氟化氢hf物理化学性质.pdf

氢氟酸性质氢氟酸性质 一一、、 物理性质物理性质 1.氢氟酸是氟化氢气体的水溶液，纯粹的无色，比重 0.98，比水略轻，沸点 19.4℃，极易挥发，置空气中，即发白烟含氟化氢60％以下的水溶液，为无色澄清的发烟液体工业产品为 HF 含量为 40～45％的水溶液；有刺激性气味，为中等强度的酸 2.分子式：HF 分子量：20.01 3.氢氟酸有剧臭，性极毒，触及皮肤易致溃烂，其程度较任何酸厉害，若吸入它的蒸气，可以致命，所以使用时必须严格注意 二二、、 化学性质化学性质 1.氢氟酸亦能与一般金属、金属氧化物、以及氢氧化物相作用，生成各种盐类，但作用不及盐酸那样剧烈金、铂、铅、石蜡以及某些塑料(聚乙烯等)与它不起作用，所以可作容器 2.腐蚀性极强，能侵蚀玻璃和硅酸盐而生成气态的四氟化硅反应式如下： SiO2＋4HF→H2O＋SiF4↑ 玻璃是硅的化合物，因此氢氟酸不能盛放玻璃容器中 3.氢氟酸能形成酸式盐 氢氟酸本是一元酸，但能制得一系列的酸式盐如 NaHF2、KHF2、NH4HF2 等 ，这是其他三种氢卤酸 4. 氢氟酸的弱酸性 在氢卤酸中只有 HF 是弱酸 (其电离常数为 3.5x10^-4，在浓度为 0.1mo1.L^-1 时它的表观电离度为 10％，因此，HF 也可以勉强算作一个中强酸) 5、储运 HF 酸属一级无机酸性腐蚀物品。

储存在通风的库房中避免日光直射，容器必须密封腐蚀性极强，能腐蚀玻璃、指甲，蒸气极毒遇金属能放出氢气，遇火星易引起燃烧或爆炸不可与金属粉末、氧化剂、碱有机物等共储混运 6、安全 操作人员必须穿戴防护用具，严防触及皮肤误触及皮肤，应立即用大量水冲洗，将酸冲净后，一般可用红汞溶液或龙胆紫溶液红汞溶液或龙胆紫溶液抹患处，严重时应送医院诊治 7、氢键 Hydrogen Bonding 与负电性大的原子 X（氟、氯、氧、氮等）共价结合的氢，如与负电性大的原子 Y（与 X 相同的也可以）接近，在 X 与 Y 之间以氢为媒介，生成 X-H…Y 形的键这种键称为氢键氢键的结合能是 2—8 千卡（Kcal） 因多数氢键的共同作用，所以非常稳定在 a-螺旋的情况下是 N-H…O 型的氢键， DNA 的双螺旋情况下是N-H…O，N-H…N 型的氢键，因为这样氢键很多，因此这些结构是稳定的，此外，水和其他溶媒是异质的，也由于在水分子间生成 O-H…O 型氢键因此，这也就成为疏水结合形成的原因 （（一一）） 、、氢键的形成氢键的形成 1、同种分子之间 现以HF为例说明氢键的形成 在HF分子中， 由于F的电负性 （4.0）很大，共用电子对强烈偏向 F 原子一边，而 H 原子核外只有一个电子，其电子云向 F 原子偏移的结果，使得它几乎要呈质子状态呈质子状态。

这个半径很小半径很小、、无内层电子的带部分正电荷无内层电子的带部分正电荷的氢原子，使附近另一个 HF 分子中含有孤电子对并带部分负电荷含有孤电子对并带部分负电荷的 F 原子有可能充分靠近它，从而产生静电吸引作静电吸引作用这个静电吸引作用力就是所谓氢键 2、不同种分子之间 不仅同种分子之间可以存在氢键，某些不同种分子之间也可能形成氢键例如 NH3 与 H2O 之间 3、氢键形成的条件 ⑴ 与电负性很大的原子 A 形成强极性键的氢原子强极性键的氢原子 ⑵ 较小半径较小半径、、较大电负性较大电负性、、含孤电子对含孤电子对、、带有部分负电荷带有部分负电荷的原子B (F、O、N) 氢键的本质: 强极性键(A-H)上的氢核, 与电负性很大的、含孤电子对并带有部分负电荷的原子 B 之间的静电引力静电引力 ⑶ 表示氢键结合的通式 氢键结合的情况如果写成通式， 可用 X－H…Y①表示 式中 X 和Y 代表 F，O，N 等电负性大而原子半径较小的非金属原子 X 和 Y 可以是两种相同的元素，也可以是两种不同的元素 ⑷ 对氢键的理解 氢键存在虽然很普遍，对它的研究也在逐步深入，但是人们对氢键的定义至今仍有两种不同的理解。

第一种把 X－H…Y 整个结构叫氢键，因此氢键的键长就是指 X与 Y 之间的距离，例如 F－H…F 的键长为 255pm 第二种把 H…Y 叫做氢键，这样 H…F 之间的距离 163pm 才算是氢键的键长这种差别，我们在选用氢键键长数据时要加以注意 不过，对氢键键能的理解上是一致的，都是指把 X－H…Y－H 分解成为 HX 和 HY 所需的能量 （5）氢键的饱和性和方向性 氢键不同于范德华引力氢键不同于范德华引力，，它具有饱和性和方向性它具有饱和性和方向性由于氢原子特别小而原子 A 和 B 比较大，所以 A—H 中的氢原子只能和一个 B原子结合形成氢键同时由于负离子之间的相互排斥负离子之间的相互排斥，，另一个电另一个电负性大的原子负性大的原子 B′就难于再接近氢原子就难于再接近氢原子这就是氢键的饱和性这就是氢键的饱和性 氢键具有方向性则是由于电偶极矩 A—H 与原于 B 的相互作用，只有当只有当 A—H---B 在同一条直线上时最强在同一条直线上时最强，，同时原子 B 一般含有未共用电子对，在可能范围内氢键的方向和未共用电子对的对称轴一致， 这样可使原于 B 中负电荷分布最多的部分最接近氢原子，这样形成的氢键最稳定。

（二） 、氢键的强度 氢键的牢固程度——键强度也可以用键能来表示粗略而言，氢键键能是指每拆开单位物质的量的 H…Y 键所需的能量氢键的键能一般在 42kJ·mol-1 以下，比共价键的键能小得多，而与分子间力更为接近些例如, 水分子中共价键与氢键的键能是不同的 而且，氢键的形成和破坏所需的活化能也小，加之其形成的空间条件较易出现，所以在物质不断运动情况下，氢键可以不断形成和断裂 （三） 、分子内氢键 某些分子内，例如 HNO3、邻硝基苯酚分子可以形成分子内氢键分子内氢键由于受环状结构的限制， X－H…Y 往往不能在同一直线上 （四） 、氢键形成对物质性质的影响 氢键通常是物质在液态时形成的，但形成后有时也能继续存在于某些晶态甚至气态物质之中例如在气态、液态和固态的 HF 中都有氢键存在能够形成氢键的物质是很多的，如水、水合物、氨合物、无机酸和某些有机化合物氢键的存在，影响到物质的某些性质 1、熔点、沸点 分子间有氢键的物质熔化或气化时，除了要克服纯粹的分子间力外，还必须提高温度，额外地供应一份能量来破坏分子间的氢键，所以这些物质的熔点、沸点比同系列氢化物的熔点、沸点高。

分分子内生成氢键子内生成氢键，，熔熔、、沸点常降低沸点常降低例如有分子内氢键的邻硝基苯酚熔点（45℃）比有分子间氢键的间位熔点（96℃）和对位熔点（114℃）都低 2、溶解度 在极性溶剂中，如果溶质分子与溶剂分子之间可以形成氢键，则溶质的溶解度增大HF 和 NH3 在水中的溶解度比较大，就是这个缘故 3、粘度 分子间有氢键的液体，一般粘度较大例如甘油、磷酸、浓硫酸等多羟基化合物，由于分子间可形成众多的氢键，这些物质通常为粘稠状液体 4、密度 液体分子间若形成氢键，有可能发生缔合现象，例如液态 HF，在通常条件下，除了正常简 HF 分子外，还有通过氢键联系在一起的复杂分子(HF)n nHF(HF)n 其中 n 可以是 2，3，4…这种由若干个简单分子联成复杂分子而又不会改变原物质化学性质的现象，称为分子缔合分子缔合的结果会影响液体的密度 5、氢键形成对物质性质的影响 分子间氢键使物质的熔点分子间氢键使物质的熔点(m.p)、、沸点沸点(b.p)、、溶解度溶解度(S)增加增加，，分子分子内氢键对物质的影响则反之内氢键对物质的影响则反之 以 HF 为例, F 的电负性相当大, 电子对偏向 F, 而 H 几乎成了质子, 这种 H 与其它分子中电负性相当大、r 小的原子相互接近时, 产生一种特殊的分子间力 —— 氢键. 表示为···· : F－H····F－H 两个条件: 1.与电负性大且 r 小的原子(F, O, N)相连的 H ; 2. 在附近有电负性大, r 小的原子(F, O, N). 2. 氢键的特点 1°饱和性和方向性 由于 H 的体积小, 1 个 H 只能形成一个氢键.由于 H 的两侧电负性极大的原子的负电排斥, 使两个原子在 H 两侧呈直线排列. 除非其它外力有较大影响时, 才可能改变方向. 2°氢键的强度 介于化学键和分子间作用力之间, 和电负性有关. --- F－H ···· F O — H ···· O N－H····N E/kJ·mol-1 28.0 18.8 5.4 3. 氢键对于化合物性质的影响 分子间存在氢键时, 大大地影响了分子间的结合力, 故物质的熔点、沸点将升高. CH3CH2-OH 存在分子间氢键，而分子量相同的 H3C-O-CH3 无氢键，故前者的 b.p. 高。

HF、HCl、HBr、HI , 从范德华力考虑, 半径依次增大, 色散力增加, b.p. 高, 故 b. P. 为 HI > HBr > HCl, 但由于 HF 分子间有氢键，故 HF 的 b.p. 在这里最高, 破坏了从左到右 b.p. 升高的规律. H2O, NH3 由于氢键的存在, 在同族氢化物中 b.p. 亦是最高. H2O 和 HF 的分子间氢键很强, 以致于分子发生缔合, 以(H2O)2、 (H2O)3、(HF)2、(HF)3 形式存在, 而 (H2O)2 排列最紧密, 4℃时, (H2O)2 比例最大, 故 4℃ 时水的密度最大. 可以形成分子内氢键时, 势必削弱分子间氢键的形成. 故有分子内氢键的化合物的沸点、熔点不是很高 HF 的性质的性质（（熔沸点熔沸点，，化学性质化学性质，，溶于什么液体溶于什么液体，，溶解度等溶解度等） ，） ，及其反应的化学方程式及其反应的化学方程式（（标明条件标明条件）？）？ 无色透明发烟液体为氟化氢气体的水溶液呈弱酸性有刺激性气味与硅和硅化合物反应生成气态的四氟化硅，但对塑料、石蜡、铅、金、铂不起腐蚀作用能与水和乙醇混溶相对密度 1.298。

38.2%的氢氟酸为共沸混合物，共沸点 112.2℃有毒，最小致死量(大鼠，腹腔)25mG/kG有腐蚀性，能强烈地腐蚀金属、玻璃和含硅的物体如吸入蒸气或接触皮肤能形成较难愈合的溃疡 氢氟酸是氟化氢气体的水溶液,为无色透明至淡黄色冒烟液体 有刺激性气味 分子式 ： HF·H2O 相对密度 1.15～1.18 沸点 112.2℃(按重量百分比计为 38.2%) 市售通常浓度:约 47% ，其溶质的质量分数可达 35.35% 为高度危害毒物 最浓时的密度 1.14g/cm3 沸点393.15K（120℃） 具有弱酸性，但浓时的电离度比稀时大而与一般弱电解质有别腐蚀性强，对牙、骨损害较严重对硅的化合物有强腐蚀性应在密闭的塑料瓶内保存 用 HF 溶于水而得用于雕刻玻璃、清洗铸件上的残砂、控制发酵、电抛光和清洗腐蚀半导体硅片（与 HNO3 的混酸） 因为氢原子和氟原子间结合的能力相对较强，使得氢氟酸在水中不能完全电离 氢氟酸能够溶解很多其他酸都不能溶解的玻璃 （二氧化硅） ， 生成气态的四氟化硅反应方程式如下： SiO2(s) + 4 HF(aq) → SiF4(g) + 2 H2O(l) 生成的 SiF4 可以继续和过量的 HF 作用，生成氟硅酸： SiF4(g)+2HF(aq)=H2[SiF6](aq)，氟硅酸是一种二元强酸。

正因如此，它必须储存在塑料（理论上讲，放在聚四氟乙烯做成的容器中会更好） 、蜡质制或铅制的容器中氢氟酸没有还原性如果要长期储存，不仅需要一个密封容器，而且容器中应尽可能将空气排。