC - Kyselina fluorokřemičitá - Mezinárodní karty pro chemickou bezpečnost - NIOSH“. Cdc.gov. Citováno 2015-03-10.
  15. ^ [1] Archivováno 22. října 2012, v Wayback Machine