हाइड्रोजिन फ्लोराइड (फ्लोराने)

हाइड्रोजिन फ्लोराइड (फ्लोराने) एक अकार्बनिक यौगिक है जिसका रासायनिक सूत्र एचएफ (HF) है। यह रंगहीन गैस या तरल फ्लोरीन का प्रमुख औद्योगिक स्रोत है, जिसे अक्सर जलीय घोल के रूप में हाइड्रोफ्लोरिक एसिड कहा जाता है। यह फार्मास्यूटिकल्स और पॉलिमर सहित कई महत्वपूर्ण यौगिकों की तैयारी में एक महत्वपूर्ण फीडस्टॉक है, उदा: पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन (पीटीएफई)। HF व्यापक रूप से पेट्रोकेमिकल उद्योग में सुपरसिड्स के एक घटक के रूप में उपयोग किया जाता है। हाइड्रोजन फ्लोराइड लगभग कमरे के तापमान पर उबलता है, अन्य हाइड्रोजन हलाइड्स की तुलना में बहुत अधिक है।

हाइड्रोजन फ्लोराइड एक अत्यंत खतरनाक गैस है, जो नमी के संपर्क में आने पर संक्षारक और मर्मज्ञ हाइड्रोफ्लोरिक एसिड बनाती है। कॉर्निया के तेजी से नष्ट होने से गैस अंधापन भी उत्पन्न कर सकती है।

इतिहास
वर्ष 1771 में कार्ल विल्हेम शेले ने बड़ी मात्रा में हाइड्रोफ्लोरिक एसिड, एक जलीय घोल तैयार किया, हालांकि हाइड्रोफ्लोरिक एसिड तब से पहले कांच उद्योग में जाना जाता था। फ्रांसीसी रसायनज्ञ एडमंड फ्रेमी (1814-1894) को फ्लोरीन को अलग करने की प्रयास करते हुए हाइड्रोजन फ्लोराइड (HF) की खोज का श्रेय दिया जाता है।

संरचना और प्रतिक्रियाएं


HF गैस-चरण में द्विपरमाणुक है। तरल के रूप में, HF अपेक्षाकृत सशक्त हाइड्रोजन बंधन बनाता है, इसलिए इसका अपेक्षाकृत उच्च क्वथनांक होता है। ठोस HF में HF अणुओं की टेढ़ी-मेढ़ी शृंखलाएं होती हैं। HF अणु, 95 बजे की लंबाई के एक छोटे सहसंयोजक एच-एफ बंधन के साथ, समीप वाले अणुओं से 155 बजे इंटरमॉलिक्यूलर HF दूरी से जुड़े होते हैं। तरल HF में HF अणुओं की श्रृंखलाएं भी होती हैं, लेकिन श्रृंखलाएं छोटी होती हैं, जिनमें औसतन केवल पांच या छह अणु होते हैं।

अन्य हाइड्रोजन हैलाइड्स के साथ तुलना
भारी हाइड्रोजन हलाइड्स के विपरीत, हाइड्रोजन फ्लोराइड 20 °C से नीचे नहीं उबलता है, जो −85 °C (−120 °F) और −35 °C (−30 °F) के बीच उबालता है।  HF अणुओं के बीच यह हाइड्रोजन बंधन तरल चरण में उच्च श्यानता और गैस चरण में अपेक्षा से कम दबाव को जन्म देता है।

जलीय घोल
HF पानी के साथ मिश्रणीय है (किसी भी अनुपात में घुल जाता है)। इसके विपरीत, अन्य हाइड्रोजन हैलाइड्स पानी में घुलनशीलता को सीमित करते हैं। हाइड्रोजन फ्लोराइड m.p.−40 °C (−40 °F) के साथ एक मोनोहाइड्रेट HF.H2O बनाता है, जो शुद्ध HF के गलनांक से 44 °C (79 °F) ऊपर है।

HF के जलीय विलयन को हाइड्रोफ्लोरिक अम्ल कहते हैं। तनु होने पर, हाइड्रोफ्लोरिक एसिड हाइड्रोजन-बंधित आयन जोड़े [H3O+·F−] के गठन के कारण, अन्य हाइड्रोहालिक एसिड के विपरीत, एक कमजोर एसिड की तरह व्यवहार करता है। हालांकि केंद्रित समाधान मजबूत एसिड होते हैं, क्योंकि आयन जोड़े के बजाय बिफ्लोराइड आयन प्रमुख हैं। तरल निर्जल HF में, स्व-आयनीकरण होता है


 * 3 HF <-> H2F+ + HF2-

जो एक अत्यंत अम्लीय तरल बनाता है ($H_{0}$$= −15.1$).

लुईस एसिड के साथ प्रतिक्रिया
पानी की तरह, HF एक कमजोर क्षार के रूप में कार्य कर सकता है, सुपर एसिड देने के लिए लुईस एसिड के साथ प्रतिक्रिया करता है। ऐंटीमनी पेंटाफ्लोराइड (SbF5) के साथ -21 का हैमेट अम्लता कार्य (H0) प्राप्त किया जाता है, जिससे फ्लोरोएंटिमोनिक एसिड बनता है।

उत्पादन
हाइड्रोजन फ्लोराइड प्रायः सल्फ्यूरिक एसिड और खनिज फ्लोराइट के शुद्ध ग्रेड के बीच प्रतिक्रिया से उत्पन्न होता है:


 * CaF2 + H2SO4 -> 2 HF + CaSO4

निर्मित HF का लगभग 20% उर्वरक उत्पादन का प्रतिफल है, जो हेक्साफ्लोरोसिलिक एसिड उत्पन्न करता है। इस एसिड को HF को ऊष्मीय रूप से और हाइड्रोलिसिस द्वारा जारी करने के लिए अवक्रमित किया जा सकता है:


 * H2SiF6 -> 2 HF + SiF4
 * SiF4 + 2 H2O -> 4 HF + SiO2

प्रयोग करें
सामान्य तौर पर, निर्जल हाइड्रोजन फ्लोराइड अपने जलीय घोल, हाइड्रोफ्लोरिक एसिड की तुलना में औद्योगिक रूप से अधिक सामान्य है। इसका मुख्य उपयोग, एक टन भार के आधार पर, ऑर्गोफ्लोरीन यौगिकों के अग्रदूत के रूप में और एल्यूमीनियम के इलेक्ट्रोलिसिस के लिए क्रायोलाइट के अग्रदूत के रूप में होता है।

ऑर्गनोफ्लोरीन यौगिकों का अग्रदूत
HF क्लोरोकार्बन के साथ प्रतिक्रिया करके फ्लोरोकार्बन देता है। इस प्रतिक्रिया का महत्वपूर्ण अनुप्रयोग टेफ्लॉन के पूर्ववर्ती टेट्रफ्लुओरोएथिलीन (टीएफई) का उत्पादन है। क्लोरोडिफ्लोरोमीथेन (R-22) का उत्पादन करने के लिए HF द्वारा क्लोरोफॉर्म का फ्लोरिनेशन किया जाता है:


 * CHCl3 + 2 HF -> CHClF2 + 2 HCl

क्लोरोडिफ्लोरोमीथेन (550-750 डिग्री सेल्सियस पर) के पायरोलिसिस से टीएफई प्राप्त होता है।

HF कार्बनिक यौगिकों के इलेक्ट्रोकेमिकल फ्लोरिनेशन में एक प्रतिक्रियाशील विलायक है। इस दृष्टिकोण में, HF एक हाइड्रोकार्बन की उपस्थिति में ऑक्सीकृत होता है और फ्लोरीन C-H बॉन्ड को कार्बन-फ्लोरीन बॉन्ड, C-F बॉन्ड से बदल देता है। परफ्लुओरीनटेड कार्बोक्जिलिक एसिड और सल्फोनिक एसिड इस तरह से उत्पादित होते हैं। उत्प्रेरक के रूप में पारा का उपयोग करके एसिटिलीन में HF जोड़कर 1,1-डिफ्लुओरोइथेन का उत्पादन किया जाता है। :

HC\tCH + 2 HF -> CH3CHF2

इस प्रक्रिया में मध्यवर्ती विनील फ्लोराइड या फ्लोरोएथिलीन है, जो पॉलीविनाइल फ्लोराइड के मोनोमेरिक पूर्वगामी हैं।

धातु फ्लोराइड्स और फ्लोरीन के अग्रदूत
अल्युमीनियम का इलेक्ट्रोविनिंग पिघले हुए क्रायोलाइट में एल्यूमीनियम फ्लोराइड के इलेक्ट्रोलिसिस पर निर्भर करता है। उत्पादित Al के प्रति टन कई किलोग्राम HF की खपत होती है। यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड सहित HF का उपयोग करके अन्य धातु फ्लोराइड्स का उत्पादन किया जाता है।

HF और पोटेशियम बिफ्लोराइड के समाधान के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा HF मौलिक फ्लोरीन, F2 का अग्रदूत है। पोटेशियम बिफ्लोराइड की आवश्यकता है क्योंकि निर्जल HF बिजली का संचालन नहीं करता है। सालाना कई हज़ार टन F2 का उत्पादन होता है।

उत्प्रेरक
HF रिफाइनरियों में एलकइलेशन प्रक्रियाओं में उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है। इसका उपयोग दुनिया में अधिकांश स्थापित रैखिक अल्काइल बेंजीन उत्पादन सुविधाओं में किया जाता है। इस प्रक्रिया में एन-पैराफिन का ओलेफिन में डीहाइड्रोजनीकरण और उत्प्रेरक के रूप में HF का उपयोग करके बेंजीन के साथ बाद की प्रतिक्रिया सम्मिलित है। उदाहरण के लिए, तेल रिफाइनरियों में उच्च-ऑक्टेन पेट्रोल (गैसोलीन) का एक घटक "अल्काइलेट", अल्काइलेशन इकाइयों में उत्पन्न होता है, जो C3 और C4 ओलेफ़िन और आइसो-ब्यूटेन को मिलाता है।

विलायक
हाइड्रोजन फ्लोराइड एक उत्कृष्ट विलायक है। हाइड्रोजन बॉन्डिंग में भाग लेने के लिए HF की क्षमता को दर्शाते हुए, यहां तक ​​कि प्रोटीन और कार्बोहाइड्रेट भी HF में घुल जाते हैं और इससे पुनर्प्राप्त किया जा सकता है। इसके विपरीत, अधिकांश गैर-फ्लोराइड अकार्बनिक रसायन घुलने के बदले HF के साथ प्रतिक्रिया करते हैं।

स्वास्थ्य प्रभाव
हाइड्रोजन फ्लोराइड अत्यधिक संक्षारक और एक शक्तिशाली संपर्क विष है। एक्सपोजर के लिए तत्काल चिकित्सा की आवश्यकता होती है। यह कॉर्निया को तेजी से नष्ट कर अंधापन पैदा कर सकता है। उच्च स्तर पर हाइड्रोजन फ्लोराइड में सांस लेने या त्वचा के संपर्क के संयोजन में कार्डियैक डिस्रेथमिया या पल्मोनरी एडिमा (फेफड़ों में तरल पदार्थ का निर्माण) से मृत्यु हो सकती है।

बाहरी संबंध

 * Fluorides, Hydrogen Fluoride, and Fluorine at ATSDR. Retrieved September 30, 2019
 * CDC - NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards
 * Hydrogen Fluoride Fact Sheet at Toxics Use Reduction Institute