Химия и Химики № 3 2012. Плавиковая кислота и стекло

Плавиковая кислота и стекло

Силикатное стекло - довольно устойчивый в химическом отношении материал. Если не считать щелочей, из распространенных реактивов на него действуют только фтористоводородная (плавиковая) и фосфорная кислоты. Последняя действует на стекло сравнительно слабо (комнатная температура), поэтому фосфорную кислоту нередко хранят в стеклянных бутылках. Зато растворение стекла в плавиковой кислоте - общеизвестный факт.

Фтористоводородная кислота реагирует с диоксидом кремния, образуя тетрафторид кремния, который дает с избытком плавиковой кислоты гексафторкремниевую кислоту.

SiO₂ + 4HF = SiF₄ + 2H₂O
SiF₄ + 2HF = H₂SiF₆

И первая, и вторая реакция обратимы, кроме того, силикатное стекло содержит не только диоксид кремния: в его состав входят оксиды металлов, в частности - натрия. Последний образует с гексафторкремниевой кислотой сравнительно малорастворимую соль - гексафторсиликат натрия Na₂SiF₆.

Сразу же отметим, что плавиковая кислота оставляет на коже глубокие, болезненные и долго не заживающие ожоги. Попадание на кожу небольших количеств соляной, серной или азотной кислот (кроме дымящей), как правило, обходится без серьезных последствий. Если кислоту вовремя удалить, в большинстве случаев не возникает даже ожога. Но с плавиковой кислотой шутки плохи. Опасность представляет не только жидкая фтористоводородная кислота, но и ее пары (в том числе - для кожи). Поэтому работать с плавиковой кислотой следует в защитных перчатках и под вытяжкой. Причем необходимо заранее убедиться, что в перчатках нет дырок. С теорией разобрались, теперь перейдем к практике.

В нашем распоряжении была пластиковая бутылка с 40% плавиковой кислотой. Около 20 мл кислоты налили в полипропиленовый стаканчик. Сразу же стало заметно, что кислота дымит на воздухе, хотя и слабее, чем концентрированная соляная. Когда в стаканчик внесли сухую универсальную индикаторную бумажку, она сразу же стала розовой - под действием паров фтороводорода. От контакта с самой кислотой бумажка стала красной (по шкале сравнения это соответствовало рН=0).

Кислоту вылили в аптечную бутылочку из бесцветного стекла со сравнительно толстыми стенками. Бутылочку закрыли резиновой пробкой. Сразу же стекло над кислотой стало матовым, а сама кислота вскоре стала бело-мутной. Стало видно, что в бутылочке образовался белый осадок, который частично прилип к стенкам, частично был взвешен в жидкости. Дно бутылочки нагрелось примерно до 80-100°С. В то же время, выделения газа не наблюдалось.

На следующий день белый осадок осел на дно, над ним была бесцветная жидкость. При внесении универсальной индикаторной бумажки в пространство над жидкостью, бумажка больше не меняла свой цвет, но при контакте с самой жидкостью она становилась красной.

Видимо, осадок представлял собой гексафторсиликат натрия. В любом случае, при действии большого количества воды осадок полностью растворялся (как и налет на стекле). Бутылочка, показанная на фотографиях, уже один раз обрабатывалась плавиковой кислотой (предыдущий эксперимент прошел аналогично, но видеоролик получился нечетким). После двух обработок плавиковой кислотой нижняя часть бутылки потеряла слой стекла толщиной примерно в миллиметр. Верхняя часть бутылки частично стала матовой.

Смотреть Видео (95 Мб, .avi )