神奇的氫氟酸

神奇的氫氟酸（Hydrofluoric Acid）
臺北市立第一女子高級中學二年級陳怡潔/臺北市立第一女子高級中學化學科詹莉芬老師修改/國立臺灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

氫氟酸的基本性質

氟化氫（Hydrogen fluoride），化學式為HF，實驗室可以由氟石(CaF₂)與濃硫酸混合加熱至250℃，利用蒸餾法收集沸點較低的HF(g)，HF(g)是無色、有劇毒、強腐蝕性氣體。加水之後即成為氫氟酸HF（aq）。

反應式如下：
2CaF₂(s)＋H₂SO₄ 2HF(g)＋CaSO₄(s)

氫氟酸在水中的解離度不大，是一種弱酸
HF(aq)→H＋(aq)+F^－(aq)  Ka≒7×10^－4
但是當濃度很高濃度時，氫氟酸產生下列反應：
2HF(aq)→H＋(aq) ＋[FHF]^－(aq)
[FHF]－內具有特殊的氫鍵，有利於平衡向右，使得氫氟酸搖身一變成為強酸。

氫氟酸應用

1.溶解玻璃

氟是人類已知活性最大的元素，它會和Si及SiO2可形成極強的Si-F化學鍵，反應過程如下：

SiO₂+4HF→SiF4(g)↑＋2H₂O
SiO₂+6HF→H₂[SiF₆](aq)＋2H₂O

因為這一項特性，氫氟酸常用於加工玻璃。首先，在玻璃上抹上一層石蠟，再用刀子劃破蠟層，塗上氫氟酸，待一段時間的作用後，洗去殘餘的氫氟酸和蠟質，便大功告成。舉凡實驗室燒杯的刻度、玻璃窗的花紋，都是這樣產生的。

也因此氫氟酸是唯一不可存放於玻璃容器中的酸，必須貯存在塑膠容器中(譬如聚四氯乙烯、聚乙烯材料)。

2.工業應用

氫氟酸具有很好的溶解氧化物，使得氫氟酸的應用十分廣泛，小至家庭除銹劑、光亮劑的成份，大至製陶業、大理石洗滌、鋼鐵除鏽等用途。

氫氟酸具有很好的腐蝕二氧化矽或矽元素的能力，半導體工業使用它來去除矽表面的氧化物，利用浸蝕、清洗、刻劃等方法標記製作各式各樣的矽晶片，可說是現代半導體工業中非常重要的危險物品。

氫氟酸可做為將丁烯或丙烯烷基重組為異丁烷的催化劑，只要在0-30℃的條件，氫氟酸提供H＋與烯類反應形成高活性的碳陽離子(carbocations)，烷基結構就重組形成異丁烷，此反應設計的好處是反應物和催化劑屬於兩相，方便產物之分離，且由於低溫進行，不易有其他副反應發生，使得此反應之轉化率很高。

氫氟酸灼傷中毒-傳說中的化骨水

一般人體可能接觸到的氫氟酸，屬於低濃度的弱酸，對皮膚刺激性較低，導致患者在初期症狀不明顯，容易延誤治療。氟化氫灼傷中毒症狀有以下幾點：

體表組織腐蝕性傷害，包括皮膚表面灼傷、紅腫，針刺痛感，甚長水泡。

由於解離出來的F－很小，對皮膚組織有高度穿透性，很容易穿過細胞膜到達組織深部，與體內血液中的鈣、鎂等陽離子結合，產生不可溶的氟化鈣或氟化鎂等鹽類沈澱物或生理電解質不平衡，甚至造成骨骼脫鈣，威力如同武俠小說中的「化骨水」

氫氟酸會抑制細胞膜上控制鈉、鉀幫浦的腺核甘三磷酸脢（ATPase），引起大量鉀離子流到細胞外。如此不僅造成局部疼痛、血鉀上升，還可能干擾神經傳導及心臟收縮，而產生致命的心律不整及心跳停止。此乃氫氟酸灼傷最可怕的併發症。

參考資料
http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E6%B0%A2%E9%94%AE(氫鍵)
http://tw.knowledge.yahoo.com/question/question?qid=1306051502593(HF是強酸)
http://www.pcc.vghtpe.gov.tw/old/docms/41002.htm
http://subject.skhlkyss.edu.hk/chem/reading_fluorine.htm
http://www.tahsda.org.tw/article/news.php?id=3&name=plastic
http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E6%B0%A2%E6%B0%9F%E9%85%B8