Er hægt að geyma vetnisflúoríð á glerflösku ef það er ekki leyst upp í vatni?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Er hægt að geyma vetnisflúoríð á glerflösku ef það er ekki leyst upp í vatni?
Gerður er greinarmunur á HF á gasformi og HF í vatnslausn. HF á gasformi kallast vetnisflúoríð og er táknað með HF_(g) en vatnslausn af vetnisflúoríði kallast flússýra (einnig kallað flúorsýra eða flúrsýra) og er táknuð með HF_(aq).

Algengasta form vetnisflúoríðs er 40% lausn af HF í vatni. Slíkar lausnir eru seldar og geymdar á plastflöskum úr flúorinnihaldandi plastefnum einkum PTFE, sem er fjölliðað tetraflúoróetýlen eða öðru nafni teflon í daglegu tali. Ástæðan er sú að vatnslausn af vetnisflúoríði ætir venjulegt gler og leysir það upp með tímanum. Það sem gerist er að HF_(aq) hvarfast við kísiltvíoxíð (SiO₂) í glerinu og myndar kísiltetraflúoríð (SiF₄) ásamt hexaflúorókísilsýru (H₂SiF₆) í breytilegum hlutföllum. Þessu hvarfi er lýst með jöfnum 1 og jöfnu 2.$$SiO2_{(s)} + 4HF_{(aq)} \rightarrow SiF_{4(aq)} + 2H_{2}O_{(l)}          (1)$$

$$SiF4_{(aq)} + 2HF_{(aq)} \rightarrow H_{2}SiF_{6(aq)}          (2)$$

Þennan eiginleika HF_(aq) lausna er hægt að nota til að hreinsa glerílát af óhreinindum, sem venjuleg hreinsiefni vinna ekki á. Það sem þá gerist er að HF_(aq) smýgur á milli óhreinindanna og yfirborðs glersins og flettir óhreinindunum ofan af glerinu fremur en að leysa þau upp. Í þessu samhengi er rétt að hafa í huga að í „venjulegu“ gleri, það er rúðugleri, glerflöskum og svo framvegis, er aðalburðarefnið kísiltvíoxíð (dæmigert um 75%) auk natríumoxíðs (Na₂O) og kalsíumoxíðs (CaO). Hægt er að blanda ýmsum öðrum oxíðum saman við gler til að hafa áhrif á eiginleika þess. Það sem hér er sagt um gler á við um allt gler sem við getum kallað silikatgler og þar með einnig kvars, sem er hreint kísiltvíoxíð. Það er hins vegar hægt að framleiða glergerðir sem ekki innihalda kísiltvíoxíð en fyrirspurninni mun væntanlega ekki ætlað að ná yfir slíkt gler.

Spurningin er nú sú, hvað gerist ef ekkert vatn er til staðar? Í fljótu bragði mætti ætla að vatn sé nauðsynlegt til þess að HF nái að hvarfast við SiO₂ í glerinu. Svo er þó ekki. HF gas (suðumark hreins HF er 19,5 °C) hvarfast við SiO₂ í glerinu og myndar SiF₄ og vatn samkvæmt jöfnu 3.$$SiO2_{(s)} + 4HF_{(g)} \rightarrow SiF_{4(g)} + 2H_{2}O_{(l)}          (3)$$

Eftir því sem meira vatn myndast, þeim mun hraðar gengur svo hvarfið áfram samkvæmt jöfnu 3. Auk þess er vert að benda á að á yfirborði venjulegs glers (silikatglers) er bundin þunn filma af vatnssameindum, sem erfitt er að fjarlægja til fulls. Því til viðbótar kemur að inni í öllu gleri eru vatnssameindir þannig að í raun er ekkert til sem hægt væri að kalla fullkomlega þurrt (vatnsfrítt) gler.

Niðurstaðan er því sú að vatnsfrítt vetnisflúoríð, sem sett er í glerflösku til geymslu, mun með tíð og tíma hvarfast við glerið og leysa það upp. Hvort gat kemur á flöskuna fer eftir magni vetnisflúoríðs, stærð flöskunnar og þykkt glersins. Í öllu falli mun vetnisflúoríð ekki geymast sem hreint efni í glerflösku.

Heimildir:

• N.N. Greenwood, A. Earnshaw, Chemistry of the Elements, Second Edition, kafli 17.2.1, Elsevier Butterworth-Heinemann, 1997.
• Comprehensive Inorganic Chemistry, Vol. 1, kafli 15. Silicon, Pergamon Press, 1973.
• Comprehensive Inorganic Chemistry, Vol. 2, kafli 25. Fluorine, Pergamon Press, 1973.
• Glass - Wikipedia, the free encyclopedia. (Skoðað 19.08.2013).

Mynd:

• Art deco acid etched vase | Flickr - Photo Sharing! Myndin er birt undir Creative Commons-leyfi. Myndrétthafi er Etienne. (Sótt 20.08.2013).

...