Гексафторкремниевая кислота - Hexafluorosilicic acid
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Предпочтительное название IUPAC Гексафторкремниевая кислота | |
| Систематическое название ИЮПАК Гексафторсиликат дигидрогена | |
| Другие имена Кремнефтористоводородная кислота, кремнефтористоводородная кислота, кремнефтористоводородная кислота, кремнефторид, кремнефтористоводородная кислота, гексафторсиландиуид оксония, гексафторидосиликат оксония (2-) | |
| Идентификаторы | |
3D модель (JSmol ) | |
| ChemSpider | |
| ECHA InfoCard | 100.037.289  |
| Номер ЕС |
|
PubChem CID | |
| Номер RTECS |
|
| UNII | |
| Номер ООН | 1778 |
| |
| |
| Свойства | |
| F6ЧАС2Si | |
| Молярная масса | 144.091 г · моль−1 |
| Внешность | прозрачная бесцветная дымящаяся жидкость |
| Запах | кислый, острый |
| Плотность | 1,22 г / см3 (25% раствор.) 1,38 г / см3 (35% раствор.) 1,46 г / см3 (61% раствор.) |
| Температура плавления | ок. 19 ° С (66 ° F, 292 К) (60–70% раствор) <-30 ° С (-22 ° F, 243 К) (35% раствор) |
| Точка кипения | 108,5 ° С (227,3 ° F, 381,6 К) (разлагается) |
| смешивающийся | |
| 1.3465 | |
| Структура | |
| Октаэдрический SiF62− | |
| Опасности | |
| Паспорт безопасности | Внешний паспорт безопасности материалов |
| Пиктограммы GHS |  |
| Сигнальное слово GHS | Опасность |
| H314 | |
| P260, P264, P280, P301 + 330 + 331, P303 + 361 + 353, P304 + 340, P305 + 351 + 338, P310, P321, P363, P405, P501 | |
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |
| точка возгорания | Не воспламеняется |
| Смертельная доза или концентрация (LD, LC): | |
LD50 (средняя доза ) | 430 мг / кг (перорально, крыса) |
| Родственные соединения | |
Другой катионы | Гексафторсиликат аммония |
Родственные соединения | Гексафторфосфорная кислота Фторборная кислота |
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |
 проверить (что   ?) | |
| Ссылки на инфобоксы | |
Гексафторкремниевая кислота является неорганическое соединение с химическая формула ЧАС
2SiF
6 также написано как (ЧАС
3O)
2[SiF
6]. Это бесцветная жидкость, которая чаще всего встречается в виде разбавленного водного раствора, отсюда также предложено второе химическое обозначение. Гексафторкремниевая кислота имеет характерный кисловатый вкус и резкий запах. Он производится естественным образом в больших количествах в вулканах.[1][2] Производится как побочный продукт при производстве фосфорных удобрений. Образовавшаяся гексафторкремниевая кислота почти исключительно потребляется в качестве предшественника трифторид алюминия и синтетический криолит, которые используются при обработке алюминия. Соли, полученные из гексафторкремниевой кислоты, называются гексафторсиликаты.
Структура
Обычно предполагается, что гексафторкремниевая кислота состоит из ионы оксония заряд уравновешивается гексафторсиликатными дианионами, а также водой. В водном растворе гидроксоний катион (H3О+) традиционно приравнивается к сольватированному протону, и поэтому формула этого соединения часто записывается как ЧАС
2SiF
6. Расширяя эту метафору, изолированное соединение записывается как ЧАС
2SiF
6· 2H
2О, или (ЧАС
3O)
2SiF
6. Ситуация аналогична платинохлористоводородная кислота, фторборная кислота, и гексафторфосфорная кислота. Гексафторсиликат - октаэдрический анион; расстояния связи Si – F составляют 1,71Å.[3] Гексафторкремниевая кислота продается только в виде раствора.[4]
Производство и основные реакции
Товарная химия фтороводород производится из флюорит путем лечения с серная кислота.[5] В качестве побочного продукта примерно 50 кг (H3O)2SiF6 производится на тонну HF в результате реакций с участием кремнеземсодержащих минеральных примесей. (ЧАС3O)2SiF6 также производится как побочный продукт при производстве фосфорная кислота от апатит и фторапатит. Опять же, некоторые из HF, в свою очередь, реагируют с силикатными минералами, которые являются неизбежным компонентом минерального сырья, с образованием тетрафторид кремния. Образованный таким образом тетрафторид кремния далее реагирует с HF. Чистый процесс можно описать как:[6]
- SiO
2 + 6 ВЧ → SiF2−
6 + 2 ЧАС
3О+
Гексафторкремниевую кислоту можно также получить обработкой тетрафторида кремния плавиковой кислотой.
В воде гексафторкремниевая кислота легко гидролизуется до плавиковая кислота и различные формы аморфных и гидратированных кремнезем ("SiO2"). При концентрации, обычно используемой для фторирования воды, происходит 99% гидролиз и падает pH. Скорость гидролиза увеличивается с увеличением pH. При pH питьевой воды степень гидролиза составляет, по существу, 100%.[7]
- ЧАС2SiF6 + 2 часа2O → 6 HF + "SiO"2"
Нейтрализация растворов гексафторкремниевой кислоты основаниями щелочных металлов дает соответствующие фторсиликатные соли щелочных металлов:
- (ЧАС3O)2SiF6 + 2 NaOH → Na2SiF6 + 4 часа2О
Полученная соль Na2SiF6 в основном используется для фторирования воды. Аналогичным образом производятся родственные соли аммония и бария для других применений.
При pH, близком к нейтральному, соли гексафторсиликата быстро гидролизуются в соответствии с этим уравнением:[8]
- SiF2−
6 + 2 часа2O → 6 F− + SiO2 + 4 часа+
Использует
Большая часть гексафторкремниевой кислоты превращается в фторид алюминия и криолит.[6] Эти материалы играют ключевую роль в превращении алюминиевой руды в алюминий металл. Превращение в трифторид алюминия описывается как:
- ЧАС2SiF6 + Al2О3 → 2 AlF3 + SiO2 + H2О
Гексафторкремниевая кислота также превращается во множество полезных солей гексафторсиликата. Калийная соль, Фторсиликат калия, используется в производстве фарфора, магниевой соли для затвердевшего бетона и в качестве инсектицида, а также солей бария для люминофоров.
Гексафторкремниевая кислота также используется в качестве электролита в Электролитический процесс Бетца для рафинирования свинца.
Гексафторкремниевая кислота (обозначенная на этикетке как кремнефтористоводородная кислота) вместе с Щавелевая кислота активные ингредиенты, используемые в Утюг Out чистящие средства для удаления ржавчины, которые по сути являются разновидностями кисло-стирка.
Нишевые приложения
ЧАС2SiF6 специализированный реагент в органический синтез для разрыва связей Si – O силиловые эфиры. Для этой цели он более реактивен, чем HF. Он быстрее реагирует с т-бутилдиметилсилил (TBDMS ) эфиров, чем триизопропилсилил (ЧАЕВЫЕ ) эфиры.[9]
Гексафторкремниевая кислота и ее соли используются в качестве сохранение древесины агенты.[10]
Натуральные соли
Некоторые редкие минералы, встречающиеся в вулканических или угольных фумаролах, представляют собой соли гексафторкремниевой кислоты. Примеры включают гексафторсиликат аммония, который в природе встречается в виде двух полиморфов: криптогалита и барарита.[11][12][13]
Безопасность
Гексафторкремниевая кислота может выделять фтороводород когда испаряется, поэтому он имеет аналогичные риски. Вдыхание паров может вызвать отек легких. Как фтористый водород, он разрушает стекло и керамика.[14] В LD50 значение гексафторкремниевой кислоты составляет 430 мг / кг.[15]
Смотрите также
использованная литература
- ^ Palache, C., Berman, H., and Frondel, C. (1951) Система минералогии Даны, том II: галогениды, нитраты, бораты, карбонаты, сульфаты, фосфаты, арсенаты, вольфраматы, молибдаты и т. Д. John Wiley and Sons , Inc., Нью-Йорк, 7-е издание.
- ^ Энтони, Дж. У., Бидо, Р. А., Блад, К. В., и Николс, М. (1997) Справочник по минералогии, Том III: Галогениды, гидроксиды, оксиды. Публикация минеральных данных, Тусон.
- ^ Холлеман, А. Ф .; Виберг, Э. (2001). Неорганическая химия. Сан-Диего: Academic Press. ISBN 0-12-352651-5.
- ^ Дж. П. Николсон (2005). «Электроосаждение кремния из неводных растворителей». J. Electrochem. Soc. 152 (12): C795 – C802. Дои:10.1149/1.2083227.
- ^ USGS. Плавиковый шпат.
- ^ а б Aigueperse, J .; Mollard, P .; Devilliers, D .; Chemla, M .; Faron, R .; Romano, R .; Куэр, Дж. П. "Соединения фтора, неорганические". Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Вайнхайм: Wiley-VCH. Дои:10.1002 / 14356007.a11_307.
- ^ «Гексафторосиликат натрия [CASRN 16893-85-9] и кремнефтористоводородная кислота [CASRN 16961-83-4] Обзор токсикологической литературы» (PDF). ntp.niehs.nih.gov. Получено 13 июля, 2017.
- ^ Финни, Уильям Ф .; Уилсон, Эрин; Каллендер, Эндрю; Моррис, Майкл Д .; Бек, Ларри В. (2006). «Повторное исследование гидролиза гексафторсиликата 19F ЯМР и измерение pH ». Environ. Sci. Technol. 40 (8): 2572–2577. Bibcode:2006EnST ... 40.2572F. Дои:10.1021 / es052295s.
- ^ Pilcher, A. S .; ДеШонг, П. (2001). «Кремнефтористоводородная кислота». Энциклопедия реагентов для органического синтеза. Джон Вили и сыновья. Дои:10.1002 / 047084289X.rf013. ISBN 0471936235.
- ^ Карстен Май, Хольгер Милиц (2004). «Модификация древесины соединениями кремния. Неорганические соединения кремния и золь-гель системы: обзор». Древесная наука и технология. 37 (5): 339. Дои:10.1007 / s00226-003-0205-5.
- ^ https://www.mindat.org/min-1163.html
- ^ https://www.mindat.org/min-511.html
- ^ Kruszewski,., Fabiańska, MJ, Segit, T., Kusy, D., Motyliński, R., Ciesielczuk, J., Deput, E., 2020. Углеродно-азотные соединения, спирты, меркаптаны, монотерпены, ацетаты, альдегиды , кетоны, SF6, PH3 и другие горючие газы в отвалах угледобычи в Верхнесилезском угольном бассейне (Польша) - повторное исследование с помощью подхода к внешней базе данных FTIR. Sci. Всего Env., 698, 134274, DOI: 10.1016 / j.scitotenv.2019.134274
- ^ «CDC - Кремнефтористоводородная кислота - Международные карты химической безопасности - NIOSH». Cdc.gov. Получено 2015-03-10.
- ^ [1] В архиве 22 октября 2012 г. Wayback Machine