Im Jahr 2006 kam zu einem Unfall mit Flusssäure in Chemiebetrieb. Ein Mitarbeiter wurde von etwa 50 ml Flusssäure am Oberarm bespritzt, wodurch eine handflächengroße Verätzungen entstand. Wenige Stunden nach dem Unglück mit Flusssäure starb der Mann im Krankhaus. Doch warum kam es zum Tod dieser Person? Was macht Flusssäure so gefährlich?
Im folgenden Artikel erhältst du die Antworten auf diese Fragen. Du erfährst alles rund um Flusssäure, ihre Eigenschaften, ihre Herstellung und die gesundheitsschädlichen Auswirkungen der Säure.
Flusssäure – Eigenschaften
Ein anderer Name der Flusssäure ist Fluorwasserstoffsäure. Es ist die wässrige Lösung des Gases Fluorwasserstoff (HF), weswegen das "aq" in der Summenformel geschrieben wird: HF(aq.).
Flusssäure ist eine farblose bis gelb-grüne Flüssigkeit und riecht stechend.
Flusssäure zählt zu den Halogenwasserstoffsäuren. Im Vergleich zu den anderen Halogenwasserstoffsäuren, wie Salzsäure, kannst du erkennen, dass Flusssäure eine relativ schwache Säure ist. Dennoch passt du beim Umgang mit Flusssäure besser auf, da die Säure hochgiftig ist. Des Weiteren musst du beachten, dass die Säure Glas stark angreift. Gold oder Platin werden nicht angegriffen.
Im Folgenden siehst du einen kleinen Überblick über weitere wichtige Eigenschaften der Fluorwasserstoffsäure:
| Eigenschaften |
| Molare Masse | 20,01 |
| Aggregatzustand | flüssig |
| Schmelzpunkt | -35 °C |
| Siedepunkt | 106 °C |
| pH-Wert | 3,27 |
| pKs-Wert | 3,14 |
| Löslichkeit | in Wasser löslich (heftige Reaktion) |
Flusssäure – Verätzung und weitere Gefahren
Fluorwasserstoffsäure kann als starkes Kontaktgift eingeordnet werden, denn die Säure wird von der Haut direkt aufgenommen. Flusssäure kann sich in tiefe Gewebeschichten und auch bis zu deinen Knochen fressen sowie diese verätzen.
Ein weiteres, großes Problem beim Umgang mit Flusssäure ist, dass du es weder von außen erkennen kannst noch direkt ein Schmerzgefühl an der betroffenen Stelle empfindest. Oft dauert es mehrere Stunden, bis sich diese Gewebsschädigungen durch Schmerzen bemerkbar machen, dann ist es jedoch meistens schon zu spät. Bei Flusssäure zählt jede Sekunde!
Ein Grund, warum die Säure extrem gefährlich ist, sind die Fluorid-Ionen (F–). Diese Ionen führen zu einer Störung des Calcium- und Magnesiumstoffwechsels in deinem Körper. Zudem sorgt Fluorwasserstoffsäure für eine Hemmung lebensnotwendiger Enzyme. Folglich kommt es zu Stoffwechselstörungen, die schließlich zu Organversagen führen können. Das kann unter Umständen tödlich enden.
Außerden ist das Einatmen von Dämpfen der Flusssäure schlecht für deine Gesundheit. Schon bei kleinen Konzentrationen lösen sie einen Hustenreiz aus. Bei höheren Konzentrationen sind Verätzungen der Lungen und infolge dessen eine Bildung von Lungenödemen möglich.
Abbildung 1: Verätzungen an einer Hand durch Flusssäure
Flusssäure – Herstellung
Die Herstellung von Flusssäure ist sowohl in einem Labor als auch in der Industrie möglich. In beiden Fällen bildet die gleiche Reaktion die Grundlage der Synthese.
Die Reaktion von Calciumfluorid (CaF2) und konzentrierter Schwefelsäure (H2SO4) findet in einem Labor bei ca. 300 °C statt. Es entsteht Fluorwasserstoffgas und Calciumsulfat als ein Nebenprodukt. Dieser Herstellungsschritt kann mit folgender Reaktionsgleichung beschrieben werden:
Im zweiten Schritt wird Fluorwasserstoff in Wasser gelöst, was zur Flusssäure führt. Dieser Vorgang siehst du in folgender Reaktionsgleichung:
Es ist also ein zweistufiges Verfahren notwendig, um Flusssäure herzustellen. Zuerst musst du Fluorwasserstoffgas herstellen. Danach musst du das Fluorwasserstoffgas in Wasser lösen.
Industriell wird häufig Flussspat, ein anderer Name für Calciumfluorid, genutzt. Diese reagiert mit Schwefelsäure in einem Drehrohofen bei etwa 280 °C. Auch hier bildet sich Fluorwasserstoffgas. Das Gas wird mit Hilfe von Destillation von Rückständen von Schwefelsäure und Flussspat gereinigt. Danach entsteht Flusssäure durch Lösen des Gases in Wasser.
Abbildung 2: Flussspat
Umgang mit Flusssäure
Du hast bereits gelernt, dass Flusssäure eine gefährliche Substanz ist. Deswegen müssen einige wichtige Punkte beim Umgang und bei der Lagerung beachtet werden.
Flusssäure wird in speziellen Kunststoffbehältern aus Teflon, Polyethylen oder Polypropylen aufbewahrt, denn die Säure greift Glas an. Zudem ist es empfehlenswert zum Verhindern einer Exposition die Kunststoffflasche in eine Auffangwanne zu lagern. Die Lagerung der Flusssäureflasche sollte dicht verschlossen an einem gut belüfteten Ort erfolgen. In Laboren stehen hierzu speziell entwickelte Chemikalienschränke zur Verfügung.
Alle Personen, die mit Flusssäure arbeiten, müssen speziell geschult sein. In dieser Schulung wird über die besonderen Gefahren und Verhaltensweisen beim Arbeiten mit Flusssäure aufgeklärt.
Häufig erhalten alle Personen, die in einem Labor Fluorwasserstoffsäure verwenden, einen sogenannten Flusssäurepass. Dieser Pass enthält die Information, dass mit Flusssäure gearbeitet wird, sowie die Adresse einer ärztliche Kontaktstelle, welche speziell auf Flusssäure ausgebildet ist. Denn nicht jeder Arzt weiß über die besonderen Gefahren von Flusssäure Bescheid.
Erste Hilfe bei Kontakt mit Flusssäure
Wenn es zu einem Kontakt mit Flusssäure kommt, muss wegen der gesundheitsschädigenden Effekte schnell gehandelt werden.
Zunächst begibt sich die betroffene Person schnellstmöglich unter eine sogenannte Notfalldusche. Notfallduschen sind Sicherheitsvorrichtungen in Laboren. Vielleicht hast du eine solche bereits schon einmal über der Eingangstür zu deinem Labor gesehen. Es gibt mindestens eine Notfalldusche in einem Labor, meistens sind es jedoch mehrere. Die verletzte Person legt ihre Kleidung ab und stellt sich unter den Wasserstrahl.
Der Betroffene bleibt so lange unter der Dusche bis eine Calciumgluconat-Salbe zur Verfügung steht. In jedem Labor, in dem Flusssäure genutzt wird, ist solch eine Salbe vorhanden. Umso wichtiger ist es auch, dass weitere Personen informiert werden, falls du nicht weißt, wo sich diese befindet. Mit dieser Salbe wird die verletzte Stelle eingecremt. Dabei musst du beachten, dass säurebeständige Handschuhe getragen werden. Schließlich begibt sich die verunglückte Person unmittelbar in ein Krankenhaus.
Calciumgluconat, das Calciumsalz der Gluconsäure, wird bei Vergiftungen mit Flusssäure eingesetzt. Grund sind die enthaltenen Calciumionen. Die Ionen verbinden sich mit den Fluoridionen der Fluorwasserstoffsäure im Körper und machen sie unschädlich. Es entsteht Calciumfluorid.
Zudem erhöhen die Calciumionen den Calciumspiegel im Körper. Denn die körpereigenen Calciumionen haben sich mit Fluoridionen verbunden, wodurch es zu einem niedrigeren Calciumspiegel gekommen ist.
Abschließend solltest du noch wissen, dass der Eigenschutz immer an erster Stelle steht. Du kannst nur so weit Hilfe leisten, dass du dich selbst nicht in Gefahr bringst.
Beachte jedoch, dass das Lesen dieses Artikels kein Ersatz für eine Schulung ist.
Flusssäure – Verwendung
Trotz der hochgiftigen Wirkung der Flusssäure findet sie häufig in der Industrie und Wissenschaft Verwendung. Im folgendem Anschnitt lernst du ein paar Beispiele kennen.
Zur Herstellung von Fluorkohlenstoffen, wie Fluorethan (C2H5F), wird ca. 60 % der Flusssäure benutzt. Zudem wird Flusssäure zur Metallgewinnung genutzt. Beispielsweise wird mithilfe der Säure Aluminiumfluorid (AlF3) erzeugt. Aluminiumfluorid ist ein Flussmittel bei der Herstellung von Aluminium. Auch seltene Metalle wie Niob (Nb) oder Tantal (Ta) werden mittels Flusssäure gewonnen.
Die ätzende Wirkung der Fluorwasserstoffsäure auf Glas wird gezielt bei der Herstellung von Kristallglas zur Polierung der Oberflächen eingesetzt.
Silicate sind Salze und Ester der ortho-Kieselsäure. Flusssäure hat die Fähigkeit, Silicate zu lösen, und wird bei Aufschlussverfahren in der Analytik genutzt. Bei einem Aufschlussverfahren werden schwerlösliche Stoffe mittels Aufschlussmitteln in eine säure- oder wasserlösliche Verbindung überführt.
Silicate sind Salze und Ester der ortho-Kieselsäure. Natürliche Silicate kommen in der Erdkruste vor. Verwendung finden sie bei Schmuck und Edelsteinen sowie in der Industrie. Ein bekanntes Produkt ist Borosilikatglas, welches häufig im Labor genutzt wird.
Flusssäure ist auch als Rostentferner für Textilien bekannt. Eine 10-prozentige Fluorwasserstofflösung kannst Du zum Entfernen von Rost auf deiner Kleidung nutzen.
Etching bedeutet auf Deutsch "Radierung" und beschreibt das Beschädigen von Glasflächen. Insbesondere bei öffentlichen Verkehrsmitteln kannst Du das beobachten. Die Flusssäure verätzt die Oberflächen und folglich kannst Du zerkratzte Glasscheiben sehen. Diese sollte aufgrund der Gefahren, die Flusssäure mit sich trägt, nicht angefasst werden.
Abbildung 3: Etching in Chicago
Weitere Einsatzgebiete sind in der Erdölindustrie sowie in kleinen Mengen bei der Produktion von Arzneimitteln und Pflanzenschutzmitteln.
Die Salze der Flusssäure
Die Salze der Flusssäure werden als Fluoride bezeichnet. In vielen Mineralien kommen Fluoride vor. Ein Beispiel, das du schon kennen gelernt hast, ist Calciumfluorid. Weitere wichtige salzartige Fluoride sind Natriumfluorid, Aluminiumfluorid und Ammoniumfluorid. Des Weiteren kommen auch Hydrogendifluoride, wie Kaliumdihydrogenfluorid, und organische Fluoride, wie Aminfluorid, vor.
Industriell werden Fluoride in der Metallurgie und zur Herstellung von fluorhaltigen, organischen Verbindungen eingesetzt. Darüber hinaus werden Fluoride zum Verschließen von Kraftstoffbehältern genutzt, sodass diese gasdicht sind.
Auch im Alltag begegnen dir täglich Fluoride, denn Fluoride befinden sich in deiner Zahnpasta, in deinem Speisesalz und vielen weiteren Produkten. Dieses Hinzufügen von Fluoriden zu Lebensmitteln wird als Fluoridierung bezeichnet.
Der Grund der Fluoridierung der Zahnpasta ist die Remineralisierung und Härtung des Zahnschmelzes. Die Fluoridionen aus der Zahnpasta werden in das Hydroxylapatit des Zahnschmelzes eingebaut. Dort ersetzen sie die Hydroxidgruppen, was zur Bildung von Fluorapatit führt. Zusammen mit den Fluoridionen werden auch Calcium- und Phosphationen in das Hydroxylapatit eingebaut. Es entsteht eine Schutzschicht auf dem Zahn, welche eine schützende Wirkung vor Karies ausübt.
Hydroxylapatit ist eine Substanz, die in all deinen Knochen und Zähnen vorkommt. Die Formel lautet: Ca5[OH(PO4)3]. Die Fluoridionen aus deiner Zahnpasta ersetzen die OH-Gruppe des Hydroxylapatits.
In Lebensmitteln kommen nur sehr kleine Mengen Fluorid vor. Diese geringen Mengen sind ungefährlich. Größere Mengen sind jedoch giftig für den menschlichen Körper. Höhere Konzentrationen an Fluorid im Körper rufen die selben Vergiftungen wie Flusssäure hervor.
Flusssäure - Das Wichtigste
Flusssäure ist die wässrige Lösung des Gases Fluorwasserstoff (HF).
Zur Herstellung von Flusssäure ist ein zweistufiges Verfahren notwendig:
Flusssäure wird häufig in der Industrie und Wissenschaft verwendet, beispielsweise als Synthesestoff, zur Metallgewinnung oder als Ätzmittel.
Fluorwasserstoffsäure kann als starkes Kontaktgift eingestuft werden, da
es von der Haut direkt aufgenommen wird und tiefe Gewebeschichten und Knochen verätzen kann.
die Fluorid-Ionen (F-) den Calcium- und Magnesiumstoffwechsel blockieren, was z.B. Organversagen zur Folge haben kann.
Bei einer Kontamination mit Flusssäure muss schnell gehandelt werden. Zur ersten Hilfe vor Ort wird eine Calciumgluconat-Salbe auf die betroffene Stelle aufgetragen.
Nachweise
- Abbildung 1: Verätzungen an einer Hand durch Flusssäure (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:61569264_jamesheilman-224x2991.jpg) by Doc James (https://commons.wikimedia.org/wiki/User:Doc_James) licensed by CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en).
- Abbildung 2: Flussspat (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Fluorit_01.jpg) by Llez (https://commons.wikimedia.org/wiki/User:Llez) licensed by CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en).
- Abbildung 3: Etching in Chicago (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Etching_tag_chicago.jpg) by Senor Codo (https://www.flickr.com/photos/senor_codo/183322139/) licensed by CC BY-SA 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0/deed.en).
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