Ácido fluorídrico: O que é, Usos, Características, e Aplicações

POR Pedro Coelho

Publicado: sexta-feira, 21 de julho de 2023

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O ácido fluorídrico é uma solução de fluoreto de hidrogênio (HF) em água, que é incolor, ácido e altamente corrosivo. Na forma gás e líquido, ele é extremamente tóxico e corrosivo. Como o mais leve dos haletos de hidrogênio, ele tem um ponto de ebulição surpreendentemente alto, maior até do que o iodeto de hidrogênio.

A razão disso é a forte eletronegatividade do átomo de flúor, que faz com que os átomos de hidrogênio e flúor formem ligações de hidrogênio na fase líquida. Os outros haletos de hidrogênio são conectados por forças de van der Waals muito mais fracas.

Na sua forma liquida, ele é um ácido fraco, com um pKa de 3,17, novamente em contraste com os outros haletos de hidrogênio, que são completamente ionizados em solução. Apesar de ser considerado “fraco”, não há nada de fraco nas outras propriedades desse ácido. Como gás, líquido ou em solução, é extremamente agressivo para uma ampla gama de substâncias, incluindo a maioria dos metais, vidro e outras formas de sílica e tecidos animais e vegetais.

Descoberta e importância desse ácido

O fluoreto de hidrogênio foi verdadeiramente descoberto pelo químico francês Edmond Frémy em meados do século XIX, embora as soluções desse ácido já fossem conhecidas e usadas pelo menos 100 anos antes da descoberta de sua composição.

A principal fonte desse composto hoje é o mineral fluorita (fluoreto de cálcio), que é tratado com ácido sulfúrico para formar o gás HF. Quantidades significativas de HF também são obtidas como um subproduto da fabricação de fertilizante fosfatado a partir do mineral apatita, que contém íon fluoreto, bem como fosfato.

A síntese de quase todos os produtos químicos comerciais contendo flúor começa com HF. Estes incluem inorgânicos, como flúor molecular (F₂ ), criolita (Na₃ AlF₆) para produção de alumínio e uma ampla gama de fluoretos metálicos; e orgânicos tão diversos como polímeros (por exemplo, politetrafluoretileno ou Teflon), refrigerantes clorofluorcarbonos e substâncias perfluoralquiladas (PFAS), que atualmente estão nos noticiários como notórios contaminantes ambientais.

Usos do ácido fluorídrico na industria

O ácido fluorídrico (fluoreto de hidrogênio) tem uma ampla gama de usos na indústria química. É essencial na produção de diversos produtos, como refrigerantes, herbicidas, produtos farmacêuticos, gasolina de alta octanagem, alumínio, plásticos, componentes elétricos e lâmpadas fluorescentes.

Uma aplicação importante é na produção de produtos químicos fluorcarbonados, como hidrofluorcarbonetos, hidrofluorclorocarbonetos e fluoropolímeros, que são amplamente utilizados como refrigerantes, especialmente como alternativa não clorada aos clorofluorcarbonos prejudiciais à camada de ozônio.

O fluoreto de hidrogênio também é empregado no refino de petróleo como catalisador no processo de alquilação do petróleo, que aumenta sua octanagem. Na produção de produtos químicos de urânio, ele é usado para converter o óxido de urânio em UF4 antes da posterior fluoração em UF6.

Além disso, o ácido fluorídrico aquoso é utilizado em diversas aplicações, como decapagem de aço inoxidável, gravação em vidro, revestimentos de metal, extração de metais exóticos e purificação de quartzo.

Esse ácido também pode ser usado em alguns produtos odontológicos e até mesmo adicionado no tratamento de água do abastecimento público de água potável, devido ao efeito benéfico do flúor na prevenção de cáries dentárias em baixas concentrações.

Um dos usos mais moderno desse ácido é em lasers químicos. George Claude Pimentel, da Universidade da Califórnia, em Berkeley, um pioneiro na área, desenvolveu dezenas de lasers infravermelhos baseados em reações químicas, incluindo alguns que usam a reação de flúor e hidrogênio para formar HF. Os lasers HF emitem luz infravermelha na faixa de comprimento de onda de 2,7–2,9 µm; se o hidrogênio for substituído por deutério, o comprimento de onda aumenta para ≈3,8 µm.

O ácido fluorídrico desempenha um papel crucial na indústria, sendo fundamental para a produção de diversos produtos químicos e materiais que utilizamos diariamente, além de ter aplicações importantes na indústria de petróleo e em processos de purificação e gravação.

Diferença entre ácido fluorídrico e ácido clorídrico

O ácido fluorídrico é fluoreto de hidrogênio em água. É um ácido fraco e pode formar pontes de hidrogênio. O ácido clorídrico é cloreto de hidrogênio aquoso. É um ácido forte e não pode formar pontes de hidrogênio. Esta é a principal diferença entre o ácido fluorídrico e o ácido clorídrico.

Além disso, a molécula de ácido fluorídrico possui um íon fluoreto, enquanto a molécula de ácido clorídrico possui um íon cloreto. No entanto, ambos são ácidos hidrohálicos que possuem um átomo de hidrogênio ligado a um halogênio. Além disso, o ácido fluorídrico é o único ácido fraco entre outros ácidos hidrohálicos.

Risco de exposição e medidas de segurança

O ácido fluorídrico é uma substância química altamente corrosiva e tóxica, sendo essencial compreender suas fontes de exposição potencial, os riscos para a saúde e os cuidados necessários para seu manuseio seguro.

As fontes de exposição ao ácido fluorídrico incluem a população em geral, que pode estar exposta através do consumo de água potável, alimentos e dentifrícios fluoretados. Além disso, os fluoretos estão presentes naturalmente em rochas, solo, ar, plantas e animais, provenientes de atividades vulcânicas e ressuspensão do solo pelo vento. A queima de carvão em usinas elétricas é a maior fonte de emissões antropogênicas de HF. No ambiente de trabalho, os trabalhadores podem ser expostos por inalação ou contato direto com o ácido durante atividades industriais, como produção de alumínio, fertilizantes fosfatados, aço, indústria química e incineração de resíduos.

Os riscos para a saúde associados ao ácido fluorídrico são significativos. A ingestão de pequenas quantidades pode levar ao endurecimento dos ossos, enquanto a exposição por inalação ou contato com a pele pode causar queimaduras graves e irritação do trato respiratório, podendo ser fatal. O ácido fluorídrico é altamente corrosivo e pode atacar metais, vidro, concreto, borracha e materiais orgânicos. É um irritante para a pele, olhos e membranas mucosas, podendo causar danos graves às estruturas oculares, incluindo a possibilidade de perfuração global do olho. Nos tecidos respiratórios, pode causar irritação, edema, broncoespasmo e obstrução das vias aéreas, podendo levar a uma pneumonite hemorrágica.

Devido aos riscos à saúde e ao meio ambiente, é fundamental adotar medidas de segurança rigorosas ao lidar com ácido fluorídrico. Os trabalhadores devem usar equipamentos de proteção individual adequados, como luvas, óculos de segurança e roupas protetoras. Em ambientes industriais, é importante ter sistemas de ventilação eficientes para reduzir a exposição por inalação. O armazenamento seguro, o manuseio cuidadoso e a disposição adequada de resíduos contendo esse ácido são cruciais para evitar acidentes e minimizar os impactos ambientais.

Além disso, também é necessário fornecer treinamento adequado aos trabalhadores sobre os perigos do ácido fluorídrico e ações de resposta a emergências. O monitoramento regular da exposição ao HF no ambiente de trabalho é uma prática recomendada para garantir a proteção dos funcionários.

Referências

• https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Hydrofluoric-Acid#section=Skin-Eye-and-Respiratory-Irritations (acessado em 20/07/2023 as 17:12)
• https://www.acs.org/molecule-of-the-week/archive/h/hydrogen-fluoride.html (acessado em 20/07/2023 as 17:19)
• https://www.epa.gov/sites/default/files/2016-10/documents/hydrogen-fluoride.pdf (acessado em 20/07/2023 as 17:31)
• https://www.redalyc.org/pdf/4995/499550300004.pdf acessado em 20/07/2023 as 17:58)
• https://www.differencebetween.com/difference-between-hydrofluoric-acid-and-hydrochloric-acid/ (acessado em 20/07/2023 as 17:49)

Sobre o autor

Olá meu nome é Pedro Coelho, eu sou engenheiro químico, engenheiro de segurança do trabalho e Green Belt em Lean Six Sigma. Além disso, também sou estudante de engenharia civil, e em parte de minhas horas vagas me dedico a escrever artigos aqui no ENGQUIMICASANTOSSP, para ajudar estudantes de Engenharia Química e de áreas correlatas. Se você está curtindo essa postagem, siga-nos através de nossas paginas nas redes sociais e compartilhe com seus amigos para eles curtirem também :)