Fluorure d'hydrogène

Le fluorure d'hydrogène est un gaz incolore de formule chimique HF (un atome d'hydrogène (H) et un atome de fluor (F)). Il a une odeur piquante, il est très corrosif et très facilement liquéfiable.

Molécule de fluorure d'hydrogène

Identification

Nom UICPA

acide fluorhydrique
Fluorure d'hydrogène

N^o CAS

7664-39-3

N^o ECHA

100.028.759

N^o CE

231-634-8

Apparence

gaz incolore ou liquide incolore, d'odeur acre[1].

Propriétés chimiques

Formule

H F [Isomères]

Masse molaire[2]

20,006 34 ± 7,0E−5 g/mol
H 5,04 %, F 94,96 %,

Moment dipolaire

1,826 178 D [3]

Diamètre moléculaire

0,290 nm [4]

Propriétés physiques

T° fusion

−83 °C[1]

T° ébullition

20 °C[1]

Solubilité

dans l'eau : très bonne[1]

Paramètre de solubilité δ

33,0 J^1/2·cm^-3/2 (≤20 °C)[4]

Masse volumique

1,0 g·cm^-3[1]

équation[5] : $\rho =2.5635/0.1766^{(1+(1-T/461.15)^{0.3733})}$
Masse volumique du liquide en kmol·m^-3 et température en kelvins, de 189,79 à 461,15 K.
Valeurs calculées :
0,94133 g·cm^-3 à 25 °C.

T (K)	T (°C)	ρ (kmol·m^-3)	ρ (g·cm^-3)
189,79	−83,36	60,203	1,20442
207,88	−65,27	58,06447	1,16164
216,93	−56,22	56,98913	1,14012
225,97	−47,18	55,90914	1,11852
235,02	−38,13	54,82402	1,09681
244,06	−29,09	53,73321	1,07499
253,11	−20,04	52,6361	1,05304
262,15	−11	51,532	1,03095
271,2	−1,95	50,42015	1,00871
280,24	7,09	49,29969	0,98629
289,29	16,14	48,16965	0,96368
298,33	25,18	47,02889	0,94086
307,38	34,23	45,87615	0,9178
316,42	43,27	44,70995	0,89447
325,47	52,32	43,52856	0,87083

T (K)	T (°C)	ρ (kmol·m^-3)	ρ (g·cm^-3)
334,52	61,37	42,32995	0,84685
343,56	70,41	41,1117	0,82248
352,61	79,46	39,87088	0,79766
361,65	88,5	38,60394	0,77231
370,7	97,55	37,30642	0,74635
379,74	106,59	35,97271	0,71967
388,79	115,64	34,59548	0,69212
397,83	124,68	33,16492	0,6635
406,88	133,73	31,66743	0,63354
415,92	142,77	30,08313	0,60184
424,97	151,82	28,38105	0,56779
434,01	160,86	26,50807	0,53032
443,06	169,91	24,35804	0,48731
452,1	178,95	21,64668	0,43306
461,15	188	14,516	0,29041

Graphique P=f(T)

T° d'auto-inflammation

ininflammable

Pression de vapeur saturante

à 25 °C : 122 kPa[1]

équation[5] : $P_{vs}=exp(59.544+{\frac {-4143.8}{T}}+(-6.1764)\times ln(T)+(1.4161E-5)\times T^{2})$
Pression en pascals et température en kelvins, de 189,79 à 461,15 K.
Valeurs calculées :
122 248,37 Pa à 25 °C.

T (K)	T (°C)	P (Pa)
189,79	−83,36	336,83
207,88	−65,27	1 421,09
216,93	−56,22	2 648,41
225,97	−47,18	4 678,68
235,02	−38,13	7 888,72
244,06	−29,09	12 768,88
253,11	−20,04	19 939,21
262,15	−11	30 165,68
271,2	−1,95	44 376,68
280,24	7,09	63 680,75
289,29	16,14	89 386,07
298,33	25,18	123 022,89
307,38	34,23	166 369,84
316,42	43,27	221 485,18
325,47	52,32	290 744,37

T (K)	T (°C)	P (Pa)
334,52	61,37	376 885,06
343,56	70,41	483 061,06
352,61	79,46	612 906,95
361,65	88,5	770 615,05
370,7	97,55	961 027,16
379,74	106,59	1 189 743,37
388,79	115,64	1 463 251,22
397,83	124,68	1 789 078,74
406,88	133,73	2 175 975,72
415,92	142,77	2 634 128,53
424,97	151,82	3 175 414,66
434,01	160,86	3 813 704,67
443,06	169,91	4 565 220,53
452,1	178,95	5 448 961,58
461,15	188	6 487 200

Point critique

64,8 bar, 187,85 °C[6]

Thermochimie

S⁰_{gaz, 1 bar}

173,7 J·K^-1·mol^-1[7]

Δ_fH⁰_gaz

−271,1 kJ·mol^-1[7]

Δ_fH⁰_liquide

−299,8 kJ·mol^-1[7]

Δ_fusH°

4,6 kJ·mol^-1[7]

Δ_vapH°

7,5 kJ·mol^-1[7]

C_p

51,7 J·K^-1·mol^-1(liq)[7] 29,1 J·K^-1·mol^-1(gaz)[7]

équation[5] : $C_{P}=(6.2520E4)+(-223.02)\times T+(0.62970)\times T^{2}$
Capacité thermique du liquide en J·kmol^-1·K^-1 et température en kelvins, de 189,79 à 292,67 K.
Valeurs calculées :

T (K)	T (°C)	C_p $({\tfrac {J}{kmol\times K}})$	C_p $({\tfrac {J}{kg\times K}})$
189,79	−83,36	42 880	2 143
196	−77,15	42 999	2 149
200	−73,15	43 104	2 155
203	−70,15	43 196	2 159
206	−67,15	43 300	2 164
210	−63,15	43 456	2 172
213	−60,15	43 586	2 179
217	−56,15	43 777	2 188
220	−53,15	43 933	2 196
224	−49,15	44 159	2 207
227	−46,15	44 342	2 216
230	−43,15	44 537	2 226
234	−39,15	44 813	2 240
237	−36,15	45 034	2 251
241	−32,15	45 346	2 267

T (K)	T (°C)	C_p $({\tfrac {J}{kmol\times K}})$	C_p $({\tfrac {J}{kg\times K}})$
244	−29,15	45 593	2 279
248	−25,15	45 940	2 296
251	−22,15	46 214	2 310
254	−19,15	46 499	2 324
258	−15,15	46 896	2 344
261	−12,15	47 208	2 360
265	−8,15	47 640	2 381
268	−5,15	47 978	2 398
272	−1,15	48 446	2 422
275	1,85	48 811	2 440
278	4,85	49 186	2 459
282	8,85	49 705	2 484
285	11,85	50 107	2 505
289	15,85	50 660	2 532
292,67	19,52	51 190	2 559

P=f(T)

Propriétés électroniques

1^re énergie d'ionisation

16,044 ± 0,003 eV (gaz)[8]

Propriétés optiques

Indice de réfraction

{\textit {n}}_{D}^{25}

1,340 [4]

Précautions

SGH[9]

Danger

H300, H310, H314 et H330

SIMDUT[10]

D1A, D2A, E,

NFPA 704

Symbole NFPA 704

Transport

886
1052

[11]

Inhalation

Très toxique

Peau

Très corrosif, Très toxique

Très corrosif

Très toxique

bas : 0,04 ppm[12]

Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Théoriquement, le fluorure d'hydrogène devrait être un gaz difficilement liquéfiable or il est liquide à température ambiante. Cette anomalie est due au fait que le fluorure d'hydrogène se présente sous forme dimérisée (HF)₂.

Chimie

La molécule de fluorure d’hydrogène HF est une molécule diatomique constituée d’un atome d’hydrogène H et d'un atome de fluor F, liés par une liaison simple. Le fluor étant nettement plus électronégatif que l’hydrogène, la liaison est très polarisée. En conséquence, la molécule porte un moment dipolaire important, avec une charge partielle négative δ- portée par l’atome de fluor et une charge partielle positive δ+ portée par l’atome d’hydrogène. Le fluorure d’hydrogène est donc une molécule polaire. Elle est très soluble dans l’eau et dans les solvants polaires. La dissolution du fluorure d'hydrogène dans l'eau est une réaction exothermique violente qui doit être réalisée avec précaution, car des projections peuvent avoir lieu.

En solution aqueuse le fluorure d'hydrogène forme l'acide fluorhydrique, acide faible en solution diluée mais fort en solution concentrée.

Préparation

Le fluorure d'hydrogène est synthétisé à partir de fluorure de calcium mélangé à de l'acide sulfurique.

CaF₂ + H₂SO₄ → CaSO₄ + 2 HF

Les vapeurs obtenues par cette réaction sont un mélange de fluorure d'hydrogène, d'acide sulfurique et d'autres produits en faible quantité. Le fluorure d'hydrogène peut être isolé par distillation.

Il peut aussi être synthétisé par oxydation de l'eau par le difluor, avec comme intermédiaire l'acide hypofluoreux. Ce dernier, très instable, se décompose spontanément de façon explosive en fluorure d'hydrogène et dioxygène.

Utilisation

Le fluorure d'hydrogène est un précurseur important dans la synthèse de nombreux composés comme les produits pharmaceutiques et les polymères (Teflon). Le fluorure d'hydrogène est aussi très utilisé dans l'industrie pétrolière et dans la composition de superacides.

Le fluorure d'hydrogène est utilisé de façon très importante dans les procédés de microélectronique. Il est utilisé en particulier pour retirer les couches de dioxyde de silicium.

Le fluorure d'hydrogène intervient également dans l'industrie nucléaire, pour convertir le dioxyde d'uranium en tétrafluorure d'uranium[13], produit intermédiaire dans la production d'hexafluorure d'uranium. Ce dernier élément est un produit d'entrée de l'enrichissement de l'uranium.

Sécurité

Le fluorure d'hydrogène est un gaz ininflammable mais il réagit avec la plupart des métaux en présence d'humidité pour former du dihydrogène, un gaz très inflammable. La réaction avec les alcalis peut être très violente.

Le fluorure d'hydrogène est un gaz plus lourd que l'air et il peut s'accumuler sous le sol ou dans des endroits confinés. Il doit être stocké dans un endroit ventilé afin d'éviter des risques. Dans une atmosphère humide, il dégage des vapeurs blanches. L'absorption excessive d'ions fluorure peut provoquer une fluorose aiguë.

Il réagit aussi avec l'eau pour former de l'acide fluorhydrique, un acide très corrosif. Ce produit ne doit pas être rejeté dans l'environnement car il modifie le pH de l'eau.

Liens externes

fiche complète de sécurité

Voir aussi

Références

FLUORURE D'HYDROGENE, Fiches internationales de sécurité chimique .
Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
(en) David R. Lide, Handbook of chemistry and physics, CRC, 16 juin 2008, 89^e éd., 2736 p. (ISBN 978-1420066791), p. 9-50.
(en) Yitzhak Marcus, The Properties of Solvents, vol. 4, England, John Wiley & Sons Ltd, 1999, 239 p. (ISBN 0-471-98369-1).
(en) Robert H. Perry et Donald W. Green, Perry's Chemical Engineers' Handbook, USA, McGraw-Hill, 1997, 7^e éd., 2400 p. (ISBN 0-07-049841-5), p. 2-50.
« Properties of Various Gases », sur flexwareinc.com (consulté le 12 avril 2010).
Usuel de chimie générale et minérale - M.Bernard - F.Busnot - Dunod - 1984.
(en) David R. Lide, Handbook of chemistry and physics, Boca Raton, CRC, 2008, 89^e éd., 2736 p. (ISBN 978-1-4200-6679-1), p. 10-205.
Numéro index 009-002-00-6 dans le tableau 3.1 de l'annexe VI du règlement CE n^o 1272/2008 (16 décembre 2008).
« Fluorure d'hydrogène » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009.
Entrée du numéro CAS « 7664-39-3 » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 27 novembre 2008 (JavaScript nécessaire).
« Hydrogen fluoride », sur hazmap.nlm.nih.gov (consulté le 14 novembre 2009).
Areva - Conversion de l'uranium naturel.

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