Плавиковая кислота HF: свойства, получение, применение

Плавиковая кислота HF — слабая одноосновная бескислородная кислота, раствор фтороводорода в воде, молярная масса 20 г/моль.

Ключевые факты

Формула
HF
Класс
кислота (слабая, одноосновная, бескислородная)
Молярная масса
20 г/моль для расчётов ЕГЭ; по массам IUPAC 20,01 г/моль
Другие названия
фтороводородная кислота; фтороводород — это безводный HF, а плавиковая кислота — его раствор в воде
Состояние
безводный ~HF~ — летучая жидкость, раствор в воде — плавиковая кислота
Степень окисления фтора
−1 (единственная)
Валентность фтора
I
Основность
одноосновная, соли — фториды
Особенность
реагирует со стеклом и оксидом кремния(IV)

Обновлено · Химия · Редакция НейроМиши

Что такое плавиковая кислота?

Плавиковая кислота — водный раствор фтороводорода HF. Среди галогеноводородных кислот она единственная слабая: соляная, бромоводородная и иодоводородная диссоциируют полностью, а HF — лишь частично. Причина в очень прочной связи H–F и в сильных водородных связях между молекулами.

Второе, что нужно помнить, — её агрессивность к стеклу. Плавиковая кислота растворяет оксид кремния(IV), из которого сделано стекло, поэтому её хранят в пластиковых ёмкостях, а не в стеклянных. И третье: она крайне опасна для людей, хотя и считается слабой по силе кислоты.

Какие физические свойства у плавиковой кислоты?

Физические свойства: плавиковая кислота HF
СвойствоЗначение
Агрегатное состояниебезводный HF — летучая жидкость, раствор в воде — плавиковая кислота
Цвет и запахбесцветная, с резким запахом, «дымит» на воздухе
Температура кипения ~HF~около 20 °C: жидкий фтороводород кипит почти при комнатной температуре
Температура плавления ~HF~около −83 °C
Растворимость в водесмешивается с водой в любых отношениях
Водородные связимолекулы HF объединяются в цепочки, из-за чего температура кипения выше, чем у HCl

Какие химические свойства у плавиковой кислоты?

Плавиковая кислота реагирует со щелочами, основными оксидами и аммиаком как слабая кислота, а ещё образует кислые соли, гидрофториды. Её главное отличие от других кислот — реакция с оксидом кремния(IV) и стеклом.

  1. С гидроксидом натрияHF + NaOH → NaF + H2O
  2. С оксидом кальцияCaO + 2HF → CaF2 + H2O
  3. С оксидом кремния(IV): травление стеклаSiO2 + 4HF → SiF4↑ + 2H2O
  4. С фторидом натрия: кислая сольHF + NaF → NaHF2
  5. С аммиакомHF + NH3 → NH4F

Плавиковую кислоту хранят во фторопластовых или полиэтиленовых бутылях. Она единственная из распространённых кислот, которая разрушает стекло, и на этом основано травление рисунка на нём.

Как получают плавиковой кислоты?

В промышленности

Фтороводород получают из плавикового шпата, то есть фторида кальция, действием концентрированной серной кислоты при нагревании. Газ растворяют в воде и получают плавиковую кислоту.

  • CaF2 + H2SO4 → CaSO4 + 2HF↑

Из простых веществ

Водород и фтор соединяются со взрывом даже в темноте и при низкой температуре. Прямой синтез в лаборатории не применяют из-за опасности.

  • H2 + F2 → 2HF

Как распознать плавиковая кислота? Качественная реакция

Фторид-ион определяют по ионам кальция: выпадает белый осадок фторида кальция, нерастворимый в воде. Это отличает фториды от хлоридов, бромидов и иодидов, соли которых с кальцием растворимы.

  • Ca2+ + 2F− → CaF2↓

Где применяют плавиковой кислоты?

  • травление стекла и получение матовых рисунков на нём;
  • производство фторопласта и других фторсодержащих материалов;
  • получение фтора и фторидов, в том числе для зубных паст и фторирования воды;
  • очистка металлов и кремния в электронике.

Меры предосторожности. Плавиковая кислота и фтороводород очень опасны: они проникают через кожу, ожоги проявляются не сразу и глубоко повреждают ткани, а пары ядовиты. Работать с ними нельзя без специальной защиты; при попадании на кожу нужно немедленно промыть место водой и обратиться к врачу.

Чему равна молярная масса плавиковой кислоты?

M(HF) = 1 + 19 = 20 г/моль

Молярную массу вещества складывают из относительных атомных масс элементов с учётом индексов. На ЕГЭ массы округляют до целых, у хлора берут 35,5. Если брать массы IUPAC до сотых, получится 20,01 г/моль.

Посчитать молярную массу в калькуляторе · Количество вещества: n = m/M

Где плавиковая кислота встречается на ЕГЭ?

Вопросы и ответы

Чему равна молярная масса плавиковой кислоты?

Формулу HF считают как 1 + 19 = 20 г/моль. По массам IUPAC до сотых получается 20,01 г/моль. Так считают массу самого фтороводорода; раствор содержит ещё воду.

Почему плавиковая кислота слабая, а соляная — сильная?

Связь H–F намного прочнее, чем H–Cl, и ионы водорода отщепляются хуже. К тому же молекулы HF связаны водородными связями. В результате в растворе диссоциирует лишь часть молекул.

Почему плавиковую кислоту нельзя хранить в стеклянной посуде?

Она реагирует с оксидом кремния(IV), из которого состоит стекло, и разрушает его. Продукт реакции — газообразный фторид кремния.

Чем фториды отличаются от других галогенидов по растворимости?

Фторид кальция нерастворим, а хлорид, бромид и иодид кальция растворимы. Наоборот, фторид серебра растворим, а хлорид, бромид и иодид серебра выпадают в осадок.

Потренироваться на заданиях

Страница объясняет вещество, а тренажёр помогает применить это в заданиях. В кабинете НейроМиши — задания ЕГЭ по химии с проверкой ответа и разбором ошибки. Начать можно без регистрации.

Задачи по теме — с проверкой Разбор заданий ЕГЭ по химии

Связанные элементы, таблицы и вещества

Элементы в составе: водород H, фтор F.

Другие вещества

Все вещества справочника · Таблица Менделеева

Источники