Flusssäure

Wikipedia:Redaktion Chemie/ausgeblendete Strukturformel

Allgemeines
Name	Flusssäure
Andere Namen	Fluorwasserstoffsäure Flußsäure
Summenformel	HF (aq)
CAS-Nummer	7664-39-3 (Fluorwasserstoff)
DrugBank	DB11072
Kurzbeschreibung	farblose Flüssigkeit
Eigenschaften
Molare Masse	20,01 g·mol−1
Aggregatzustand	flüssig
Dichte	1,14 g·cm−3 (38 %, Azeotrop)
Schmelzpunkt	−44 °C (38–40 %)
Siedepunkt	112 °C (38 %)
Löslichkeit	mischbar mit Wasser
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung Gefahr H- und P-Sätze H: 300+310+330​‐​314 P: 260​‐​280​‐​301+330+331​‐​310​‐​303+361+353​‐​Vorlage:P-Sätze/Wartung/mehr als 5 Sätze​‐​305+351+338
MAK	1 ml·m−3
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

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Flusssäure, auch Fluorwasserstoffsäure genannt (zur Namensgebung siehe Fluorit), ist die wässrige Lösung von Fluorwasserstoff (HF). Flusssäure ist eine farblose, stechend riechende, hochgiftige Flüssigkeit. Sie greift Glas stark an und wirkt stark ätzend auf die Haut, die Schleimhäute und die Bindehaut der Augen. Eine Lösung von 38,2 % HF in Wasser bildet ein azeotrop siedendes Gemisch mit einem Siedepunkt von 112 °C. Flusssäure wird, abhängig von der Konzentration, entweder in Kunststoff- oder in Edelstahl-Behältern aufbewahrt.

Herstellung

In der Technik wird durch Erhitzen von Calciumfluorid mit rauchender Schwefelsäure im Drehrohrofen zunächst Fluorwasserstoffgas erzeugt, das nach dem Waschen in Schwefelsäure in Wasser eingeleitet Flusssäure ergibt:

$\mathrm {CaF_{2}+H_{2}SO_{4}\longrightarrow 2\ HF+CaSO_{4}}$

$\mathrm {HF+H_{2}O\longrightarrow \ F^{-}+H_{3}O^{+}}$

Das Nebenprodukt Fluoroanhydrit findet in der Baustoffindustrie Verwendung.

Eigenschaften

Fluorwasserstoff ist im Vergleich zu den anderen Halogenwasserstoffen eine schwache Säure (pK_s = 3,14). Flusssäure greift Gold und Platin nicht an, jedoch werden Tantal, Silber, Kupfer und Blei schwach angegriffen. Flusssäure ist die einzige Säure, die Quarz unter Bildung von Siliciumtetrafluorid oder Hexafluoridokieselsäure aufzulösen vermag.

$\mathrm {SiO_{2}\ +\ 6\ HF\longrightarrow H_{2}[SiF_{6}]\ +\ 2\ H_{2}O}$

Verwendung

Für Flusssäure gibt es zahlreiche Verwendungszwecke in Industrie und Wissenschaft. Die industrielle Gesamtproduktion in Europa betrug im Jahre 2015 über 230.000 Tonnen. Diese wurden in neun Produktionsstätten hergestellt. Fünf davon stehen in Deutschland.

Industrielle Verwendung

• Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) werden vor allem in der Kältetechnik und zur Verschäumung von Kunststoffen benutzt. 60 % der Flusssäure werden für die Herstellung von FCKW benötigt.
• Fluorpolymere sind Kunststoffe, die sich durch ihre besondere Stabilität auszeichnen. Der bekannteste davon ist PTFE (Teflon).
• Metallgewinnung und -verarbeitung. Flusssäure ist dort z.b. ein Reaktionsprodukt, um Aluminiumfluorid herzustellen oder wird bei der Gewinnung seltener Metalle wie Niob oder Tantal und bei der Oberflächenbehandlung von rostfreien Edelstahl eingesetzt.
• Ansonsten kommt Flusssäure in der Erdölindustrie als Katalysator, in geringen Maße in der Arzneimittel- und Pflanzenschutzmittelherstellung, zum Einsatz.
• Darüber hinaus wird die Wirkung des Glasätzen bei der Herstellung von Kristallglas zur Oberflächenpolierung genutzt.

Forschung und Wissenschaft

In der Forschung ist Flusssäure unter anderem ein Ätzmittel für Siliciumoxid, Titan, Niob, Tantal oder Wolfram, z. B. in der Mikrostrukturierung von Oberflächen. Dort wird häufig eine mit Ammoniumfluorid gepufferte Flusssäure verwendet, um den Ablauf des Ätzprozess besser steuern zu können. Daneben wird die Fähigkeiten Silikate (Sand) zu lösen bei Aufschlussverfahren in der Analytik gebraucht.

In der Paläontologie und Pollenkunde wird HF zur Freilegung von unempfindlichen Fossilien, bzw. von Exinen, benutzt.

Sonstige Verwendung

Eine 10 % wässrige Fluorwasserstofflösung findet Verwendung als Rostentferner für Textilien.

Flusssäure wird auch zum „Etching“, dem Zerkratzen von Glasscheiben, häufig an Einrichtungen des Öffentlichen Personenverkehrs, verwendet (siehe dazu auch Scratching). Dabei kann es zu schweren Verletzungen der Haut und der Atemwege kommen, wenn Fahrgäste oder das Reinigungspersonal mit der Flüssigkeit in Berührung kommen.

Toxikologie

Verätzung durch Flusssäure an einer Hand

Flusssäure ist ein starkes Kontaktgift. Ihre Gefährlichkeit wird dadurch erhöht, dass sie wegen ihrer hohen Lipidlöslichkeit von der Haut sofort resorbiert wird. Dadurch ist eine Verätzung tieferer Gewebeschichten und sogar der Knochen möglich, ohne dass die Haut äußerlich sichtbar verletzt ist. Durch sofortiges Unterspritzen des kontaminierten Gewebes mit Calciumgluconat-Lösung kann einem tieferen Eindringen bedingt entgegengewirkt werden.

Eine handtellergroße Verätzung durch 40-prozentige Flusssäure ist in aller Regel durch resorptive Giftwirkung tödlich. Besonders tückisch ist, dass ein warnender Schmerz oft erst mit einer Verzögerung von mehreren Stunden auftritt. Schmerzstillende Mittel, selbst Opiate und Opioide wie Morphin und Fentanyl, sind hierbei fast wirkungslos. Im schlimmsten Fall müssen die Gliedmaße oder ein großer Teil davon aufgrund der tödlichen Wirkung von Flusssäure amputiert werden.

Neben der ätzenden Wirkung trägt zur Gefährlichkeit von Flusssäure bei, dass die Fluoridionen den Calcium- und Magnesiumstoffwechsel blockieren und wichtige Enzyme hemmen. Dies führt zu akut bedrohlichen Stoffwechselstörungen, die unter multiplem Organversagen tödlich verlaufen können. Flusssäure schädigt auch das Nervensystem.

Weblinks

 Commons: Hydrogen fluoride – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Weitere Informationen vom Schweizerischen Toxikologischen Informationszentrum, Stand März 2018 (PDF-Datei; 160 kB)

Einzelnachweise

Halogenwasserstoffe und ihre wässrigen Lösungen

Halogenwasserstoffe: Fluorwasserstoff | Chlorwasserstoff | Bromwasserstoff | Iodwasserstoff | Astatwasserstoff

Halogenwasserstoffsäuren: Flusssäure | Salzsäure | Bromwasserstoffsäure | Iodwasserstoffsäure