Lexikon Flusssäure

Flusssäure, auch Fluorwasserstoffsäure genannt (zur Namensgebung siehe Fluorit), ist die wässrige Lösung von Fluorwasserstoff (HF). Flusssäure ist eine farblose, stechend riechende Flüssigkeit. Sie greift Glas stark an (Glasätzen) und wirkt stark ätzend auf die Haut, die Schleimhäute und die Bindehaut der Augen. Eine Lösung von 38,2 % HF in Wasser bildet ein azeotrop siedendes Gemisch mit einem Siedepunkt von 112 °C. Flusssäure wird, abhängig von der Konzentration, entweder in Kunststoff-Behältern oder in Edelstahl-Behältern aufbewahrt.

Gewinnung und Darstellung

In der Technik wird zunächst Fluorwasserstoffgas durch Erhitzen von Calciumfluorid mit konzentrierter Schwefelsäure erzeugt:

<math>\mathrm{CaF_2 + H_2SO_4 \longrightarrow 2 \ HF + CaSO_4}</math>

Anschließend erhält man durch Einleiten des Fluorwasserstoffs in Wasser Flusssäure:

<math>\mathrm{HF + H_2O \longrightarrow \ F^- + H_3O^+}</math>

Eigenschaften

Fluorwasserstoff ist im Vergleich zu den anderen Halogenwasserstoffen eine schwache Säure (pK_s = 3,19). Flusssäure greift Gold und Platin nicht an, jedoch Tantal. Silber, Kupfer und Blei werden nur schwach angegriffen. Flusssäure ist die einzige Säure, die Quarz unter Bildung von Siliciumtetrafluorid oder Hexafluoridokieselsäure aufzulösen vermag.

<math>\mathrm{SiO_2 \ + \ 4 \ HF \longrightarrow SiF_4 \ + \ 2 \ H_2O}</math>

Verwendung

Flusssäure wird zum Ätzen von Glas und Metallen eingesetzt. Glas kann sowohl mattiert, als auch blank geätzt werden. In der Glasmalerei werden mit Hilfe von Flusssäure gezielt Farbschichten von einem Glasträger entfernt, z. B. bei Überfangglas, welches einen weißen oder durchsichtigen Träger besitzt mit einer dünnen Schicht farbigen Glases darauf, oder bei Glas, welches mit Glasfarben bemalt wurde.

Sie ist das am häufigsten verwendete Ätzmittel in der Halbleiterproduktion, wo sie unter anderem zur Entfernung von Siliciumdioxid verwendet wird. Daneben wird es auch in der Galvanik und zum Auflösen von Quarzkrusten auf Fluoriten verwendet. Dabei bleibt der Fluorit unangetastet. In den Geowissenschaften wird Flusssäure in der Analytik verwendet, um Silikate in Lösung zu bringen.

Ein weiteres Anwendungsgebiet findet Flusssäure bei der Veredelung von Benzinen nach dem sogenannten Alkylierungsverfahren. Mit HF als Katalysator lassen sich dabei hochoktanige Kraftstoffe herstellen. Ebenso wird HF in der Uran-Anreicherung benötigt. Flusssäure findet des Weiteren in der Erdölindustrie Verwendung, wo es in Verbindung mit Salzsäure oder organischen Säuren zur Stimulation von Sandsteinformationen eingesetzt wird. Dabei löst Flusssäure nicht den Sandstein selbst, sondern produktionshemmende Lehmpartikel.

In hochwertigen Zahnpflegeprodukten sind Aminfluoride enthalten, die durch die Reaktion von Aminen mit Flusssäure gebildet werden. Eine 10 % wässrige Fluorwasserstofflösung findet Verwendung als Rostentferner für Textilien.^[5]

Biologische Bedeutung

Flusssäure ist ein starkes Kontaktgift. Die Gefährlichkeit wird dadurch noch erhöht, dass sie wegen der hohen Lipid-Löslichkeit sofort von der Haut resorbiert wird. Dadurch ist eine Verätzung tieferer Gewebeschichten und sogar der Knochen möglich, ohne dass die Haut äußerlich sichtbar verletzt ist. Durch Unterspritzen des geschädigten Gewebes mit Calciumgluconat-Lösung kann einem tieferen Eindringen entgegengewirkt werden.

Eine handtellergroße Verätzung wirkt bei 40 % Flusssäure bereits in aller Regel durch resorptive Giftwirkung tödlich. Besonders gefährlich hierbei ist, dass eine Schmerzwirkung (die warnend wirken würde) oft erst mit einer Verzögerung von mehreren Stunden auftritt. Schmerzstillende Mittel, selbst Betäubungsmittel wie Morphin und Fentanyl, sind hierbei fast wirkungslos.

Neben der ätzenden Wirkung trägt zur Gefährlichkeit von Flusssäure die biologische Wirkung wesentlich bei, da die Fluoridionen den Calcium- und Magnesiumstoffwechsel blockieren und wichtige Enzyme hemmen. Dies führt zu akut bedrohlichen Stoffwechselstörungen, welche unter multiplem Organversagen tödlich verlaufen können.^[6] Flusssäure schädigt auch das Nervensystem.

Einzelnachweise

↑ ^a ^b ^c ^d Eintrag zu Fluorwasserstoffsäure in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 11. Januar 2008 (JavaScript erforderlich).
↑ ^a ^b Holleman, Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 102. Auflage, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 449.
↑ Datenblatt Flusssäure bei Merck, abgerufen am 19. Januar 2011.
↑ ^a ^b Eintrag zu CAS-Nr. 7664-39-3 im European chemical Substances Information System ESIS (ergänzender Eintrag)
↑ Burnus Rostentferner: Produktbeschreibung (PDF).
↑ Betriebsanweisung nach § 20 GefStoffV Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg: Fluorwasserstoffsäure (Flusssäure) Abgerufen am 18. Januar 2012

Weblinks

Commons: Hydrogen fluoride – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Halogenwasserstoffe und zugehörige Säuren

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