हाइड्रोफ्लोरिक एसिड क्या है ? HF के गुण, संरचना, उपयोग और बनांने की विधि

 हाइड्रोफ्लोरिक एसिड क्या है ? HF के बनाने की विधि, उपयोग और इसके हानिकारक प्रभाव के बारे में आज हम इस लेख में जानेंगे। यह अम्ल व्यापारिक दृष्टिकोण से एक महत्वपूर्ण एसिड है जिसका औद्योगिक व प्रयोगशाला उपयोग काफी अधिक है। यह एक संक्षारक एसिड है जो त्वचा पर गिरने से जलन के साथ घाव बना देता है।

आज हम इस लेख में इसके संगठन और हाइड्रोफ्लोरिक एसिड का उपयोग , हाइड्रोफ्लोरिक एसिड बनाने की विधि के बारे में चर्चा करेंगे। इसके अलावा हम इस लेख में HF की रासायनिक अभिक्रियाएं व HF के गुणधर्मो का भी उल्लेख करेंगे। आइये जानते है हाइड्रोफ्लोरिक एसिड क्या है ?

हाइड्रोफ्लोरिक एसिड क्या है ?

हाइड्रोफ्लोरिक एसिड एक अकार्बनिक जलीय विलयन है। जिसमे हाइड्रोजन फ्लोराइड घुला हुआ होता है। अर्थात हाइड्रोफ्लोरिक एसिड जल में हाइड्रोजन फ्लोराइड का विलयन है। इसका रासायनिक सूत्र HF होता है और द्रव्यमान भार 20.006 g·mol−1 होता है। HF का  विलयन रंगहीन, अम्लीय और अत्यधिक संक्षारक होता हैं । HF स्किन पर गिरने से स्किन पर घाव बनता है। इसका उपयोग अधिकांश फ्लोरीन युक्त यौगिक बनाने के लिए किया जाता है।

हाइड्रोफ्लोरिक एसिड का सूत्र

चूँकि हाइड्रोजन फ्लोराइड का रासायनिक सूत्र HF होता है लेकिन हाइड्रोफ्लोरिक एसिड का प्रतिनिधित्व एक जलीय माध्यम में किया जाता है। अतः हाइड्रोफ्लोरिक एसिड, हाइड्रोजन फ्लोराइड का एक जलीय विलयन है इसीलिए इसे हाइड्रोजन फ्लोराइड के हाइड्रेट के रूप में माना जा सकता है। अतः यह एक एनहाइड्राइड होता है। दोनों के सूत्र व रासायनिक संगठन समान होते है।

हाइड्रोफ्लोरिक एसिड के भौतिक व रासायनिक गुणधर्म

1. हाइड्रोफ्लोरिक अम्ल का रासायनिक सूत्र HF तथा द्रव्यमान भार 20.006 g·mol−1  होता है।
2. इसका घनत्व 1.15 gram / ml होता है।
3. इसका हिमांक बिंदु -83.55 °C होता है।
4. यह एक अकार्बनिक अम्लीय पदार्थ है। जो हाइड्रोजन फ्लोराइड का जलीय विलयन होता है।
5. इसका क्वथनांक बिंदु 19.5 °C होता है।
6. यह एक दुर्बल अम्ल है। क्यूंकि यह जलीय विलयन में बहुत कम हाइड्रोजन आयन देता है।
7. तनु जलीय विलयन में हाइड्रोजन फ्लोराइड एक कमजोर अम्ल के रूप में व्यवहार करता है। इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग यह दिखाने के लिए किया गया है कि विलयन में आयन युग्म H3O+·F− के गठन के साथ पृथक्करण होता है।

H₂O + 2HF ⇌  H⁺  + F⁻  +  H₃O⁺⋅F⁻    pK_a = 3.17

इस आयन युग्म को बहुत कम तापमान पर क्रिस्टलीय अवस्था में चित्रित किया गया है। आगे के जुड़ाव को विलयन और ठोस अवस्था दोनों में चित्रित किया गया है।

HF + F⁻ ⇌ HF⁻   2 log K = 0.6

यह माना जाता है कि सांद्रता बढ़ने पर पोलीमराइजेशन (polymerization ) होता है। यह धारणा टेट्रामेरिक आयन H₃F⁻₄ के नमक के अलगाव और कम तापमान वाले एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी द्वारा समर्थित है। HF⁻₂ के अलावा हाइड्रोजन फ्लोराइड के सांद्र जलीय विलयन में उपस्थित सभी प्रजातियों की विशेषता नहीं है जिसे अन्य बहुलक प्रजातियों के गठन के लिए जाना जाता है। H_n−1F_−n की अत्यधिक संभावना है। 100% HF के लिए हैमेट अम्लता फलन ( Hammett acidity function) H₀, -10.2 और -11 के बीच होने का अनुमान है। जो सल्फ्यूरिक एसिड के मान -12 के बराबर है।

हाइड्रोफ्लोरिक एसिड का निर्माण

सन 1771 में कार्ल विल्हेम शीले ने हाइड्रोफ्लोरिक एसिड पहली बार तैयार किया गया था। यह अब मुख्य रूप से लगभग 265 डिग्री सेल्सियस पर सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड के साथ खनिज फ्लोराइट व CaF2 के उपचार द्वारा उत्पादित किया जाता है।

CaF2 + H2SO4 → 2 HF + CaSO4

एसिड एपेटाइट और फ्लोरोएपटाइट (apatite and fluoroapatite) से फॉस्फोरिक एसिड के उत्पादन का उप-उत्पाद भी शामिल है। उच्च तापमान पर सल्फ्यूरिक एसिड के साथ खनिज के पाचन से हाइड्रोजन फ्लोराइड सहित गैसों का मिश्रण निकलता है जिसे पुनः प्राप्त किया जा सकता है।

कांच के प्रति इसकी उच्च प्रतिक्रियाशीलता के कारण इसे फ्लोरिनेटेड प्लास्टिक (अक्सर PTFE) कंटेनरों में संग्रहित किया जाता है। हाइड्रोफ्लोरिक एसिड प्रकृति में पाया जा सकता है। इसे ज्वालामुखी विस्फोट में छोड़ा जाता है।

हाइड्रोफ्लोरिक एसिड का उपयोग

हाइड्रोफ्लोरिक एसिड का उपयोग अनेक उत्पादो के संश्लेषण में किया जाता है। इसके अलावा प्रयोगशाला में  HF  का प्रयोग अभिकर्मक के रूप में किया जाता है।  आइये जानते है इसके अलावा  HF  का उपयोग

ऑर्गनोफ्लोरीन यौगिकों का उत्पादन

हाइड्रोफ्लोरिक एसिड का मुख्य उपयोग ऑर्गेनोफ्लोरीन रसायन विज्ञान में होता है। कई ऑर्गनोफ्लोरीन यौगिक HF को फ्लोरीन स्रोत के रूप में उपयोग करके तैयार किए जाते हैं, जिसमें टेफ्लॉन, फ्लोरोपॉलीमर, फ्लोरोकार्बन और रेफ्रिजरेंट जैसे फ्रीन शामिल हैं। कई फार्मास्यूटिकल्स (pharmaceuticals ) में फ्लोरीन होता है।

तेल शुद्धिकरण (Oil refining)

एक मानक तेल रिफाइनरी प्रक्रिया में जिसे एल्किलेशन के रूप में जाना जाता है, आइसोब्यूटेन को हाइड्रोफ्लोरिक एसिड से प्राप्त एसिड उत्प्रेरक की उपस्थिति में कम आणविक-वजन वाले अल्केन्स (मुख्य रूप से प्रोपलीन और ब्यूटिलीन का मिश्रण) के साथ क्षारीय किया जाता है।

उत्प्रेरक प्रतिक्रियाशील कार्बोकेशन का उत्पादन करने के लिए एल्केन्स (प्रोपलीन, ब्यूटिलीन) का प्रोटोनेट करता है, जो आइसोब्यूटेन को एल्केलेट करता है। यह प्रतिक्रिया दो चरणों में सम्पन होती है। यह प्रतिक्रिया हल्के तापमान (0 और 30 डिग्री सेल्सियस) पर की जाती है।

अकार्बनिक फ्लोराइड का उत्पादन

अधिकांश उच्च मात्रा वाले अकार्बनिक फ्लोराइड यौगिक हाइड्रोफ्लोरिक एसिड से बनाये जाते है। सबसे प्रमुख हैं Na3AlF6, क्रायोलाइट और AlF3, एल्यूमीनियम ट्राइफ्लोराइड। इन ठोसों का पिघला हुआ मिश्रण धात्विक एल्यूमीनियम के उत्पादन के लिए उच्च तापमान विलायक के रूप में कार्य करता है। हाइड्रोफ्लोरिक एसिड से तैयार अन्य अकार्बनिक फ्लोराइड में सोडियम फ्लोराइड और यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड भी शामिल हैं।

Etchant, क्लीनर

इसका उपयोग सेमीकंडक्टर उद्योग में राइट ईच और बफर ऑक्साइड ईच के एक प्रमुख घटक के रूप में किया जाता है, जिसका उपयोग सिलिकॉन वेफर्स को साफ करने के लिए किया जाता है। इसी तरह इसका उपयोग गैसीय या पानी में घुलनशील सिलिकॉन फ्लोराइड बनाने के लिए सिलिकॉन डाइऑक्साइड के साथ उपचार करके कांच को खोदने के लिए भी किया जाता है। इसका उपयोग कांच को चमकाने और ठंढा करने के लिए भी किया जा सकता है।

SiO2 + 4 HF → SiF4(g) + 2 H2O

SiO2 + 6 HF → H2SiF6 + 2 H2O

5% से 9% हाइड्रोफ्लोरिक एसिड जेल का उपयोग बॉन्डिंग में सुधार के लिए सभी सिरेमिक दंत पुनर्स्थापनों को खोदने के लिए किया जाता है। तनु हाइड्रोफ्लोरिक एसिड घरेलू रस्ट स्टेन रिमूवर, कार वॉश में “व्हील क्लीनर” यौगिकों में, सिरेमिक और फैब्रिक रस्ट इनहिबिटर में, और वाटर स्पॉट रिमूवर का एक घटक है।

लोहे के आक्साइड के साथ-साथ सिलिका-आधारित संदूषकों को भंग करने की अपनी क्षमता के कारण हाइड्रोफ्लोरिक एसिड का उपयोग पूर्व-कमीशनिंग बॉयलरों में किया जाता है , जो उच्च दबाव वाली भाप का उत्पादन करते हैं। हाइड्रोफ्लोरिक एसिड विश्लेषण से पहले रॉक नमूनों ( विशेष रूप से पाउडर ) को भंग करने के लिए भी उपयोगी है।

इसी प्रकार सिलिकेट चट्टानों से कार्बनिक जीवाश्म निकालने के लिए इस एसिड का उपयोग एसिड मैक्रेशन में किया जाता है। जीवाश्म चट्टान को सीधे एसिड में डुबोया जा सकता है , या फिर एक सेल्युलोज नाइट्रेट फिल्म (एमाइल एसीटेट में घुली हुई) लगाई जा सकती है, जो कार्बनिक घटक का पालन करती है और चट्टान को इसके चारों ओर घुलने देती है।

स्वास्थ्य और सुरक्षा

हाइड्रोफ्लोरिक एसिड अत्यधिक संक्षारक अम्ल (द्रव ) होने के अलावा एक शक्तिशाली संपर्क जहर भी है। हाइड्रोफ्लोरिक एसिड की ऊतक में प्रवेश करने की क्षमता अधिक होती है जिससे यह त्वचा या आंखों के संपर्क में आने या साँस लेने या निगलने पर विषाक्तता आसानी से हो सकती है। हाइड्रोफ्लोरिक एसिड के संपर्क में आने के लक्षण तुरंत स्पष्ट नहीं हो सकते हैं। यह पीड़ितों को झूठा आश्वासन प्रदान कर सकता है।  जिससे उन्हें चिकित्सा उपचार में देरी हो सकती है।

एक चिड़चिड़ी गंध होने के बावजूद HF एक स्पष्ट गंध के बिना खतरनाक स्तर तक पहुंच सकता है। HF तंत्रिका तंत्र में हस्तक्षेप करता है। जिसका अर्थ है कि जलन शुरू में दर्दनाक नहीं हो सकती है। अचानक हुए जोखिम पर ध्यान नहीं दिया जा सकता है, उपचार में देरी हो सकती है और चोट की सीमा और गंभीरता बढ़ सकती है।

HF जोखिम के लक्षणों में आंखों, त्वचा, नाक और गले में जलन, आंख और त्वचा में जलन, राइनाइटिस, ब्रोंकाइटिस, फुफ्फुसीय एडिमा (फेफड़ों में द्रव निर्माण), और हड्डी की क्षति शामिल हैं। यह स्किन पर जलन के साथ खतरनाक व विषैला घाव बना देता है।

अम्लता (Acidity)

हाइड्रोक्लोरिक एसिड जैसे अन्य हाइड्रोहेलिक एसिड के विपरीत हाइड्रोजन फ्लोराइड तनु जलीय विलयन में केवल एक दुर्बल अम्ल है। यह आंशिक रूप से हाइड्रोजन-फ्लोरीन बंध की क्षमता का परिणाम है। लेकिन HF की प्रवृत्ति जैसे अन्य कारकों की भी H2O और F− आयनों का  समूह बनाने के लिए क्लस्टर बनते है। उच्च सांद्रता पर HF अणु बहुपरमाणु आयनों (polyatomic ions) (जैसे बाइफ्लोराइड, HF2-) और प्रोटोन बनाने के लिए समरूपता से गुजरते हैं। इस प्रकार अम्लता में काफी वृद्धि करते हैं।

यह सांद्र हाइड्रोफ्लोरिक एसिड विलयन का उपयोग करते समय हाइड्रोक्लोरिक, सल्फ्यूरिक, या नाइट्रिक जैसे बहुत प्रबल अम्ल के प्रोटॉन की ओर जाता है। चूँकि हाइड्रोफ्लोरिक एसिड को एक दुर्बल अम्ल माना जाता है। साथ ही यह  बहुत संक्षारक होता है। यहाँ तक ​​कि हाइड्रेटेड होने पर कांच पर भी हमला करता है।

हाइड्रोफ्लोरिक एसिड विलयन की अम्लता फ्लोराइड आयन के हाइड्रोजन-बॉन्ड इंटरैक्शन के कारण सांद्रता के साथ बदलती है। तनु विलयन एक एसिड आयनीकरण स्थिरांक Ka = 6.6×10−4 (या pKa = 3.18) के साथ दुर्बल अम्लीय होते हैं। अन्य हाइड्रोजन हैलाइड्स के संगत विलयनों के विपरीत जो प्रबल अम्ल  (pKa <0) होते हैं

हाइड्रोजन फ्लोराइड के सांद्रित विलयन इस मान द्वारा निहित की तुलना में बहुत अधिक अम्लीय होते हैं। जैसा कि हैमेट एसिडिटी फंक्शन H₀  (या “प्रभावी पीएच”) के मापन द्वारा दिखाया गया है। 100% HF के लिए H₀ −10.2 और −11 के बीच होने का अनुमान है, जो सल्फ्यूरिक एसिड के लिए −12 के मान के बराबर है।

HF विलयन अत्यधिक गैर-आदर्श है।  HF की गतिविधि इसकी सांद्रता से कहीं अधिक तेजी से बढ़ रही है। तनु विलयन में कमजोर अम्लता को कभी-कभी उच्च H-F बंधन शक्ति के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है। जो फ्लोराइड आयन के जलयोजन की अधिक नकारात्मक एन्थैल्पी को हटाने के लिए HF की उच्च विघटन एन्थैल्पी के साथ जोड़ती है। HF की बढ़ती सांद्रता के साथ हाइड्रोजन डिफ्लुओराइड आयन की सांद्रता भी बढ़ जाती है।

3 HF ⇌ HF⁻₂ + H₂F⁺

आशा करता हूँ आपको हाइड्रोफ्लोरिक एसिड ( HF Kya hai) समझ में आया होगा। हाइड्रोफ्लोरिक अम्ल से सम्बंधित सवालो के लिए कमेंट करे। हाइड्रोफ्लोरिक अम्ल का निर्माण ,हाइड्रोफ्लोरिक अम्ल का उपयोग व हाइड्रोफ्लोरिक एसिड से सम्बंधित जानकारी के लिए और सुधार के लिए कमेंट बॉक्स में अपने विचार दे।

FAQ

Q : हाइड्रोफ्लोरिक अम्ल का रासायनिक सूत्र क्या है ?
Ans : HF
Q : हाइड्रोफ्लोरिक अम्ल का द्रव्यमान भार कितना है ?
Ans : 20.006 g·mol−1
Q : हाइड्रोफ्लोरिक एसिड का क्वथनांक कितना है ?
Ans : 19.5 °C
Q : हाइड्रोफ्लोरिक एसिड का हिमांक कितना होता है ?
Ans : -83.55 °C
Q : हाइड्रोफ्लोरिक अम्ल की प्रकृति कैसी होती है ?
Ans : हाइड्रोफ्लोरिक अम्ल एक दुर्बल अम्ल है लेकिन यह अत्यधिक संक्षारक प्रवृति का होता है।
Q : हाइड्रोफ्लोरिक अम्ल के क्या उपयोग है ?
Ans : इसका उपयोग फ्लोरीन-युक्त अधिकांश यौगिकों के निर्माण में किया जाता है। जैसे पीटीएफई (टेफ्लॉन), pharmaceutical fluoxetine (Prozac) तेल शुद्धिकरण (Oil refining) आदि।

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