氫氟[fú]酸（英文名稱：Hydrofluoric Acid）是氟化氫的水溶液，為弱酸，是一種混合物。氫氟酸為清澈、無(wú)色、發(fā)煙的液體，有刺鼻氣味，極易揮發(fā)，可以與水混溶。氫氟酸毒性和腐蝕性極強(qiáng)，能強(qiáng)烈腐蝕含硅物料，也會(huì)腐蝕大多數(shù)常見(jiàn)金屬，生成易燃易爆氣體。與許多化合物會(huì)發(fā)生劇烈反應(yīng)，具有著火和爆炸的危險(xiǎn)。與堿激烈反應(yīng)。隨著中國(guó)氫氟酸產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，2004年之后氫氟酸相關(guān)專利申請(qǐng)量迅速增長(zhǎng)，2011年年申請(qǐng)量達(dá)到27件。工業(yè)上制備氫氟酸的方法有硫酸法、氟硅酸法、石灰法、布什法和火焰水解法，其中一般采用硫酸分解螢石的方式來(lái)生產(chǎn)氫氟酸。實(shí)驗(yàn)室一般用螢石（主要成分為氟化鈣）和濃硫酸來(lái)制取，需要密封在塑料瓶中，并保存于陰涼處。
氫氟酸可以用于提純石墨礦精礦；作為試劑分解地質(zhì)試樣測(cè)定硅；用作清洗劑，可以用來(lái)清洗不銹鋼和除去金屬表面氧化物等；在化工領(lǐng)域可以用于有機(jī)或無(wú)機(jī)化合物氟化物的制造；可以浸蝕玻璃，用于玻璃儀表刻度、玻璃器皿和鏡子刻花刻字，以及玻璃器皿的拋光，磨砂和一般燈泡的處理；在煉油烷[wán]基化工藝中作催化劑。氫氟酸還可以用于半導(dǎo)體（鍺、硅）的制造。
氫氟酸對(duì)皮膚有強(qiáng)烈的腐蝕作用，能穿透皮膚向深層滲透，形成壞死和潰瘍，且不易治愈。氫氟酸也可經(jīng)皮膚吸收而引起嚴(yán)重中毒。眼接觸高濃度氫氟酸可引起角膜穿孔。吸入蒸氣后重者可導(dǎo)致肺水腫。長(zhǎng)期接觸可發(fā)生呼吸道慢性炎癥，引起牙周炎、氟骨病。
相關(guān)歷史
1768年，德國(guó)化學(xué)家馬格拉夫（Marggraf）在研究螢石的時(shí)候發(fā)現(xiàn)了氫氟酸。1771年化學(xué)家舍勒用曲頸甑加熱螢石和硫酸的混合物反應(yīng)生成氫氟酸。直到1819年仍然無(wú)法分離出無(wú)水氫氟酸，只是闡明了氫氟酸與玻璃的反應(yīng)原理。1810年，法國(guó)物理學(xué)化學(xué)家安德烈·安培，根據(jù)對(duì)氫氟酸性質(zhì)的研究指出，其中可能含有一種與氯元素相似的元素，并建議把它命名為“Fluor”。詞源來(lái)自于拉丁文、法文，原意為“流動(dòng)”，最后，因?yàn)榉貋?lái)自于螢石，于是將其命名為“Fluorine”。1886年6月，法國(guó)化學(xué)家亨利·莫瓦桑（Moissan）蒸餾氟氫酸鉀以制取無(wú)水氟化氫，在鉑金制的U形管中用鉑銥[yī]合金做電極，用氟化鈣制的螺旋冒蓋緊管口，整個(gè)容器浸在-23°C的冷凍液中進(jìn)行電解，制取到單質(zhì)氟。美國(guó)在1931年開(kāi)始生產(chǎn)無(wú)水氟化氫，中國(guó)于1959年開(kāi)始工業(yè)化生產(chǎn)。
氫氟酸最初只用于玻璃蝕刻、拋光、除垢，僅少量生產(chǎn)。20世紀(jì)30年代氟化氫首次大批量生產(chǎn)用于金屬鋁的生產(chǎn)及氟氯烷烴類制冷劑的生產(chǎn)。到20世紀(jì)40年代初期，無(wú)水氟化氫在氟利昂以及烷基化催化劑、鈾[yóu]加工中應(yīng)用以后，需要量才大大增加，生產(chǎn)發(fā)展很快；到70年代中期，世界氫氟酸總生產(chǎn)能力已達(dá)1Mt。70年代后期由于環(huán)境保護(hù)限制和化學(xué)工程的發(fā)展，降低了氟化物的消耗，使無(wú)水氟化氫和氫氟酸發(fā)展緩慢，至今生產(chǎn)能力仍維持在70年代中期水平。20世紀(jì)70年代，以日本為布局國(guó)的氫氟酸專利申請(qǐng)大量增加，排名超越美國(guó)成為第一。1973年，ZawadzkiB等提出一種采用硫酸分解氟硅酸來(lái)制備無(wú)水氫氟酸的方案；從1984年開(kāi)始出現(xiàn)以中國(guó)為布局國(guó)的氫氟酸相關(guān)專利申請(qǐng)。
應(yīng)用領(lǐng)域
化工領(lǐng)域
氫氟酸可以用于有機(jī)或無(wú)機(jī)化合物氟化物的制造。
無(wú)機(jī)氟化物
在制鋁工業(yè)中，氫氟酸的主要用途是制造無(wú)機(jī)氟化合物，其中氟化鋁和人造冰晶石用量最大。氫氟酸還可用于制造氟化鈉、氟化氫鈉、三氟化硼、氟化亞錫、六氟化軸、氟化鎂等。在鈾加工中，每噸U2O8約需0.43t氫氟酸。
有機(jī)氟化物
無(wú)水氟化氫的還可以用來(lái)生產(chǎn)有機(jī)氯氟碳化合物，工業(yè)上廣泛應(yīng)用氟置換鹵代烴中的氯制取氯氟烴，其中最重要的是甲烷和乙烷的鹵代物。如一氟三氯甲烷、二氟二氯甲烷、二氟一氯甲烷、三氟三氯乙烷、四氟二氯乙烷、五氟一氯乙烷。這些產(chǎn)品均可用于致冷劑，氣霧劑，工業(yè)上還用作金屬機(jī)件清洗劑和聚氨、聚苯乙烯、聚乙烯等泡沫塑料的發(fā)泡劑以及有機(jī)氟聚合物F4等的原料。長(zhǎng)鏈的碳氟化物還可生產(chǎn)表面活性劑，用于制造紡織品和皮革的防污劑。
蝕刻劑
氫氟酸具有腐蝕玻璃的特性，應(yīng)用于玻璃儀表刻度標(biāo)注、玻璃器皿及鏡子的刻花刻字工藝，同時(shí)用于玻璃器皿的拋光、磨砂處理，一般燈泡加工，顯微鏡載玻片制備及光學(xué)元件加工，亦可用于玻璃清潔。室溫下，氫氟酸去除厚度為10 μm的玻璃包覆層的時(shí)間大約為150 s。此外，在晶體管制作工藝中，可在硅的SiO?掩膜上用氫氟酸蝕刻出小孔，使雜質(zhì)通過(guò)小孔擴(kuò)散到硅材料中形成n型區(qū)域與p型區(qū)域；還可用于微絲表面玻璃包覆層的去除。以磨砂玻璃為例：磨砂玻璃又稱為毛玻璃，是將平板玻璃的表面經(jīng)機(jī)械噴砂、手工研磨或氫氟酸溶蝕等方法處理成均勻的毛面，具有透光而不透明的特點(diǎn)。由于光線通過(guò)磨砂玻璃后形成漫反射，光線不刺眼，具有避免炫目的優(yōu)點(diǎn)。
清洗劑
氫氟酸可用做不銹鋼的清洗劑，用來(lái)除去金屬表面的氧化物，增加不銹鋼的耐腐蝕能力。氫氟酸是一種弱的無(wú)機(jī)酸，對(duì)金屬腐蝕性低于硫酸、鹽酸。氫氟酸常溫除硅垢、鐵垢的能力強(qiáng)。可清洗奧氏體不銹鋼，不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，清洗時(shí)間短，清洗效率高，表面狀態(tài)好。但氫氟酸對(duì)鑄鐵、鈦等金屬腐蝕嚴(yán)重，對(duì)鋁等鈍態(tài)金屬易引起點(diǎn)蝕。用氫氟酸清洗污染較嚴(yán)重，可與鹽酸、硝酸混合使用，
半導(dǎo)體
氫氟酸可以用于半導(dǎo)體（鍺、硅）的制造。例如用來(lái)制備多孔硅：將硅片浸入氫氟酸和氧化劑（如硝酸、NaNO2或CrO3）的混合溶液中，室溫下對(duì)硅片進(jìn)行腐蝕，可以在c-Si（crystal-Si）表面形成薄膜。這種方法可以得到與陽(yáng)極腐蝕法同樣發(fā)光的樣品。為了加快反應(yīng)速度，可加以適當(dāng)?shù)墓庹铡?/p>
制冷劑
氫氟酸可以用于制作氟利昂致冷劑。氟利昂冷氣機(jī)內(nèi)盛放氟利昂F12致冷劑，這種致冷劑是由四氯化碳與無(wú)水氟化氫組成的，并生成二氯二氟甲烷。
煉油
在煉油生產(chǎn)中采用催化劑，可以提高成品油收率和改善產(chǎn)品質(zhì)量，如催化裂化、鉑重整、烷基化等工藝都屬于催化加工。催化劑絕大多數(shù)是一些金屬或金屬氧化物，如鉑、、硅酸鋁等。每一種催化工藝都有各自的催化劑，如催化裂化使用硅酸鋁，催化重整使用鉑，烷基化則以硫酸或氫氟酸作催化劑。
提純石墨精礦
氫氟酸可浸出與石墨鱗片連生的微小硅酸鹽礦物，而石墨留在浸出渣中。操作時(shí)，將石墨精礦與水按一定比例混合制漿，然后根據(jù)石墨精礦的灰分含量加入氫氟酸，通蒸汽加熱，在特制的反應(yīng)罐中浸出24h，浸出礦漿用氫氧化鈉中和，經(jīng)過(guò)濾、洗滌、脫水、烘干，產(chǎn)出固定碳含量大于99%的超純或高純石墨精礦。
地質(zhì)試樣分解
在一定的體積內(nèi)，氫氟酸-氟硅酸水形成沸點(diǎn)為116℃的恒沸三元體系，此時(shí)硅定量保留在溶液里，從而建立了用氫氟酸溶樣滴定法測(cè)定硅的分析方法。在地質(zhì)試樣分解中，氫氟酸一般是與高沸點(diǎn)酸聯(lián)用。如氫氟酸可以與硝酸、高氯酸、硫酸或磷酸混合使用，用于分解硅酸鹽、磷礦石、銀礦石、石英、鈮礦石、富鋁礦石等試樣。氫氟酸與高氯酸共同使用還可分解長(zhǎng)石、云母、石英、磁鐵礦、綠柱石和黃鐵礦等礦物。
毒性
毒理學(xué)資料
鼠致死劑量LD50＝80mg/kg，半數(shù)致死濃度LC50＝1276ppm。
急性毒性
豚鼠類在40mg/m3濃度下2小時(shí)死亡，25mg/m3作用6小時(shí)也死亡。兔的耐受性較豚鼠為高在1500mg/m3高濃度下作用5分鐘，部分兔死亡。1000mg/m3及較低濃度作用30分鐘，濃度低于100mg/m3作用5小時(shí)，24.5mg/m3濃度下作用41小時(shí)兔均未死亡。
慢性毒性
豚鼠、兔每日吸入8mg/m36小時(shí)，歷時(shí)30天，均出現(xiàn)明顯慢性中毒；而2.5mg/m3受試動(dòng)物未見(jiàn)病變。在3.3~42mg/m3的濃度下（平均20mg/m3）1~5.5個(gè)月，見(jiàn)粘膜刺激、體重迅減、食欲喪失、呼吸困難、部分動(dòng)物死亡。豚鼠類、兔、猴吸入15mg/m3，每天6~7個(gè)小時(shí)，染毒50次，除不同中毒征象外，豚鼠生長(zhǎng)稍遲緩，兔及猴紅細(xì)胞有極微改變。
中毒機(jī)理
氫氟酸對(duì)皮膚有強(qiáng)烈的刺激性和腐蝕性、滲透作用強(qiáng)。氫氟酸中的氫離子對(duì)人體組織有脫水和腐蝕作用，而氟是最活潑的非金屬元素之一。皮膚與氫氟酸接觸后，氟離子不斷解離而滲透到深層組織，溶解細(xì)胞膜，造成表皮、真皮、皮下組織乃至肌層液化壞死。氟離子還可干擾烯醇化酶的活性，使皮膚細(xì)胞攝氧能力受到抑制。
臨床表現(xiàn)
皮膚損害程度與氫氟酸濃度、接觸時(shí)間、接觸部位及處理方法有關(guān)。濃度越高，接觸時(shí)間越長(zhǎng)，受害組織越柔軟或致密，作用就越迅速而強(qiáng)烈。接觸30%以上濃度的氫氟酸，疼痛和皮膚損傷會(huì)立即發(fā)生。接觸低濃度氫氟酸后，通常數(shù)小時(shí)內(nèi)會(huì)出現(xiàn)疼痛及皮膚灼傷癥狀。局部皮膚損傷初期表現(xiàn)為紅斑，隨后發(fā)展為伴有紅暈的白色水腫（可出現(xiàn)水痘、蒼白腫脹），繼而變?yōu)榈嗷疑珘乃溃髲?fù)以棕褐色或黑色厚痂，脫痂后形成難以愈合的深潰瘍。手指部位損傷常發(fā)展為大皰，甲板多同時(shí)受累，表現(xiàn)為甲床與甲周紅腫。嚴(yán)重時(shí)可出現(xiàn)甲下水皰，導(dǎo)致甲床與甲板分離。高濃度氫氟酸灼傷多呈現(xiàn)進(jìn)行性壞死特征，潰瘍愈合過(guò)程緩慢。病情嚴(yán)重者可累及局部骨骼，以指骨受累最為常見(jiàn)，表現(xiàn)為指間關(guān)節(jié)狹窄、關(guān)節(jié)面粗糙。氫氟酸霧化可引起皮膚瘙癢及皮炎。劑量大時(shí)也可造成皮膚、胃腸道和呼吸道黏膜的灼傷。眼接觸高濃度氫氟酸后，會(huì)出現(xiàn)局部劇痛，并迅速形成白色假膜樣混濁，如處理不及時(shí)，可引起角膜穿孔。
理化性質(zhì)
物理性質(zhì)
氫氟酸是氟化氫的水溶液，為無(wú)色澄清的液體，有刺鼻氣味。在最高濃度時(shí)（40% HF溶液），其密度約為1.18 g/cm3，該密度值適用于工業(yè)級(jí)氫氟酸和電子級(jí)氫氟酸；它可與水、醇類、醚類等溶劑混溶，不溶于苯等有機(jī)溶劑；且極易揮發(fā)，露置空氣中即冒白煙。
例如含量為70%的氟化氫水溶液，其密度為1.23g/cm3，熔點(diǎn)為-69℃，沸點(diǎn)為66.4℃。
從HF-H2O系統(tǒng)的熔化圖可以看出氫氟酸有三種水合晶體，分別為HF-H2O、2HF-H2O和4HF-H2O。
化學(xué)性質(zhì)
氫氟酸為弱酸，但毒性和腐蝕性極強(qiáng)。與許多化合物發(fā)生劇烈反應(yīng)，具有著火和爆炸的危險(xiǎn)。與堿激烈反應(yīng)，腐蝕大多數(shù)常見(jiàn)金屬，生成易燃易爆氣體。浸蝕玻璃、某些形式的塑料、橡膠和涂層。
解離
氫氟酸為弱酸，但隨著濃度的增加酸性逐漸增強(qiáng)，pKa=3.19。在稀溶液中氫氟酸微離解成離子，在較濃的溶液中，氫氟酸發(fā)生聚合作用而生成HF2分子，它離解為：
與金屬反應(yīng)
氫氟酸與活潑金屬反應(yīng)，均能放出氫氣，并生成相應(yīng)的氟化物。
與堿反應(yīng)
氫氟酸與堿反應(yīng)，生成水和相應(yīng)的氟化物或氟的配合酸鹽。
與氧化物反應(yīng)
氫氟酸易于腐蝕含二氧化硅的玻璃。生成的四氟化硅易揮發(fā)，且四氟化硅可以繼續(xù)和過(guò)量的氫氟酸作用生成氟硅酸，氟硅酸是一種二元強(qiáng)酸。
與非金屬單質(zhì)反應(yīng)
氫氟酸與硅單質(zhì)反應(yīng)，生成氫氣和四氟化硅。
制備方法
硫酸法
用硫酸分解氟化鈣（主要成分為CaF2）得氟化氫氣體，然后用水吸收制得氫氟酸。其反應(yīng)式如下：
將螢石粉碎，在鐵制轉(zhuǎn)窯中加入硫酸，進(jìn)行加熱反應(yīng)，生成氟化氫。冷卻后使混入的硫酸冷凝除去。在吸收塔內(nèi)用水洗收得到氫氟酸。轉(zhuǎn)窯雖是鐵制的，但因生成的石膏復(fù)蓋了內(nèi)面，減少了氫氟酸的腐蝕。
氟硅酸法
先將四氟化硅氣體與循環(huán)的氟化銨溶液反應(yīng)，生成氟硅酸銨：
再次用氨中和，生成二氧化硅沉淀和氟化:
過(guò)濾除去沉淀的二氧化硅，得到氟化銨溶液。除留足循環(huán)用量外，多余部分在140℃~150℃濃縮，然后在170℃~180℃用硫酸分解得無(wú)水氟化氫和硫酸氫銨。無(wú)水氟化氫經(jīng)水吸收后得到氫氟酸。
石灰法
將磷酸副產(chǎn)的20%氟硅酸溶液夜與氫氧化鈣于70℃~75℃進(jìn)行中和反應(yīng)，生成氟化鈣：
產(chǎn)物經(jīng)過(guò)濾、造粒后送入轉(zhuǎn)窯，通入蒸汽加熱至1050℃，發(fā)生下述反應(yīng)生成氟化氫：
氟化氫經(jīng)水吸收后得到氫氟酸。
布什法
將磷肥廠洗滌廢氣得到的氟硅酸濃縮并氣化為HF-SiF4-H2O混合物，然后用多元醇有機(jī)溶劑選擇吸收氟化氫，經(jīng)真空蒸發(fā)從溶劑中解吸氟化氫后，液化、再經(jīng)兩級(jí)精餾提純得無(wú)水氟化氫。無(wú)水氟化氫經(jīng)水吸收后得到氫氟酸。
火焰水解法
四氟化硅用氫或烴火焰在1100℃以上水解可得二氧化硅和氟化氫。氣體中約有70%~85%（以元素氟計(jì)）轉(zhuǎn)化為氟化氫，用稀的氫氟酸吸收，經(jīng)濃硫酸脫水可得無(wú)水氟化氫。無(wú)水氟化氫經(jīng)水吸收后得到氫氟酸。
其他
工業(yè)上也可以用磷石灰和氟磷石灰來(lái)制備氫氟酸。在其濕法分解過(guò)程中的副產(chǎn)物中存在氟化氫，氟化氫經(jīng)水吸收后得到氫氟酸。
安全事宜
安全標(biāo)志
健康危害
氫氟酸對(duì)皮膚有強(qiáng)烈的腐蝕作用，能穿透皮膚向深層滲透，形成壞死和潰瘍，且不易治愈。眼接觸高濃度氫氟酸可引起角膜穿孔。接觸其蒸氣，可發(fā)生支氣管炎、肺炎等。長(zhǎng)期接觸可發(fā)生呼吸道慢性炎癥，引起牙周炎、氟骨病。
防護(hù)措施
可能接觸其煙霧時(shí)，佩戴自吸過(guò)濾式防毒面具（全面罩）或空氣呼吸器。緊急事態(tài)搶救或撤離時(shí)，建議佩戴氧氣呼吸器；穿橡膠耐酸堿服；戴橡膠耐酸堿手套。工作現(xiàn)場(chǎng)禁止吸煙、進(jìn)食和飲水，保持良好衛(wèi)生習(xí)慣。操作注意事項(xiàng)中補(bǔ)充密閉操作、注意通風(fēng)，盡可能機(jī)械化、自動(dòng)化，操作人員必須經(jīng)過(guò)專門(mén)培訓(xùn)并嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。工作后，淋浴更衣。單獨(dú)存放被毒物污染的衣物，洗后再用。
急救處理
皮膚接觸：立即脫去污染的衣著，用大量流動(dòng)清水沖洗至少15分鐘并就醫(yī)。
眼睛接觸：立即提起眼臉，用流動(dòng)清水或生理鹽水沖洗至少15min。滴入2～3滴局部麻醉眼藥，可減輕疼痛。同時(shí)送眼科診治。
吸入：迅速脫離現(xiàn)場(chǎng)至空氣新鮮處，保持呼吸道通暢，呼吸困難時(shí)給輸氧，不可進(jìn)行人工呼吸（可能導(dǎo)致進(jìn)行人工呼吸者本人吸入氟化氫氣體），給予2%～4%碳酸氫鈉溶液霧化吸入，就醫(yī)。
食入：誤服者給飲牛奶或蛋清，立即就醫(yī)。
泄露處理
氫氟酸發(fā)生泄漏時(shí)，操作人員須戴好防毒面具、護(hù)目鏡與手套，用碳酸氫鈉或蘇打灰與氫氧化鈣混合物（1:1）覆蓋溢漏物，必要時(shí)可加水?dāng)嚦蓾{狀再收集起來(lái)，并用蘇打溶液沖洗污染區(qū)域；亦可將地面灑上蘇打、石灰，再用水沖洗，經(jīng)稀釋的洗水排入廢水系統(tǒng)。
貯存運(yùn)輸
貯運(yùn)氫氟酸時(shí)，要用銅、鐵，混凝土或木制的槽罐內(nèi)襯橡膠、鉛、聚氟乙烯、聚乙烯等。貯放在陰涼地方，嚴(yán)禁煙火。因氟化氫反應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)輸時(shí)要注意檢查，小心移動(dòng)，避免日光照射。
參考資料 >
Hydrofluoric Acid | HF | CID 14917 - PubChem. PubChem.2023-08-05
氫氟酸（70%水溶液）.國(guó)際化學(xué)品安全卡.2023-08-05
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