Фтороводородная кислота

Фторводородная (плавиковая) кислота представляет собой раствор фтороводорода в воде.

HF – бесцветный газ с резким, удушающим запахом. Температура плавления и кипения для HF выпадают из ряда соответствующих величин для галогеноводородов и составляют: t_пл = –83°C, t_кип = +19,5°C (на 100° выше рассчитанных). Это объясняется резким увеличением сил ориентационного взаимодействия между молекулами HF.

Молекула фотороводорода чрезвычайно прочна, гораздо прочнее, чем молекулы других галогеноводородов E_св = 560 кДж/моль.

Высокая полярность молекулы и образование прочных водородных связей приводят к значительной ассоциации как газообразного, так и жидкого HF вплоть до (HF)₆. Причём цепочка HF…HF… построена следующим образом:

В твёрдом состоянии кристаллы HF содержат подобные бесконечные цепи.

Хотя вода и фтороводород обладают близкими плотностями и диэлектрическими постоянными, их свойства как растворителей различаются чрезвычайно резко. Это является превосходным доказательством ошибочности физической теории растворения и подтверждает правильность гидратной теории растворов Д.И. Менделеева и представлений о роли сольватации в процессах электролитической диссоциации. Последняя связана не только с диэлектрической постоянной растворителя, но и с энергией сольватации образующихся ионов.

Так, например, растворимость фторидов щелочных металлов в HF существенно превосходит их растворимость в воде, а превосходно растворимые в воде галогеноводороды практически нерастворимы в HF.

Диссоциация чистого фтороводорода по схеме

3HF H₂F⁺ + HF₂^-

протекает незначительно вследствие непрочности образующегося иона гирофторония H₂F⁺. В присутствии воды диссоциация усиливается, так как образуется более прочный ион гидроксония:

2HF + H₂O H₃O⁺ + HF₂^-

Фтороводородная кислота получается при растворении HF в воде. Они смешиваются в любых соотношениях. В системе H₂O–HF образуются три гидрата: H₂O•HF, H₂O•2HF и H₂O•4HF. Азеотропная смесь содержит ~35% HF и кипящую при 111°C.

HF – слабая кислота K₁ = 4•10^-4