フッ化水素酸 化学特性,用途語,生産方法
外観
無色澄明の液体
性質
1. 物理的特性
フッ化水素は、融点が-84℃、沸点が20℃、密度が0.92です。分子間で水素結合を有するため、沸点が他のハロゲン化水素に比べて異常に高いことが特徴的です。水やにはよく溶け、や等の有機溶媒にも溶けます。
2. その他の特徴
液体フッ化水素は、様々な物質に対して溶解能の大きいプロトン性極性溶媒です。水などと同じく自己解離が存在しますが、陰性度が大きいフッ化物イオンは別のフッ化水素分子と結合して溶媒和します。フッ化水素の水溶液であるフッ化水素酸は、腐食性があるなど毒性が極めて強く、取り扱いには注意が必要です。
反応性
通称フッ化水素酸。蛍石(ほたるいし)CaF2を濃硫酸と熱し、発生する気体を水に吸収させる。無色の液体。刺激臭があり有毒である。市販の溶液は通常46～50％（約26mol/L）。35.37％水溶液は共沸混合物となる（最高沸点120℃）。弱酸で0.1モル溶液の電離度は約10％。濃い溶液中では、おもに2HF⇌H+＋HF2-に電離しているため、KFのような塩のほかにKHF2のようなフッ化水素塩をつくる。白金、金には作用しない。銅、鉛は常温で表面が侵されるだけであるが、他の金属はすべて溶かす。ガラスやケイ素化合物に反応して溶かすので、ポリエチレンや鉛貼(ば)りの容器に保存する。
溶解性
水及びエタノールに極めて溶けやすい。
解説
フッ化水素の水溶液，フッ酸ともいう．フッ化水素カリウムの熱分解によってつくったフッ化水素を水に吸収させると得られる．工業的には，蛍石に濃硫酸を加えて加熱し，発生するフッ化水素を水に吸収させてつくる．無色の刺激性液体で，空気中で発煙する．水との共沸混合物はHF 37.73％ で沸点111 ℃．希薄水溶液では弱酸で，K1 6.46×10－4．反応性に富み，種々の物質と活発に反応する．アルカリ，アルカリ土類金属，銀，鉛，亜鉛などの金属の酸化物，水酸化物または炭酸塩と反応してフッ化物を生じ，二酸化ケイ素やガラスなどのケイ酸塩と反応して四フッ化ケイ素を生じる．CaSiO2 ＋ 6HF → SiF4 ＋ CaF2 ＋ 3H2Oほとんどの金属は侵されるが，白金，金は侵されない．また，銀，銅も侵されにくく，鉛は表面が侵されるのみである．フッ化水素酸はポリエチレン，鉛，パラフィン製容器などに貯蔵される．フッ素化合物の製造，電球のつや消し，ガラスの腐食(ガラス器具の目盛など)，鋳物の砂落し，ステンレスの表面処理，ウランの製造，鉱石の溶解，分析試薬などに用いられる．きわめて毒性が強く，皮膚，粘膜をはげしくおかす．[CAS 7664-39-3:HF]
森北出版「化学辞典（第2版）
用途
ガラスのつや消し、金属の酸性剤
用途
ICP-MSによる超微量無機物分析用試料の分解、前処理。
用途
フロンガス及びその他のふっ素化合物の製造原料、ガラスの腐食剤、金属の洗浄剤。高濃度フッ酸は、半導体の洗浄・エッチング用として用いられる。工業用フッ酸はステンレスの洗浄や、液晶の洗浄やスリミングに使用される。
用途
金属、酸化物及びけい素化合物分析試料の分解、前処理剤、ふっ素化合物の製造原料。
用途
触媒(重合,加水分解)、冷媒(フロンガス)原料、フッ素樹脂原料、フッ素化合物原料、半導体(高純度)のエッチング用
製法
フッ化水素の製法
フッ化水素は、蛍石 (フッ化カルシウムが主成分の鉱石) に濃硫酸を添加して加熱することで製造できます。水に対してフッ素を加えると、激しく反応してフッ化水素と酸素が生成します。フッ化水素カリウムを加熱することによっても、フッ化水素を得られます。
特徴
Fの位置のみが決められている．Hは回折データからはみつけられていない
使用上の注意
ガラスを腐食する。空気中で発煙する。
説明
Hydrofluoric acid is a solution of hydrogen fluoride in water. Hydrofluoric acid is highly corrosive inorganic acid. It is utilized widely in the manufacture of ceramics and graphite, in the electropolishing and pickling of metals, in the etching and frosting of glass, in the semiconductor industry as etchant and cleaning agent, in the chemical and oil-refining industries, and in cleaning solutions, laundry powder and pesticides. Hydrofluoric acid is also widely used in the preparation of many useful fluorine compounds, such as Teflon, Freon, fluorocarbons, and many medications such as fluoxetine (Prozac).
化学的特性
colourless gas with a pungent odour
使用
Hydrofluoric acid is used as a fluorinatingagent, as a catalyst, and in uranium refining.It is also used for etching glass and forpickling stainless steel. Hydrogen fluoridegas is produced when an inorganic fluoride is distilled with concentrated sulfuricacid.
定義
A colorless liquid produced
by dissolving hydrogen fluoride in water. It
is a weak acid, but will dissolve most silicates
and hence can be used to etch glass.
As the interatomic distance in HF is relatively
small, the H–F bond energy is very
high and hydrogen fluoride is not a good
proton donor. It does, however, form hydrogen
bonds.
調製方法
Anhydrous hydrogen fluoride is manufactured by the action of sulfuric on calcium fluoride. Powdered acid-grade fluorspar (≥97% CaF2) is distilled with concentrated sulfuric acid; the gaseous hydrogen fluoride that leaves the reactor is condensed and purified by distillation.
Anhydrous hydrogen fluoride is manufactured by treating fluorspar (fluorite, CaF2) with concentrated sulfuric acid in heated kilns. The gaseous HF evolved is purified by distillation, condensed as liquid anhydrous HF, and stored in steel tanks and cylinders.
一般的な説明
HF is a colorless inorganic acid. Hydrogen fluoride may be formed by reacting calcium fluoride and sulfuric acid at 200
oC. The fluoride in the acid has very high affinity to silicon, making it useful in etching or removal of silicon.
空気と水の反応
Fumes in air. Fumes are highly irritating, corrosive, and poisonous. Generates much heat on dissolution [Merck, 11th ed., 1989]. Heat can cause spattering, fuming, etc.
反応プロフィール
Hydrofluoric acid attacks glass and any other silica containing material. May react with common metals (iron, steel) to generate flammable hydrogen gas if diluted below 65% with water. Reacts exothermically with chemical bases (examples: amines, amides, inorganic hydroxides). Can initiate polymerization in certain alkenes. Reacts with cyanide salts and compounds to release gaseous hydrogen cyanide. May generate flammable and/or toxic gases with dithiocarbamates, isocyanates, mercaptans, nitrides, nitriles, sulfides. Additional gas-generating reactions may occur with sulfites, nitrites, thiosulfates (to give H2S and SO3), dithionites (SO2), and carbonates. Can catalyze (increase the rate of) chemical reactions. Reacts explosively with cyanogen fluoride, methanesulfonic acid or glycerol mixed with nitric acid. Reacts violently with arsenic trioxide, phosphorus pentachloride, acetic anhydride, alkali metals, ammonium hydroxide, chlorosulfonic acid, ethylenediamine, fluorine, potassium permanganate, oleum, propylene oxide, vinyl acetate, mercury(II) oxide. Emits highly corrosive fumes of hydrogen fluoride gas when heated [Sax, 9th ed., 1996, p. 1839]. Contact with many silicon compounds and metal silicides causes violent evolution of gaseous silicon tetrafluoride [Mellor, 1956, Vol. 2, suppl. 1, p. 121].
危険性
Toxic by ingestion and inhalation, highly
corrosive to skin and mucous membranes.
健康ハザード
Hydrofluoric acid and hydrogen fluoride gasare extremely corrosive to body tissues, causing severe burns. The acid can penetrate theskin and destroy the tissues beneath and evenaffect the bones. Contact with dilute acid cancause burns, which may be perceptible hoursafter the exposure. The healing is slow. Contact with the eyes can result in impairment ofvision.
Prolonged exposure to 10–15 ppm concentrations of the gas may cause redness ofskin and irritation of the nose and eyes inhumans. Inhalation of high concentrations ofHF may produce fluorosis and pulmonaryedema. In animals, repeated exposure toHF gas within the range 20–25 ppm hasproduced injury to the lungs, liver, andkidneys.
LC50 value, inhalation (mice): 342 ppm/h.
火災危険
When heated, Hydrofluoric acid emits highly corrosive fumes of fluorides. Its corrosive action on metals can result in formation of hydrogen in containers and piping to create fire hazard. Toxic and irritating vapors are generated when heated. Will attack glass, concrete, and certain metals, especially those containing silica, such as cast iron. Will attack natural rubber, leather, and many organic materials. May generate flammable hydrogen gas in contact with some metals.
燃焼性と爆発性
Hydrogen fluoride is not a combustible substance
使用用途
1. 半導体関連
純度99.999%以上の5Nクラスのフッ化水素は、液晶パネルなどの集積度が比較的低い製品に利用されています。不純物量が歩留まりに影響する最先端の半導体プロセスでは、超高純度のものが求められ、エッチング工程など向けに12Nの超高純度品が生産されています。フッ化水素は、モバイル機器用ディスプレイパネルに使われるフッ化ポリイミドの原料でもあり、ハイテク産業を支える重要な物質の一つです。
2. フッ素化合物原料
フッ化水素は、フレオン(冷媒)や有機フルオロカーボン、、フッ化水素酸の二次製品 (・) などのフッ素化合物の製造に広く用いられています。
3. その他
フッ化水素は他にも、の目盛付けや模様付け、つや消し、金属表面のフッ化処理、アルキル化パラフィン製造の有機合成触媒などに使われています。また、メッキ (亜鉛メッキの際の酸洗い) や分析試薬としての用途など、フッ化水素は広く用いられています。
法規情報
法規情報
フッ化水素は、毒物及び劇物取締法で医薬用外毒物に、労働安全衛生法で第2類特定化学物質に指定されており、取り扱いには厳重に注意が必要です。ウラン濃縮やサリンなど毒ガスの製造にも使用可能なため、輸出が統制される品目であり、日本では外国為替及び外国貿易法によって経済産業大臣の許可なく輸出することが禁止されています。
化学性质
フッ化水素とその水溶液であるフッ化水素酸はきわめて毒性が強く，特異な作用をする。皮膚，粘膜などから生体内部深く浸透し炎症と激痛を与えたり，血中Ca欠乏による低カルシウム血症を起こしたりする。弱酸で，pK＝3.17（25℃）であり，多くの金属を腐食するだけでなく，二酸化ケイ素やガラスを腐食する。
工業用途
Hydrofluoric acid (HF) is a colorless liquid with a characteristic odor. It releases fumes
when in contact with moist air. Hydrofluoric acid is manufactured from fluorite containing
96–97% CaF
2 by reacting it with concentrated sulfuric acid:
CaF
2+H
2SO
4 = 2HF+CaSO
4
The acid is sold as a 40% solution. The hydrofluoric acid is used as an activator and
depressant, mostly during flotation of industrial minerals (i.e. columbite, tantalite,
silica, feldspars).
材料の用途
Carbon steel (without nonmetallic inclusions) is
acceptable for handling hydrogen fluoride up to
approximately 150°F (65.6°C). Aluminum-
silicon-bronze, stainless steel, or nickel are
suitable for cylinder valves. For higher temperatures,
Monel, Inconel, nickel, or copper
should be used. Cast iron or malleable fittings
should be avoided. Polyethylene, lead, soft copper,
Kel-F, and Teflon are acceptable gasket
materials. Polyethylene, Kel-F, and Teflon are
acceptable packing materials.
発がん性
NTP conducted two chronic
oral bioassays of fluoride administered as sodium fluoride
(0, 25, 100, or 175 ppm) in drinking water for 103 weeks in
rats and mice.The first study was compromised, so it was
used to determine doses for the second study. NTP concluded
that there was no evidence that fluoride was carcinogenic at
doses up to 4.73 mg/kg/day in female rats or at doses up to
17.8 and 19.9 mg/kg/day in male and female mice,
respectively.
環境運命予測
Hydrogen fluoride is a colorless, fuming liquid with a strong,
irritating odor. The density is 1.002 at 0 ℃ and the boiling
point is 19.51 ℃. Hydrogen Fluoride is naturally released into
the environment, primarily from volcanoes, ranging from 0.6
to 6 million metric tons per year. The majority of artificial
pollutants come from electrical utilities.
Hydrogen fluoride is removed from air by wet deposition as
fluoride salts with an atmospheric lifetime of 1–5 days.
貯蔵
All work with
HF should be conducted in a fume hood to prevent exposure by inhalation, and
splash goggles and neoprene gloves should be worn at all times to prevent eye and
skin contact. Containers of HF should be stored in secondary containers made of
polyethylene in areas separate from incompatible materials. Work with anhydrous
HF should be undertaken using special equipment and only by well-trained personnel
familiar with first aid procedures.
合成方法
蛍石と硫酸を反応させて製造される。この反応は次式のような吸熱反応で，中間体にCaFHSO4を生成するといわれている。中間体を生成するまでの反応は発熱で，その後の反応が大きな吸熱であり，通常，ロータリーキルンを用いて内温を300℃付近まで上げて反応を完結させる。
純化方法
It can be purified by trap-to-trap distillation, followed by drying over CoF2 at room temperature and further distillation. Alternatively, it can be absorbed on NaF to form NaHF2 which is then heated under vacuum at 150o to remove volatile impurities. The HF is regenerated by heating at 300o and is stored with CoF3 in a nickel vessel, being distilled as required. (Water content should be ca 0.01%.) To avoid contact with base metal, use can be made of nickel, polychlorotrifluoroethylene and gold-lined fittings [Hyman et al. J Am Chem Soc 79 3668 1957]. An aqueous solution is hydrofluoric acid (see above). It is HIGHLY TOXIC and attacks glass.
不和合性
HF reacts with glass, ceramics, and some metals. Reactions with metals may
generate potentially explosive hydrogen gas.
廃棄物の処理
Excess hydrogen fluoride and waste material containing this substance should be
placed in an appropriate container, clearly labeled, and handled according to your
institution's waste disposal guidelines. For more information on disposal procedures,
see Chapter 7 of this volume.
参考文献
P.A. Baisden, et al., Inorg. Chim. Acta, 128, 127 (1987), DOI: 10.1016/S0020-1693(00)84705-2.
参考文献
[1] David J. Monk, and David S. Soane, A review of the chemical reaction mechanism and kinetics for hydrofluoric acid etching of silicon dioxide for surface micromachining applications, Thin Solid Films, 1993, vol. 232, 1-12
[2] P. Sanz-Gallen, S. Nogue, P. Munne and A. Faraldo, Hybocalcaemia and hypomagnesaemia due to hydrofluoric acid, Occup Med (Lond), 2001, vol. 51, 294-295
フッ化水素酸 上流と下流の製品情報
原材料
準備製品
ホウフッ化
6,9-Difluoropregn-4-ene-11,17,21-triol-3,20-dione17,21-diacetate
亜鉛·2テトラフルオロボラート
9-Fluoropregna-1,4-diene-11,17,21-triol-3,20-dione17,21-diacetate
2-クロロ-6-フルオロトルエン
酸化タンタル
トリフルオロランタン
セボフルラン
1-(トリクロロメチル)-3-(トリフルオロメチル)ベンゼン
2,4-ジクロロベンゾトリフルオリド
トリフルオロイットリウム
emulsifier acid
3-(トリフルオロメチル)けい皮酸メチルエステル
アパフルラン
1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン
チタン(IV)テトラフルオリド
5-(トリフルオロメチル)チアゾール-2-アミン
トリフルオロメタンスルホン酸ナトリウム
フッ化リチウム
フッ化バリウム
クロロトリフルオロメタン
四フッ化アルミン酸カリウム
1-クロロ-3-フルオロ-2-プロパノール
フッ化ストロンチウム
DL-2-メチル酪酸エチル
トリフルオロネオジム(III)
ヘキサフルオロりん酸 リチウム
17,21-ビス(アセチルオキシ)-6α,9-ジフルオロ-11β-ヒドロキシプレグナ-1,4-ジエン-3,20-ジオン
21-アセチルオキシ-9-フルオロ-11β-ヒドロキシプレグナ-1,4,16-トリエン-3,20-ジオン
1-クロロ-1,1-ジフルオロエタン
フックロム3水和物 (CRF3 ３Ｈ2O)
六フッ化アルミニウムカリウム
硼弗化（含水）
ドキシサイクリン
ふっ化マグネシウム
ジクロロフルオロメタン
1,1,1-トリクロロ-2,2,2-トリフルオロエタン
フッ化クロム(III) 四水和物
Triamcinolone 21-acetate
ヘプタデカフルオロ-1-オクタンスルホン酸カリウム