Το HF (υδροφθορικό οξύ) είναι ισχυρό ή ασθενές οξύ;

Το μόνιμο δίπολο μόριο του υδροφθορίου
Πηγή: Υπό Riccardo Rovinetti - Own work, CC BY-SA 3.0,
https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=31556964

Υδροφθορικό οξύ (HF_(aq)) ονομάζεται κάθε υδατικό διάλυμα του υδροφθορίου. Είναι αξιόλογη πηγή φθορίου και πρόδρομο για πολλά φαρμακευτικά προϊόντα, όπως η φθοροξετίνη (Prozac) και διαφορετικά υλικά, όπως το τεφλόν (πολυτετραφθοραιθένιο).

Το υδροφθορικό οξύ ή το HF είναι ένα εξαιρετικά διαβρωτικό οξύ. Ωστόσο, είναι ένα ασθενές οξύ και όχι ένα ισχυρό οξύ επειδή δεν διασπάται εντελώς στο νερό (που είναι ο ορισμός ενός ισχυρού οξέος ) ή τουλάχιστον επειδή τα ιόντα που σχηματίζει κατά την διάσταση είναι πολύ ισχυρά συνδεδεμένα μεταξύ τους για να ενεργούν ως ισχυρό οξύ.

Γιατί το υδροφθορικό οξύ είναι ασθενές οξύ

Το υδροφθορικό οξύ είναι το μόνο υδροαλογονικό οξύ (όπως HCl, HI) που δεν είναι ισχυρό οξύ. Το HF ιοντίζεται σε υδατικό διάλυμα όπως και άλλα οξέα:

HF + H₂O ⇆ H₃O⁺ +F^- 

Το υδροφθόριο διαλύεται πραγματικά ελεύθερα στο νερό, αλλά τα ιόντα H₃O⁺ και F^-  έλκονται ισχυρά μεταξύ τους και σχηματίζουν το ισχυρά συζευγμένο ζεύγος H₃O⁺·F^- .  Επειδή το ιόν οξωνίου συνδέεται με το φθοριούχο ιόν, δεν είναι ελεύθερο να λειτουργεί ως οξύ, περιορίζοντας έτσι την ισχύ του HF σε νερό.

Το υδροφθορικό οξύ είναι πολύ ισχυρότερο οξύ όταν είναι συμπυκνωμένο παρά όταν αραιώνεται. Καθώς η περιεκτικότητα του υδροφθορικού οξέος πλησιάζει το 100 τοις εκατό, η οξύτητά του αυξάνεται εξαιτίας της ομοιοπολικής σύνδεσης ( homoassociation κατα την ορολογία της IUPAC). Το F^- του αυτοιοντισμού του HF (2 HF ⇆ H₂F⁺ + F^- ) που είναι η συζυγής βάση του HF (κατά Bronsted Lowry)  συνδέεται μέσω ισχυρού δεσμού υδρογόνου με ένα μόριο HF και έτσι η συνολική αντίδραση είναι:

3 HF ⇆ H₂F⁺ + HF₂^- 

Το FHF^-  διφθοριούχο ανιόν σταθεροποιείται από έναν ισχυρό δεσμό υδρογόνου μεταξύ του υδρογόνου και φθορίου. Η σταθερά ιονισμού του υδροφθορικού οξέος, 10^-3,15 , δεν αντικατοπτρίζει την πραγματική οξύτητα των πυκνών διαλυμάτων HF. Ο  δεσμός υδρογόνου είναι επίσης η αιτία για το υψηλότερο σημείο βρασμού του HF σε σύγκριση με άλλα αλογονίδια του υδρογόνου (υδραλογόνα).

Είναι το HF Πολωμένο;

Μια άλλη κοινή ερώτηση σχετικά με τη χημεία του υδροφθορικού οξέος είναι αν το μόριο του HF είναι πολικό . Ο χημικός δεσμός μεταξύ υδρογόνου και φθορίου είναι ένας πολικός ομοιοπολικός δεσμός στον οποίο τα ομοιοπολικά ηλεκτρόνια (το κοινό ζεύγος) είναι πιο κοντά στο πιο ηλεκτροαρνητικό φθόριο.

Πηγές

1. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. "Is HF (Hydrofluoric Acid) a Strong Acid or a Weak Acid?" ThoughtCo, Jan. 25, 2019, thoughtco.com/is-hydrofluoric-acid-a-strong-or-weak-acid-603636.
2. From Wikipedia, the free encyclopedia: Hydrofluoric acid
3. Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια: Υδροφθορικό οξύ