Flusssäure: Formel, Verwendung & Gefahren | StudySmarter
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Flusssäure

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Chemie

Im Jahr 2006 kam in es einem deutschen Chemiebetrieb zu einer tödlichen Vergiftung mit Flusssäure. Doch warum ist Flusssäure so giftig und was kann man dagegen tun?

In diesem Artikel erfährst du alles, was du über die Flusssäure wissen musst. Du lernst, wie Flusssäure entsteht und gelagert wird, welche wichtigen Eigenschaften Flusssäure hat, wofür Flusssäure verwendet wird, wie gefährlich diese Säure sein kann, wie sie neutralisiert wird und wie die wässrige Lösung von Fluorwasserstoff am Besten gelagert wird.






Wichtige Fakten zur Flusssäure

  • wird auch Fluorwasserstoffsäure genannt

  • ist die wässrige Lösung des Gases Fluorwasserstoff (HF)

    • deswegen das "aq" in der Summenformel HF (aq)

  • farblose bis gelb-grüne Flüssigkeit

  • hat einen stechenden Geruch

  • greift Glas stark an

  • greift Gold und Platin nicht an




Eigenschaften der Flusssäure


  • molare Masse: 20,01 g/mol

  • Aggregatzustand: flüssig

  • Schmelzpunkt: -35°C

  • Siedepunkt: 106°C

  • pH-Wert: 3,27

  • Säurekonstante: pKs-Wert = 3,14, somit eine relativ schwache Säure

  • Löslichkeit: vollständig in Wasser löslich (heftige Reaktion!)

  • Besonderheiten: HF ist hochgiftig, ab einer Konzentration von 70% raucht sie an der Luft



Entstehung & Formel der Flusssäure

Flusssäure kann in einem Labor hergestellt werden. Dafür musst du zuerst Fluorwasserstoff () produzieren. 

Hierzu musst du Calciumfluorid () mit konzentrierter Schwefelsäure () bei ca. 300°C reagieren lassen.


Flusssäure Reaktionsgleichung Entstehung von Fluorwasserstoff und Calciumsulfat StudySmarter


Es entsteht Fluorwasserstoff und Calciumsulfat ()


Um die Säure des Fluorwasserstoffs zu erhalten, wird diese in Wasser gelöst.


Flusssäure Reaktion des Fluorwasserstoffs mit Wasser zu Flusssäure StudySmarter


Also ist ein zweistufiges Verfahren notwendig, um Flusssäure herzustellen: Zuerst musst du das Gas, aus dem sie besteht, herstellen. Danach musst du das Fluorwasserstoff - Gas in Wasser lösen.




Verwendung der Flusssäure


Trotz der hochgiftigen Wirkung der Flusssäure findet sie häufig in der Industrie und Wissenschaft Verwendung. Dazu ein paar Beispiele:


Verwendung der Flusssäure in der Industrie:


Als Synthesestoff: Zur Herstellung von Fluorkohlenstoffen wie Fluorethan () wird ca. 60% der Flusssäure benutzt. Aber auch Aluminiumfluorid () kann mithilfe der Säure erzeugt werden. Aluminiumfluorid ist ein Flussmittel bei der Herstellung von Aluminium.


Zur Metallgewinnung: Die Säure wird hierbei verwendet, um seltene Metalle wie Niob (Nb) oder Tantal (Ta) herzustellen.


Zur Oberflächenpolierung: Aufgrund der ätzenden Wirkung auf Glas kommt sie bei der Herstellung von Kristallglas zur Polierung der Oberflächen in den Einsatz. 


Verwendung der Flusssäure in der Wissenschaft:


Als Ätzmittel: Flusssäure ist das am häufigste verwendete Ätzmittel in der Computerchipproduktion.


Zum Lösen von Silicaten: Silicate sind Salze und Ester der ortho-Kieselsäure. Flusssäure hat die Fähigkeit, Silicate zu lösen. Diese Fähigkeit wird bei Aufschlussverfahren in der Analytik eingesetzt. Bei einem Aufschlussverfahren werden schwerlösliche Stoffe mithilfe von Aufschlussmitteln in eine säure- oder wasserlösliche Verbindung gemacht. 


Weitere Verwendung der Flusssäure:


Rostentferner: Eine 10-prozentige Fluorwasserstofflösung kann zum Entfernen von Rost auf Textilien genutzt werden.


"Etching": deutsch: "Radierung", ist eine Art der Kunst, bei der du die Säure auf Glas-oder Metallflächen, ähnlich wie bei Graffitis, aufträgst. Die Flusssäure verätzt diese Oberflächen - zu sehen ist das säurehaltige Graffiti. Dieses sollte aufgrund der Gefahren, die HF mit sich trägt, nicht angefasst werden.


Flusssäure, Etching in Münchner U-Bahn, StudySmarterAbb. 1: Etching in Münchner U-Bahn, Quelle via www.br.de 



Lagerung der Flusssäure


Wegen der extrem gefährlichen Eigenschaften ist nicht nur beim Umgang, sondern auch bei der Lagerung von Flusssäure höchste Vorsicht geboten!


Flusssäure wird nicht wie andere Säuren und Laugen in belüfteten Säure-Laugen-Schränken gelagert. Die Lagerung von Fluorwasserstoffsäure ist ein Sonderfall. Diese Säure muss immer separat und unter Verschluss gelagert werden. Zudem dürfen nur berechtige und zuverlässige Personen Zugang haben. Beispielsweise wurde mittlerweile ein spezielles Flusssäure - Einbaufach entwickelt.


Zudem muss Flusssäure in speziellen Kunststoffbehältern aus Teflon, Polyethylen oder Polypropylen aufbewahrt werden, denn Glas greift es an.



Verätzungen und weitere Gefahren der Flusssäure


Flusssäure, Verätzung durch Flusssäure, StudySmarterAbb.2: Verätzung an der Hand durch Flusssäure, Quelle via thereaderwiki.com 


Die Säure kann als starkes Kontaktgift eingestuft werden, denn sie wird von der Haut direkt aufgenommen. Deshalb kann sich HF nicht nur in tiefe Gewebeschichten, sondern bis zu deinen Knochen fressen und diese verätzen. 


Das nächste Problem ist dann, dass man es weder von außen erkennen kann, noch direkt ein Schmerzgefühl in der betroffenen Stelle empfindet. 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 weiterer Grund, warum die Säure extrem gefährlich ist, sind die Fluorid-Ionen (F ⁻ ). Diese Ionen blockieren den Calcium- und Magnesiumstoffwechsel in unserem Körper. Dadurch werden lebensnotwendige Enzyme gehemmt. Dies führt dann zu Stoffwechselstörungen, die schließlich zu Organversagen führen können. Auch hier kann die Folge der Tod sein. 


Auch das Einatmen von Flusssäuredämpfen ist schlecht für deine Gesundheit. Schon bei geringen Konzentrationen führen diese Dämpfe zu Hustenreiz, bei höheren Konzentrationen kommt es zu Verätzungen der Lungen mit Bildung von Lungenödemen.


Realer Arbeitsunfall mit Flusssäure:

Im Jahr 2006 wurde in einem Labor Flusssäure in einer Mikrowelle destilliert. Dabei platzte die Flusssäureflasche aus Teflon, wodurch die Türe der Mikrowelle aufgerissen wurde. Es spritzte ca. 60°C heiße Flusssäure durch den Raum.


In diesem Moment kam zufällig der Betriebsleiter mit kurzärmliger Bekleidung in das Labor. Dieser wurde von etwa 50 Milliliter Flusssäure am Oberarm getroffen, was zu handflächengroßen Verätzungen führte. Es wurde sofort erste Hilfe geleistet und der Betroffene gibt direkt unter die Notdusche. Im Krankenhaus kam es dann während der unfallchirurgischen Behandlung unter Anderem zu Herzkammerflimmern, Gerinnungsstörungen und akutem Nierenversagen.


Schließlich, etwa fünfeinhalb Stunden später nach dem Unfall mit der Flusssäure, führten die vielen Komplikationen zum Tod des Betriebsleiters.



Neutralisieren der Flusssäure



Bei Kontakt mit Flusssäure muss eine effiziente Erste-Hilfe-Spülung sowohl die ätzende als auch die giftige Wirkung der Flusssäure am Unfallort stoppen. Eine Erste - Hilfe - Spülung ist eine effektive Lösung, die die doppelte Gefahr von Flusssäure stoppen kann.


Speziell zur Erste - Hilfe von Augen- und Hautspritzern mit Flusssäure wurden bereits spezielle Lösungen entwickelt. 


Die Vorteile dieser Spülungen: 


  • die Protonen ( ) und Fluorid-Ionen ( ) werden gebunden und inaktiviert

  • stoppt sowohl die ätzende als auch giftige Wirkung von Flusssäure

  • ist verträglich für Haut und Augen

  • lindert den Schmerz



Die Dauer der Aussetzung ist auch hier entscheidend. Innerhalb einer Minute nach dem HF - Kontakt sollte die Spülung folgen. Bei einer verspäteten Spülung sollte länger gespült werden. Bei nicht ausreichender oder verspäteter Spülung mit der entwickelten Lösung (beispielsweise, wenn nicht der ganze Inhalt aufgebraucht wurde oder vorher mit Wasser gespült wurde) kann es trotz der Spülung zu Verätzungen kommen. Ein Besuch beim Arzt ist in jedem Fall erforderlich.


Flusssäure, Erste-Hilfe bei Kontakt mit Flusssäure, StudysmarterAbb.3: Lösung zur Erste-Hilfe-Spülung bei Kontakt mit Flusssäure, Quelle via www.prevor.com 


Eine weitere Möglichkeit der Neutralisation von Flusssäure wäre eine sofortige Unterspritzung in das geschädigte Gewebe. Diese Spritze enthält eine Calciumgluconat - Lösung. Die Lösung alleine reicht allerdings nicht aus. Auch hier gehören die Unfallopfer in ärztliche Behandlung.



Die Salze der Flusssäure


Die Salze der Flusssäure (HF) werden als Fluoride bezeichnet. Nach diesem Artikel denkst du vermutlich, dass auch die Salze der Fluorwasserstoffsäure stark giftig sind. 


Das Gegenteil ist der Fall: geht das Gas eine Verbindung mit beispielsweise Natrium ein, verliert es seine toxischen Eigenschaften. Wäre das nicht der Fall gäbe es kein fluorhaltiges Speisesalz oder Zahncremes, die Fluorid enthalten. Also nehmen wir Fluoride durch das Verschlucken sogar in unseren Körper auf.


Wieso enthält Zahnpasta Fluorid? 


Nehmen wir zum Beispiel etwas mit Zucker zu uns, entsteht in unserem Mund eine Säure. Um das Gleichgewicht in der Mundhöhle wieder herzustellen, geraten die kleinsten Teilchen in Bewegung und lösen sich aus dem Zahnschmelz. Das Fluorid verhindert dann die Ablösung durch die Schutzschicht auf der Zahnoberfläche. 

Zahnpasta mit Fluorid dient also der Remineralisierung und wirkt so effektiv gegen Karies


Vor- und Nachteile von Zahnpasta mit und ohne Fluorid:


Vorteile von Zahnpasta mit Fluorid: 

  • Fluorid remineralisiert und härtet den Zahnschmelz

  • Fluorid schützt vor schädlichen Säuren


Nachteile von Zahnpasta mit Fluorid: 

  • Fluorid wirkt bei Verzehr größerer Mengen toxisch 

  • Fluorose kann auftreten






Das Wichtigste zur Flusssäure auf einen Blick!

  • HF ist die wässrige Lösung des Gases Fluorwasserstoff (HF)

    • deswegen das "aq" in der Summenformel HF (aq)

  • zur Herstellung von Flusssäure ist ein zweistufiges Verfahren notwendig

    • 1.) das Gas, aus dem sie besteht, herstellen

    • 2.) das Gas in Wasser lösen

  • Flusssäure findet sie häufig in der Industrie und Wissenschaft Verwendung

    • beispielsweise als Synthesestoff, zur Metallgewinnung oder als Ätzmittel

  • Fluorwasserstoffsäure kann als starkes Kontaktgift eingestuft werden

    • sie wird von der Haut direkt aufgenommen

    • kann tiefe Gewebeschichten und sogar Knochen verätzen

    • die Fluorid-Ionen ( ) blockieren den Calcium- und Magnesiumstoffwechsel, was z.B. Organversagen zur Folge haben kann

  • Flusssäure kann neutralisiert werden durch:

    • es wurden bereits Lösung entwickelt, die eine effektive Erste-Hilfe-Lösung darstellen. Diese können die ätzende und giftige Wirkung der Flusssäure stoppen

    • außerdem gibt es Spritzen mit einer Calciumgluconat - Lösung, die sofort unter die betroffene Stelle gespritzt werden







Häufig gestellte Fragen zum Thema Flusssäure

Fluorwasserstoffsäure kann als starkes Kontaktgift eingestuft werden. Sie wird von der Haut direkt aufgenommen. So kann sie tiefe Gewebeschichten und sogar Knochen verätzen. Zudem blockieren die Fluorid-Ionen (F ⁻ ) den Calcium- und Magnesiumstoffwechsel, was z.B. Organversagen zur Folge haben kann.

Fluoride sind die Salze der Fluorwasserstoffsäure (HF). Diese sind im Gegensatz zur Flusssäure nicht toxisch, weil diese Eigenschaften durch die Verbindung mit einem anderen Stoff (z.B. Natrium) verloren gehen. So findest du beispielsweise fluorhaltiges Speisesalz oder Zahncremes, die Fluorid enthalten.

Zur Herstellung von Flusssäure ist ein zweistufiges Verfahren notwendig

1.) das Gas, aus dem sie besteht (Fluorwasserstoff), herstellen

2.) das Gas in Wasser lösen

Diese Säure muss immer separat und unter Verschluss gelagert werden. Zudem dürfen nur berechtige und zuverlässige Personen Zugang haben. Außerdem muss Flusssäure in speziellen Kunststoffbehältern aus Teflon, Polyethylen oder Polypropylen aufbewahrt werden, denn Glas greift es an.

Finales Flusssäure Quiz

Frage

Wichtige Fakten über Flusssäure

Antwort anzeigen

Antwort

auch Fluorwasserstoffsäure


Frage anzeigen

Frage

Entstehung der Flusssäure


Fülle die Lücken:


1) ........................................kann in einem 2) ........................... hergestellt werden. Dafür muss zuerst 3) ........................................... (HF) produzieren werden. 

Hierzu muss 4) ........................................... (CaF₂) mit konzentrierter 5) ............................................ (H₂SO₄) bei ca. 300°C reagieren lassen.


CaF₂ + H₂SO₄ → 2 HF (g) + CaSO₄


Es entsteht 6) ........................................ und Calciumsulfat (CaSO₄)

Um die Säure des Fluorwasserstoffs zu erhalten, wird diese in 7) ............................... gelöst.


HF (g) + H₂O → H₃O ⁺ + F ⁻

Antwort anzeigen

Antwort

1) Flusssäure

2) Labor

3) Fluorwasserstoff

4) Calciumfluorid 

5) Schwefelsäure 

6) Fluorwasserstoff

7) Wasser



Frage anzeigen

Frage

Erkläre kurz in eigenen Worten die Herstellung von Flusssäure

Antwort anzeigen

Antwort

Es ist ein zweistufiges Verfahren notwendig, um Flusssäure herzustellen: Zuerst muss das Gas, aus dem sie besteht, hergestellt werden. Danach muss das Fluorwasserstoff - Gas in Wasser gelöst werden.

Frage anzeigen

Frage

Eigenschaften von Flusssäure:


Fülle die Lücken:


  • 1) .....................................: 20,01 g/mol

  • Aggregatzustand: 2) ..................................

  • 3) ....................................: -35°C

  • 4) ..........................................: 106°C

  • pH-Wert: 5) ......................................

  • Säurekonstante: pKs-Wert = 3,14, somit eine relativ 6) ............................... Säure

  • Löslichkeit: 7) .................................. in Wasser löslich (heftige Reaktion!)

Antwort anzeigen

Antwort

1) molare Masse

2) flüssig

3) Schmelzpunkt

4) Siedepunkt

5) 3,27

6) schwache

7) vollständig

Frage anzeigen

Frage

In welchen Bereichen findet Flusssäure Verwendung?

Antwort anzeigen

Antwort

Industrie

Frage anzeigen

Frage

Wofür wird Flusssäure in der Industrie verwendet? Nenne zwei Bereiche:

Antwort anzeigen

Antwort

  • Als Synthesestoff
  • Zur Metallgewinnung
  • Zur Oberflächenpolierung:
Frage anzeigen

Frage

Wie und in welchen Aufbewahrungen muss Flusssäure gelagert werden?

Antwort anzeigen

Antwort

Die Säure muss immer separat und unter Verschluss gelagert werden. Zudem dürfen nur berechtige und zuverlässige Personen Zugang haben. Beispielsweise wurde mittlerweile ein spezielles Flusssäure - Einbaufach entwickelt.

Zudem muss Flusssäure in speziellen Kunststoffbehältern aus Teflon, Polyethylen oder Polypropylen aufbewahrt werden, denn Glas greift es an.

Frage anzeigen

Frage

Die Gefahren der Flusssäure:


Richtig oder Falsch:


​​​​​Die Säure kann als starkes Kontaktgift eingestuft werden, denn sie wird von der Haut direkt aufgenommen. Deshalb kann sich HF nicht nur in tiefe Gewebeschichten, sondern bis zu deinen Knochen fressen und diese verätzen.

Antwort anzeigen

Antwort

Richtig

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Frage

Nenne 3 Auswirkungen, die Flusssäure auf den menschlichen Körper haben kann.

Antwort anzeigen

Antwort

  • Hustenreiz
  • Verätzungen der Lungen
  • Verätzungen der Haut und Knochen
  • lebensnotwendige Enzyme werden gehemmt
  • Gerinnungsstörungen
  • Stoffwechselstörungen
  • Organversagen
  • Tod
Frage anzeigen

Frage

"Bei Flusssäure zählt jede Sekunde!"


Nehme zu dieser Aussage Stellung und begründe, ob diese Aussage richtig oder falsch ist.

Antwort anzeigen

Antwort

Die Aussage ist richtig.

Verätzungen durch Flusssäure sind anfangs weder von außen erkennbar, noch ist direkt ein Schmerzgefühl in der betroffenen Stelle empfindbar. Oft dauert es mehrere Stunden, bis sich diese Gewebsschädigungen durch Schmerzen bemerkbar machen, dann ist es jedoch meistens schon zu spät.

Frage anzeigen

Frage

Was sind die Vorteile der einer Erste-Hilfe-Spülung

Antwort anzeigen

Antwort

sie stoppt sowohl die ätzende als auch giftige Wirkung von Flusssäure


Frage anzeigen

Frage

Erläutere, was die Salze der Flusssäure sind und ob sie genauso giftig sind  wie Flusssäure.

Antwort anzeigen

Antwort

Die Salze der Flusssäure (HF) werden als Fluoride bezeichnet. Sie sind nicht giftig, denn:

Indem das Gas eine Verbindung mit beispielsweise Natrium eingeht, verliert es seine toxischen Eigenschaften. Wäre das nicht der Fall gäbe es kein fluorhaltiges Speisesalz oder Zahncremes, die Fluorid enthalten. 

Frage anzeigen

Frage

Nenne jeweils ein Vor-und Nachteil von Fluorid in Zahnpasta.

Antwort anzeigen

Antwort

Vorteile von Zahnpasta mit Fluorid: 

  • Fluorid remineralisiert und härtet den Zahnschmelz

  • Fluorid schützt vor schädlichen Säuren


Nachteile von Zahnpasta mit Fluorid: 

  • Fluorid wirkt bei Verzehr größerer Mengen toxisch

  • Fluorose kann auftreten

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