Fórmula, estrutura, propriedades e usos do ácido fluorídrico (HF)

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

A partir desta mesma água ácida, o produto puro, isto é, o anidrido de fluoreto de hidrogênio, pode ser destilado. Dependendo das quantidades do gás dissolvido, diferentes concentrações são obtidas e, portanto, vários produtos de ácido fluorídrico estão disponíveis no mercado.

Em uma concentração de menos de 40%, tem 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 químicos mais agressivos e perigosos.

É capaz de "comer" praticamente qualquer material com o qual tenha contato: desde vidros, cerâmicas e metais até rochas e concretos. Em que container é então armazenado? Em garrafas plásticas, polímeros sintéticos inertes à sua ação.

Índice

• 1 fórmula
• 2 estrutura
• 3 Propriedades
  • 3.1 Reatividade
• 4 usos
• 5 referências

Fórmula

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 isso resulta em seu anidrido.

Estrutura

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 iônico H₃O⁺ e F^-.

O anião F^- provavelmente forma uma ponte de hidrogênio muito forte com um dos hidrogênios do cátion (F-H-O⁺-H₂). 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 não liberta tantos H⁺ em comparação com outros ácidos (HCl, HBr ou HI).

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 pontes de hidrogênio entre eles. Essas ligações de hidrogênio podem ser assimiladas como cadeias quase lineares (H-F-H-F-H-F- ...) cercadas por água.

Na imagem superior, o par não compartilhado de elétrons orientados na direção oposta da ligação (H-F :) interage com outra molécula de HF para montar a cadeia.

Propriedades

Como o ácido fluorídrico é uma solução aquosa, suas propriedades dependem da concentração do anidrido dissolvido na água. O HF é muito solúvel em água e é higroscópico, podendo produzir uma variedade de soluções: desde muito concentradas (esfumadas e com tons amarelados) até muito diluídas.

À medida que sua concentração diminui, o HF (ac) adota propriedades mais semelhantes à água pura do que as do anidrido. No entanto, as ligações de hidrogênio H-F-H são mais fortes que as da água, H₂OH OH.

Ambas coexistem em harmonia nas soluções, elevando os pontos de ebulição (até 105ºC). Do mesmo modo, as densidades aumentam à medida que mais anidrido de HF é dissolvido. De resto, todas as soluções de HF (ac) têm odores fortes e irritantes e são incolores.

Reatividade

Então, qual é o comportamento corrosivo do ácido fluorídrico? A resposta está na ligação H-F e na capacidade do átomo de flúor para formar ligações covalentes muito estáveis.

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

SiO₂ + 4 HF → SiF₄(g) + 2 H₂O

SiO₂ + 6 HF → H₂SiF₆ + 2 H₂O

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

O que acontece com o F^- na água? Em soluções concentradas de ácido fluorídrico, outra molécula de HF pode formar uma ligação de hidrogênio com o F^- do par [H₃O⁺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 provocar uma infinidade de danos ao corpo.

Existem muitas regras e protocolos de segurança para o manuseio correto e, assim, evitar possíveis acidentes para aqueles que operam 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.

- Utilizado na separação de isótopos do urânio, como no caso do hexafluoreto de urânio (UF)₆). Da mesma forma, é utilizado na extração, processamento e refino de metais, rochas e óleos, também utilizado para a inibição do crescimento e remoção de mofo.

- As propriedades corrosivas do ácido têm sido usadas para esculpir e queimar cristais, especialmente os foscos, por meio da técnica de gravação.

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

- É utilizado na indústria automobilística como limpador, sendo utilizado como removedor de moldes em cerâmica.

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

- Participa no processamento de petróleo e seus derivados, o que permitiu a obtenção de solventes para uso na fabricação de produtos para a limpeza e eliminação de gorduras.

- É utilizado na geração de agentes para revestimento e tratamento superficial.

- Consumidores usam inúmeros produtos nos quais o ácido fluorídrico participou de sua elaboração; por exemplo, alguns necessários para manutenção de carros, produtos de limpeza para móveis, componentes elétricos e eletrônicos e combustíveis, entre outros produtos.

Referências

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