Fluorure d'hydrogène

Cet article concerne le gaz fluorure d'hydrogène. Pour le fluorure d'hydrogène en solution, voir acide fluorhydrique.

Fluorure d'hydrogène
Molécule de fluorure d'hydrogène.
Identification
Nom UICPA	acide fluorhydrique Fluorure d'hydrogène
No CAS	7664-39-3
No ECHA	100.028.759
No CE	231-634-8
Apparence	gaz incolore ou liquide incolore, d'odeur acre[1].
Propriétés chimiques
Formule	HF  [Isomères]
Masse molaire[4]	20,006 34 ± 7,0E−5 g/mol H 5,04 %, F 94,96 %,
Moment dipolaire	1,826 178 D [2]
Diamètre moléculaire	0,290 nm [3]
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 J1/2·cm-3/2 (≤20 °C)[3]
Masse volumique	1,0 g·cm-3[1] équation[5] : ${\displaystyle \rho =2.5635/0.1766^{(1+(1-T/461.15)^{0.3733})}}$ 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
T° d'auto-inflammation	ininflammable
Pression de vapeur saturante	à 25 °C : 122 kPa[1] équation[5] : ${\displaystyle P_{vs}=exp(59.544+{\frac {-4143.8}{T}}+(-6.1764)\times ln(T)+(1.4161E-5)\times T^{2})}$ 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
S0gaz, 1 bar	173,7 J·K-1·mol-1[7]
ΔfH0gaz	−271,1 kJ·mol-1[7]
ΔfH0liquide	−299,8 kJ·mol-1[7]
ΔfusH°	4,6 kJ·mol-1[7]
ΔvapH°	7,5 kJ·mol-1[7]
Cp	51,7 J·K-1·mol-1(liq)[7] 29,1 J·K-1·mol-1(gaz)[7] équation[5] : ${\displaystyle C_{P}=(6.2520E4)+(-223.02)\times T+(0.62970)\times T^{2}}$ 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) Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kmol\times K}})}$ Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kg\times K}})}$ 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) Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kmol\times K}})}$ Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kg\times K}})}$ 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
Propriétés électroniques
1re énergie d'ionisation	16,044 ± 0,003 eV (gaz)[8]
Propriétés optiques
Indice de réfraction	${\displaystyle {\textit {n}}_{D}^{25}}$ 1,340 [3]
Précautions
SGH[11]
Danger H300, H310, H314 et H330 H300 : Mortel en cas d'ingestion H310 : Mortel par contact cutané H314 : Provoque de graves brûlures de la peau et des lésions oculaires H330 : Mortel par inhalation
SIMDUT[12]
D1A, D2A, E, D1A : Matière très toxique ayant des effets immédiats graves létalité aiguë : CL50 inhalation/4 heures (souris) = 171 ppm D2A : Matière très toxique ayant d'autres effets toxiques toxicité chronique : fluorose E : Matière corrosive Transport des marchandises dangereuses : classe 8 Divulgation à 1,0% selon la liste de divulgation des ingrédients
NFPA 704
0 4 1
Transport
886    1052    Code Kemler : 886 : matière très corrosive et toxique Numéro ONU : 1052 : FLUORURE D’HYDROGÈNE ANHYDRE Classe : 8 Code de classification : CT1 : Matières corrosives toxiques : Liquides ; Étiquettes : 8 : Matières corrosives 6.1 : Matières toxiques Emballage : Groupe d'emballage I : matières très dangereuses ; [10]
Inhalation	Très toxique
Peau	Très corrosif, Très toxique
Yeux	Très corrosif
Ingestion	Très toxique
Écotoxicologie
Seuil de l’odorat	bas : 0,04 ppm[13]
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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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.

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^[14], 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

Articles connexes

• Ion fluorure
• Fluorure
• Acide fluorhydrique

Références

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