กรดไฮโดรฟลูออริก

กรดไฮโดรฟลูออริก เป็นสารละลายของไฮโดรเจนฟลูออไรด์ในน้ำ แม้ว่าจะมีฤทธิ์กัดกร่อนอย่างแรงและยากแก่การใช้งาน กรดนี้เป็นเพียงกรดอ่อนเท่านั้น กรดไฮโดรฟลูออริกใช้เป็นแหล่งของฟลูออรีนในการสังเคราะห์สารประกอบต่างๆ ทั้งยาและพอลิเมอร์ เช่น เทฟลอน คนทั่วไปรู้จักกรดไฮโดรฟลูออริกในฐานะกรดกัดแก้ว เพราะกรดชนิดนี้ทำปฏิกิริยากับซิลิกอนไดออกไซด์ได้ เนื่องจากความกัดกร่อนที่กรดนี้มีต่อแก้วและโลหะ ตามปกติจึงมักเก็บในบรรจุภัณฑ์พลาสติก^[4]

กรดไฮโดรฟลูออริก

ชื่อ
IUPAC name Fluorane[1]
ชื่ออื่น Fluorhydric acid Hydronium fluoride
เลขทะเบียน
เลขทะเบียน CAS	7664-39-3 Y
3D model (JSmol)	รูปภาพแบบโต้ตอบ รูปภาพแบบโต้ตอบ
ChEBI	CHEBI:29228 Y
เคมสไปเดอร์	14214 Y
EC Number	231-634-8
ผับเคม CID	14917
RTECS number	MW7875000
UNII	RGL5YE86CZ Y
CompTox Dashboard (EPA)	DTXSID1049641
InChI InChI=1S/FH/h1H Y Key: KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Y InChI=1/FH/h1H Key: KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYAC
SMILES F [F-].[OH3+]
คุณสมบัติ
สูตรเคมี	HF (aq)
ลักษณะทางกายภาพ	ของเหลวไร้สี
ความหนาแน่น	1.15 g/mL (สำหรับสารละลาย 48%)
pKa	3.17[2]
ความอันตราย[3]
GHS labelling:
Pictograms
Signal word	อันตราย
Hazard statements	H280, H300, H310, H314, H330
Precautionary statements	P260, P262, P264, P270, P271, P280, P284, P301+P310, P301+P330+P331, P302+P350, P303+P361+P353, P304+P340, P305+P351+P338, P310, P320, P321, P322, P330, P361, P363, P403+P233, P405, P410+P403, P501
NFPA 704 (fire diamond)	4 0 0 ACID
หากมิได้ระบุเป็นอื่น ข้อมูลข้างต้นนี้คือข้อมูลสาร ณ ภาวะมาตรฐานที่ 25 °C, 100 kPa อ้างอิงกล่องข้อมูล

แก๊สไฮโดรเจนฟลูออไรด์เป็นสารพิษรุนแรงที่สามารถสร้างความเสียหายต่อปอดและกระจกตาอย่างทันทีและถาวร ในขณะที่กรดไฮโดรฟลูออริกเป็นสารพิษทางการสัมผ้สที่สามารถทำให้ผิวหนังไหม้และเนื้อเยื่อตายโดยไม่รับรู้ความเจ็บปวดในตอนแรก นอกจากนี้ ยังสามารถรบกวนกระบวนการเมแทบอลิซึมของแคลเซียม ทำให้หัวใจวายและเสียชีวิตได้

ความเป็นกรด

กรดไฮโดรฟลูออริกเป็นกรดอ่อน เพราะมีค่าคงที่การแตกตัวต่ำกว่ากรดแก่ ไม่แตกตัวสมบูรณ์ในน้ำ โดยเกิดสมดุลดังสมการ

HF + H₂O ⇌ H₃O⁺ + F⁻

ซึ่งกรดนี้เป็นกรดไฮโดรฮาลิกเพียงตัวเดียวที่ไม่เป็นกรดแก่

อย่างไรก็ตาม เมื่อความเข้มข้นของ HF สูงขึ้น ความเป็นกรดจะเพิ่มขึ้นได้อย่างยิ่งยวด เนื่องจากสมดุลที่เรียกว่า โฮโมแอสโซซิเอชัน (่homoassociation) ดังสมการ

3 HF ⇌ H₂F⁺ + FHF⁻

ทำให้เกิดไบฟลูออไรด์ไอออน (FHF⁻) ที่มีความเสถียรมากจากพันธะไฮโดรเจนระหว่าง F กับ H^[5]

การผลิต

กรดไฮโดรฟลูออริกส่วนใหญ่ในปัจจุบันผลิตจากปฏิกิริยาระหว่างแร่ฟลูออไรต์ (CaF₂) กับกรดซัลฟิวริกเข้มข้น ที่อุณหภูมิ 265 °C เกิดเป็นกรดไฮโดรฟลูออริกกับแคลเซียมซัลเฟตดังสมการ:

CaF₂ + H₂SO₄ → 2 HF + CaSO₄

นอกจากนี้ กรดไฮโดรฟลูออริกยังเป็นผลพลอยได้ในกระบวนการผลิตกรดฟอสฟอริกจากแร่อะพาไทต์ เนื่องจากแหล่งแร่อะพาไทต์มักมีฟลูออโรอะพาไทต์ปนอยู่ด้วย ซึ่งเมื่อนำไปย่อยโดยกรดจะให้สายแก๊สผสมของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (จากกรด) น้ำ กรดไฮโดรฟลูออริก และของแข็งปนเปื้อนอิ่น ๆ เมื่อแยกของแข็งออกและนำไปผ่านกรดซัลฟิวริกกับโอเลียม จะได้แก๊สไฮโดรเจนฟลูออไรด์แห้ง โดยในการผลิตนี้ เนื่องจากกรดไฮโดรฟลูออริกมีอำนาจกัดกร่อนสูง จะเกิดการสลายตัวของแร่กลุ่มซิลิเกตให้กรดฟลูออโรซิลิสิก (H₂SiF₆) ไปควบคู่กันเสมอ^[4]

ประโยชน์

ความปลอดภัย

กรดไฮโดรฟลูออริกมีฤทธิ์กัดกร่อนอย่างแรงและเป็นพิษต่อการสัมผัส โดยกรดไฮโดรฟลูออริกมีความสามารถที่จะทะลุผ่านเนื้อเยื่อไปได้ การสัมผัสทางตาหรือผิวหนังการหายใจ หรือการบริโภค จึงเป็นเส้นทางที่นำไปสู่การเป็นพิษได้ง่าย และเนื่องจากกรดไฮโดรฟลูออริกจะไปรบกวนการทำงานของระบบประสาท การทำลายเนื้อเยื่อโดยกรดไฮโดรฟลูออริกจึงอาจไม่รู้สึกเจ็บในตอนแรก ผู้ถูกกรดอาจจะไม่รู้ตัวในทันทีและเกิดความล่าช้าในการตอบสนองกับอันตรายที่เกิดขึ้น อาการของการถูกกรดไฮโดรฟลูออริกได้แก่ การระคายเคืองลูกตา ผิวหนัง จมูก และลำคอ การไหม้ของลูกตาหรือผิวหนัง เยื่อจมูกอักเสบ หลอดลมอักเสบ ปอดบวมน้ำ และความเสียหายต่อกระดูก

เมื่อกรดไฮโดรฟลูออริกเข้าสู่ระบบเลือดแล้ว จะไปทำปฏิกิริยากับแคลเซียมไอออนในเลือด เกิดเป็นแคลเซียมฟลูออไรด์ที่ไม่ละลายน้ำ อาจทำให้หัวใจวายได้ โดยรอยไหม้ที่กว้างกว่า 160 ตารางเซนติเมตร ถือว่าอันตรายต่อการเกิดพิษในระบบเลือดและเนื้อเยื่อ ด้วยสาเหตุนี้การต้านพิษกรดไฮโดรฟลูออริกจึงใช้แคลเซียมกลูโคเนต ซึ่งเป็นแหล่งแคลเซียมไอออน โดยการล้างแผลไหม้ด้วยน้ำและเจลแคลเซียมกลูโคเนต 2.5%^[6] หรือสารละลายเฉพาะอื่น ๆ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากกรดซึมเข้าไปในผิวหนัง จึงจำเป็นต้องพบแพทย์ต่อไป^[7]

แผลไหม้จากกรดไฮโดรฟลูออริก

อ้างอิง

1. Favre, Henri A.; Powell, Warren H., บ.ก. (2014). Nomenclature of Organic Chemistry: IUPAC Recommendations and Preferred Names 2013. Cambridge: The Royal Society of Chemistry. p. 131. ISBN 9781849733069.
2. Harris, Daniel C. (2010). Quantitative Chemical Analysis (8th international ed.). New York: W. H. Freeman. pp. AP14. ISBN 978-1429263092.
3. "Hydrofluoric Acid". PubChem. National Institute of Health. สืบค้นเมื่อ October 12, 2017.
4. Aigueperse, J. et al. (2005) "Fluorine Compounds, Inorganic" in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, doi:10.1002/14356007.a11_307
5. Herbert H. Hyman; Martin Kilpatrick; Joseph J. Katz (July 1957). "The Hammett Acidity Function H₀ for Hydrofluoric Acid Solutions". J. Am. Chem. Soc. 79 (14): 3668–3671. doi:10.1021/ja01571a016. Contribution from the Chemistry Division, Argonne National Laboratory, and the Department of Chemistry, Illinois Institute of Technology.
6. "Calcium Gluconate Gel as an Antidote to HF Acid Burns". Northwestern University. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ April 8, 2009. สืบค้นเมื่อ 2012-10-01.
7. "Recommended Medical Treatment for Hydrofluoric Acid Exposure" (PDF). Honeywell Specialty Materials. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิม (PDF)เมื่อ March 25, 2009. สืบค้นเมื่อ 2009-05-06.

แหล่งข้อมูลอื่น

• International Chemical Safety Card 0283
• NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards
• CID 14917 จากผับเคม (HF)
• CID 144681 จากผับเคม (5HF)
• CID 141165 จากผับเคม (6HF)
• CID 144682 จากผับเคม (7HF)
• "Hydrofluoric Acid Burn", The New England Journal of Medicine—Acid burn case study