Obtención De àcido Fluorhidrico A Partir De Fluorita

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CÓRDOBA

Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales

OBTENCIÓN DE ÁCIDO FLOURHÍDRICO A PARTIR DE FLUORITA

por

Hadad, Lucía

Lirio, Leda

Córdoba

2010

Córdoba, 2010

Director:

Ing. Oscar Sicilia

Ing. Héctor Zanoni

Cátedra:

Procesos Industriales Inorgánicos

ÍNDICE GENERAL

I.Índice de figuras

II.Resumen

III.Cuerpo texto

1. Introducción

2. Antecedentes

3. Objetivo General y específico

4. Materiales y métodos

5. Resultados

6. Conclusión

IV.Anexos

V.Bibliografía

I. ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1: fluorita

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Figura 2: dispositivo de bibliografía

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Figura 3: muestra

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Figura 4: pesaje de la muestra

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Figura 5: dispositivo

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Figura 6: colocación de la muestra en el dispositivo

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Figura 7: calentamiento

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Figura 8:calentamiento

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II. RESUMEN

En este trabajo se busca aplicar los distintos conceptos adquiridos a lo largo de la carrera que son necesarios para obtener un producto inorgánico como en este caso es el ácido fluorhídrico a partir de un mineral como la fluorita.

Se analizarán los antecedentes de estos compuestos, sus usos y la forma de obtenerlos, entre otras características.

III. CUERPO DEL TEXTO

1. Introducción

Ácido fluorhídrico es la solución acuosa de fluoruro de hidrógeno, compuesto químico formado por hidrógeno y flúor (HF)X. La forma más común en el que podemos encontrarlo en la naturaleza es HF o (HF)6.

En 1809 Gay Lussac y Thénard obtuvieron ácido fluorhídrico por primera vez, el cual desde ese momento tiene una gran importancia industrial. Su importancia se funda principalmente en dos propiedades: la gran tendencia a formar combinaciones complejas, que tiene por consecuencia gran poder disolvente para numerosas sales, conformación de fluoruros dobles fácilmente solubles, y la fuerte acción antiséptica de dicho ácido y de sus sales.

Se emplea principalmente como fuente de flúor y precursor para muchos compuestos incluyendo farmacéuticos y polímeros; para fluorinar polímeros dando fluorocarbonos; en la refinación del petróleo; a veces, como disolvente; en la industria y preparación de vidrio o cristal en el tallado y grabado.

2. Antecedentes

FLUORITA

Es un mineral formado por la combinación de calcio y flúor. Tiene brillo vítreo. Su tenacidad es frágil. Sus cristales pueden ser de fases cúbica y octaédrica, muy perfectos; mientras que las caras del octaedro suelen ser rugosas, las de otras formas suelen ser lisas y brillantes. Funde con dificultad y es poco vulnerable a los ácidos comunes, pero el ácido sulfúrico, en caliente, la descompone desprendiendo de ella ácido fluorhídrico.

 Fórmula química: CaF2

 Clase: Haluros

 Etimología: del latín "fluere" que significa fluir, debido a que fundía con más facilidad que ciertas gemas con la que se la confundía.

 Estructura: empaquetamiento cúbico compacto (FCC) de átomos de Ca, en el que los átomos de F ocupan todos los huecos tetraédricos.

 Propiedades físicas:

 Color: muy variado, siendo los más comunes el verde, el amarillo, el anaranjado y el violáceo.

 Raya: blanca.

 Brillo: vítreo.

 Dureza: 4

 Densidad: 3,18 g/cm3

 Óptica: Isótropo, con índice de refracción de 1,433.

 Otras: Fluorescencia y fosforescencia de algunos ejemplares

 Química: contiene el 51,3% de calcio y el 48,7% de flúor. El calcio puede ser sustituido por ytrio y cesio. Las fluoritas violetas contienen cantidades

Figura 1

apreciables de estroncio, mientras que las verdes samario. La luminiscencia violeta se considera causada por pequeñas cantidades de europio y las de luz amarillenta por ytrio.

 Usos

 Principalmente para producción de ácido fluorhídrico.

 Para la fundición de acero.

 Se usa en grandes cantidades en la producción de esmalte y de vidrio translúcido; los cristales perfectos se utilizan en la fabricación de lentes apocromáticas.

 En la fabricación de fibras de vidrio y de vidrio ópalo

 Producción de otros productos fluorados, entre ellos el fluoruro de aluminio del que se obtiene el aluminio metálico.

 También usada en la industria del cemento para incorporar otros materiales al clinker y en la fabricación de abrasivos y artículos de soldadura.

ÁCIDO FLUORHÍDRICO

En estado líquido, se forman agregados debido a puentes de hidrógeno (parecido a lo que ocurre en el agua) lo que explica su punto de ebullición elevado (19,5 °C) comparándolo con el clorhídrico (HCl) de -85,05 °C. Es un líquido volátil en condiciones normales de presión y temperatura (CNPT) que, al diluirlo en agua, forma una solución extremadamente corrosiva. Con una dilución de un mol de ácido en mil litros de agua, la mitad del ácido está disociada. A la temperatura ordinaria, los fluoruros alcalinos no se hallan sensiblemente hidrolizados pero sí a elevada temperatura.

Por otro lado, el gas fluorhídrico convierte en fluoruros anhidros muchas sales de los otros halógenos, y descompone también los nitratos de potasio, bario, plomo, etc. Ennegrece el papel, la madera, el corcho pero no ataca a la parafina ni al azufre, sólo lentamente al celuloide. La solución acuosa disuelve los metales, a excepción del plomo, oro y los del grupo del platino. Como gas, ataca también al vidrio.

Es una sustancia volátil, tóxica, altamente corrosiva y miscible con agua. La concentración máxima permitida en los lugares de trabajo es 2 ppm. En la piel produce quemaduras muy dolorosas que se curan muy mal debido a que el calcio necesario en el proceso de curación precipita con los fluoruros como fluoruro cálcico (CaF2). En caso de quemaduras con fluorhídrico se recomienda lavar con abundante agua y tratar como primera medida con un gel de gluconato de calcio (que debe estar disponible en todos los lugares donde haya o se maneje esta sustancia), en su defecto, se debe utilizar una disolución de lactato cálcico o citrato cálcico o leche. Si se aspiran los vapores, se aplica oxígeno por máscara (se desaconseja por irritantes otros materiales), controlando el nivel de conciencia. Para salpicaduras en los ojos, sólo tratar con solución fisiológica estéril en muy abundante cantidad; al igual que la respiración, se desaconseja por irritante sustancias basadas en compuestos cálcicos. En absolutamente todos los casos, se debe tratar en forma médica avanzada luego de prestar los primeros auxilios.

No debe ponerse en contacto con elementos de vidrio ya que puede corroerlo, por esto se manipula utilizando material de plástico o de plomo porque ataca el silicato del vidrio formando tetrafluoruro de silicio (SiF4) o ácido hexafluorosilicato (H2SiF6).

Datos fisicoquímicos

o LD50: 180 mg/kg

o Peso molecular: 20,01 g/mol

o Estado de agregación: Gas

o Densidad: 1,2288 g/cm3

o Solubilidad: >70 g/100 ml agua (20 °C, 293 K)

o Punto de fusión: -83,5 °C (190 K)

o Punto de ebullición: 19,5 °C (293 K)

o Acidez (pKa): 3,15

o Forma molecular: lineal plana

o Momento dipolar: 1,98

Aplicaciones

o En química orgánica e inorgánica, para obtención de compuestos orgánicos fluorados. En química orgánica se utiliza para fluorinar polímeros dando fluorocarbonos;

o base para la producción de fluoroboratos, criolita, fluoruros, ácidos fluorados;

o se utiliza en la refinación del petróleo. En la industria petroquímica se usa como catalizador para la producción de gasolina en alto octanaje en la alquilación;

o para obtener criolita (Na3AlF6) artificial que se emplea en la obtención del aluminio, también se utiliza para la síntesis del UF6, que es utilizado para separar isótopos del uranio;

o en la industria nuclear se utiliza para la manufactura y reprocesamiento de los elementos combustibles;

o a veces, como disolvente;

o en la industria y preparación de vidrio o cristal en el tallado y grabado del mismo, también se utiliza ampliamente para opacar el vidrio;

o en mantenimiento se utiliza como limpiador y abrillantador de aluminio y acero inoxidable, en el tratamiento del titanio, la purificación de cuarzo y en el terminado de metales;

o en estudios petrográficos de rocas graníticas, es utilizado en estado puro para atacar con sus vapores los silicatos que componen la roca, para luego de un suave lavado con agua destilada ser cubierto con cobalto-nitrito-de sodio el cual pinta selectivamente de un color amarillo intenso los feldespatos de potasio, que luego podrán ser distinguidos de los feldespatos plagioclasa en base a su color y de esta manera se podrá clasificar la roca ígnea.

Proceso de obtención

Para obtenerlo en el laboratorio se calienta fluorita con ácido sulfúrico concentrado en un dispositivo de plomo y se recibe el ácido en un condensador enfriado, también de plomo.

H2SO4 + CaF 2 CaSO4 + 2 HF

El ácido así obtenido contiene generalmente como impureza ácido sulfúrico, ácido sulfuroso, ácido fluorsilícico, calcio y plomo. Para la obtención de ácido puro, y especialmente en ácido anhídrido, se convierte el ácido fluorhídrico

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