氫氟[fú]酸（英文名稱：Hydrofluoric Acid）是氟化氫的水溶液，為弱酸，是一種混合物。氫氟酸為清澈、無色、發煙的液體，有刺鼻氣味，極易揮發，可以與水混溶。氫氟酸毒性和腐蝕性極強，能強烈腐蝕含硅物料，也會腐蝕大多數常見金屬，生成易燃易爆氣體。與許多化合物會發生劇烈反應，具有著火和爆炸的危險。與堿激烈反應。隨著中國氫氟酸產業的發展，2004年之后氫氟酸相關專利申請量迅速增長，2011年年申請量達到27件。工業上制備氫氟酸的方法有硫酸法、氟硅酸法、石灰法、布什法和火焰水解法，其中一般采用硫酸分解螢石的方式來生產氫氟酸。實驗室一般用螢石（主要成分為氟化鈣）和濃硫酸來制取，需要密封在塑料瓶中，并保存于陰涼處。
氫氟酸可以用于提純石墨礦精礦；作為試劑分解地質試樣測定硅；用作清洗劑，可以用來清洗不銹鋼和除去金屬表面氧化物等；在化工領域可以用于有機或無機化合物氟化物的制造；可以浸蝕玻璃，用于玻璃儀表刻度、玻璃器皿和鏡子刻花刻字，以及玻璃器皿的拋光，磨砂和一般燈泡的處理；在煉油烷[wán]基化工藝中作催化劑。氫氟酸還可以用于半導體（鍺、硅）的制造。
氫氟酸對皮膚有強烈的腐蝕作用，能穿透皮膚向深層滲透，形成壞死和潰瘍，且不易治愈。氫氟酸也可經皮膚吸收而引起嚴重中毒。眼接觸高濃度氫氟酸可引起角膜穿孔。吸入蒸氣后重者可導致肺水腫。長期接觸可發生呼吸道慢性炎癥，引起牙周炎、氟骨病。
相關歷史
1768年，德國化學家馬格拉夫（Marggraf）在研究螢石的時候發現了氫氟酸。1771年化學家舍勒用曲頸甑加熱螢石和硫酸的混合物反應生成氫氟酸。直到1819年仍然無法分離出無水氫氟酸，只是闡明了氫氟酸與玻璃的反應原理。1810年，法國物理學化學家安德烈·安培，根據對氫氟酸性質的研究指出，其中可能含有一種與氯元素相似的元素，并建議把它命名為“Fluor”。詞源來自于拉丁文、法文，原意為“流動”，最后，因為氟元素來自于螢石，于是將其命名為“Fluorine”。1886年6月，法國化學家亨利·莫瓦桑（Moissan）蒸餾氟氫酸鉀以制取無水氟化氫，在鉑金制的U形管中用鉑銥[yī]合金做電極，用氟化鈣制的螺旋冒蓋緊管口，整個容器浸在-23°C的冷凍液中進行電解，制取到單質氟。美國在1931年開始生產無水氟化氫，中國于1959年開始工業化生產。
氫氟酸最初只用于玻璃蝕刻、拋光、除垢，僅少量生產。20世紀30年代氟化氫首次大批量生產用于金屬鋁的生產及氟氯烷烴類制冷劑的生產。到20世紀40年代初期，無水氟化氫在氟利昂以及烷基化催化劑、鈾[yóu]加工中應用以后，需要量才大大增加，生產發展很快；到70年代中期，世界氫氟酸總生產能力已達1Mt。70年代后期由于環境保護限制和化學工程的發展，降低了氟化物的消耗，使無水氟化氫和氫氟酸發展緩慢，至今生產能力仍維持在70年代中期水平。20世紀70年代，以日本為布局國的氫氟酸專利申請大量增加，排名超越美國成為第一。1973年，ZawadzkiB等提出一種采用硫酸分解氟硅酸來制備無水氫氟酸的方案；從1984年開始出現以中國為布局國的氫氟酸相關專利申請。
應用領域
化工領域
氫氟酸可以用于有機或無機化合物氟化物的制造。
無機氟化物
在制鋁工業中，氫氟酸的主要用途是制造無機氟化合物，其中氟化鋁和人造冰晶石用量最大。氫氟酸還可用于制造氟化鈉、氟化氫鈉、三氟化硼、氟化亞錫、六氟化軸、氟化鎂等。在鈾加工中，每噸U2O8約需0.43t氫氟酸。
有機氟化物
無水氟化氫的還可以用來生產有機氯氟碳化合物，工業上廣泛應用氟置換鹵代烴中的氯制取氯氟烴，其中最重要的是甲烷和乙烷的鹵代物。如一氟三氯甲烷、二氟二氯甲烷、二氟一氯甲烷、三氟三氯乙烷、四氟二氯乙烷、五氟一氯乙烷。這些產品均可用于致冷劑，氣霧劑，工業上還用作金屬機件清洗劑和聚氨、聚苯乙烯、聚乙烯等泡沫塑料的發泡劑以及有機氟聚合物F4等的原料。長鏈的碳氟化物還可生產表面活性劑，用于制造紡織品和皮革的防污劑。
蝕刻劑
氫氟酸具有腐蝕玻璃的特性，應用于玻璃儀表刻度標注、玻璃器皿及鏡子的刻花刻字工藝，同時用于玻璃器皿的拋光、磨砂處理，一般燈泡加工，顯微鏡載玻片制備及光學元件加工，亦可用于玻璃清潔。室溫下，氫氟酸去除厚度為10 μm的玻璃包覆層的時間大約為150 s。此外，在晶體管制作工藝中，可在硅的SiO?掩膜上用氫氟酸蝕刻出小孔，使雜質通過小孔擴散到硅材料中形成n型區域與p型區域；還可用于微絲表面玻璃包覆層的去除。以磨砂玻璃為例：磨砂玻璃又稱為毛玻璃，是將平板玻璃的表面經機械噴砂、手工研磨或氫氟酸溶蝕等方法處理成均勻的毛面，具有透光而不透明的特點。由于光線通過磨砂玻璃后形成漫反射，光線不刺眼，具有避免炫目的優點。
清洗劑
氫氟酸可用做不銹鋼的清洗劑，用來除去金屬表面的氧化物，增加不銹鋼的耐腐蝕能力。氫氟酸是一種弱的無機酸，對金屬腐蝕性低于硫酸、鹽酸。氫氟酸常溫除硅垢、鐵垢的能力強。可清洗奧氏體不銹鋼，不會產生應力腐蝕，清洗時間短，清洗效率高，表面狀態好。但氫氟酸對鑄鐵、鈦等金屬腐蝕嚴重，對鋁等鈍態金屬易引起點蝕。用氫氟酸清洗污染較嚴重，可與鹽酸、硝酸混合使用，
半導體
氫氟酸可以用于半導體（鍺、硅）的制造。例如用來制備多孔硅：將硅片浸入氫氟酸和氧化劑（如硝酸、NaNO2或CrO3）的混合溶液中，室溫下對硅片進行腐蝕，可以在c-Si（crystal-Si）表面形成薄膜。這種方法可以得到與陽極腐蝕法同樣發光的樣品。為了加快反應速度，可加以適當的光照。
制冷劑
氫氟酸可以用于制作氟利昂致冷劑。氟利昂冷氣機內盛放氟利昂F12致冷劑，這種致冷劑是由四氯化碳與無水氟化氫組成的，并生成二氯二氟甲烷。
煉油
在煉油生產中采用催化劑，可以提高成品油收率和改善產品質量，如催化裂化、鉑重整、烷基化等工藝都屬于催化加工。催化劑絕大多數是一些金屬或金屬氧化物，如鉑、、硅酸鋁等。每一種催化工藝都有各自的催化劑，如催化裂化使用硅酸鋁，催化重整使用鉑，烷基化則以硫酸或氫氟酸作催化劑。
提純石墨精礦
氫氟酸可浸出與石墨鱗片連生的微小硅酸鹽礦物，而石墨留在浸出渣中。操作時，將石墨精礦與水按一定比例混合制漿，然后根據石墨精礦的灰分含量加入氫氟酸，通蒸汽加熱，在特制的反應罐中浸出24h，浸出礦漿用氫氧化鈉中和，經過濾、洗滌、脫水、烘干，產出固定碳含量大于99%的超純或高純石墨精礦。
地質試樣分解
在一定的體積內，氫氟酸-氟硅酸水形成沸點為116℃的恒沸三元體系，此時硅定量保留在溶液里，從而建立了用氫氟酸溶樣滴定法測定硅的分析方法。在地質試樣分解中，氫氟酸一般是與高沸點酸聯用。如氫氟酸可以與硝酸、高氯酸、硫酸或磷酸混合使用，用于分解硅酸鹽、磷礦石、銀礦石、石英、鈮礦石、富鋁礦石等試樣。氫氟酸與高氯酸共同使用還可分解長石、云母、石英、磁鐵礦、綠柱石和黃鐵礦等礦物。
毒性
毒理學資料
鼠致死劑量LD50＝80mg/kg，半數致死濃度LC50＝1276ppm。
急性毒性
豚鼠類在40mg/m3濃度下2小時死亡，25mg/m3作用6小時也死亡。兔的耐受性較豚鼠為高在1500mg/m3高濃度下作用5分鐘，部分兔死亡。1000mg/m3及較低濃度作用30分鐘，濃度低于100mg/m3作用5小時，24.5mg/m3濃度下作用41小時兔均未死亡。
慢性毒性
豚鼠、兔每日吸入8mg/m36小時，歷時30天，均出現明顯慢性中毒；而2.5mg/m3受試動物未見病變。在3.3~42mg/m3的濃度下（平均20mg/m3）1~5.5個月，見粘膜刺激、體重迅減、食欲喪失、呼吸困難、部分動物死亡。豚鼠類、兔、猴吸入15mg/m3，每天6~7個小時，染毒50次，除不同中毒征象外，豚鼠生長稍遲緩，兔及猴紅細胞有極微改變。
中毒機理
氫氟酸對皮膚有強烈的刺激性和腐蝕性、滲透作用強。氫氟酸中的氫離子對人體組織有脫水和腐蝕作用，而氟是最活潑的非金屬元素之一。皮膚與氫氟酸接觸后，氟離子不斷解離而滲透到深層組織，溶解細胞膜，造成表皮、真皮、皮下組織乃至肌層液化壞死。氟離子還可干擾烯醇化酶的活性，使皮膚細胞攝氧能力受到抑制。
臨床表現
皮膚損害程度與氫氟酸濃度、接觸時間、接觸部位及處理方法有關。濃度越高，接觸時間越長，受害組織越柔軟或致密，作用就越迅速而強烈。接觸30%以上濃度的氫氟酸，疼痛和皮膚損傷會立即發生。接觸低濃度氫氟酸后，通常數小時內會出現疼痛及皮膚灼傷癥狀。局部皮膚損傷初期表現為紅斑，隨后發展為伴有紅暈的白色水腫（可出現水痘、蒼白腫脹），繼而變為淡青灰色壞死，而后復以棕褐色或黑色厚痂，脫痂后形成難以愈合的深潰瘍。手指部位損傷常發展為大皰，甲板多同時受累，表現為甲床與甲周紅腫。嚴重時可出現甲下水皰，導致甲床與甲板分離。高濃度氫氟酸灼傷多呈現進行性壞死特征，潰瘍愈合過程緩慢。病情嚴重者可累及局部骨骼，以指骨受累最為常見，表現為指間關節狹窄、關節面粗糙。氫氟酸霧化可引起皮膚瘙癢及皮炎。劑量大時也可造成皮膚、胃腸道和呼吸道黏膜的灼傷。眼接觸高濃度氫氟酸后，會出現局部劇痛，并迅速形成白色假膜樣混濁，如處理不及時，可引起角膜穿孔。
理化性質
物理性質
氫氟酸是氟化氫的水溶液，為無色澄清的液體，有刺鼻氣味。在最高濃度時（40% HF溶液），其密度約為1.18 g/cm3，該密度值適用于工業級氫氟酸和電子級氫氟酸；它可與水、醇類、醚類等溶劑混溶，不溶于苯等有機溶劑；且極易揮發，露置空氣中即冒白煙。
例如含量為70%的氟化氫水溶液，其密度為1.23g/cm3，熔點為-69℃，沸點為66.4℃。
從HF-H2O系統的熔化圖可以看出氫氟酸有三種水合晶體，分別為HF-H2O、2HF-H2O和4HF-H2O。
化學性質
氫氟酸為弱酸，但毒性和腐蝕性極強。與許多化合物發生劇烈反應，具有著火和爆炸的危險。與堿激烈反應，腐蝕大多數常見金屬，生成易燃易爆氣體。浸蝕玻璃、某些形式的塑料、橡膠和涂層。
解離
氫氟酸為弱酸，但隨著濃度的增加酸性逐漸增強，pKa=3.19。在稀溶液中氫氟酸微離解成離子，在較濃的溶液中，氫氟酸發生聚合作用而生成HF2分子，它離解為：
與金屬反應
與堿反應
氫氟酸與堿反應，生成水和相應的氟化物或氟的配合酸鹽。
與氧化物反應
氫氟酸易于腐蝕含二氧化硅的玻璃。生成的四氟化硅易揮發，且四氟化硅可以繼續和過量的氫氟酸作用生成氟硅酸，氟硅酸是一種二元強酸。
與非金屬單質反應
氫氟酸與硅單質反應，生成氫氣和四氟化硅。
制備方法
硫酸法
用硫酸分解氟化鈣（主要成分為CaF2）得氟化氫氣體，然后用水吸收制得氫氟酸。其反應式如下：
將螢石粉碎，在鐵制轉窯中加入硫酸，進行加熱反應，生成氟化氫。冷卻后使混入的硫酸冷凝除去。在吸收塔內用水洗收得到氫氟酸。轉窯雖是鐵制的，但因生成的石膏復蓋了內面，減少了氫氟酸的腐蝕。
氟硅酸法
先將四氟化硅氣體與循環的氟化銨溶液反應，生成氟硅酸銨：
再次用氨中和，生成二氧化硅沉淀和氟化:
過濾除去沉淀的二氧化硅，得到氟化銨溶液。除留足循環用量外，多余部分在140℃~150℃濃縮，然后在170℃~180℃用硫酸分解得無水氟化氫和硫酸氫銨。無水氟化氫經水吸收后得到氫氟酸。
石灰法
將磷酸副產的20%氟硅酸溶液夜與氫氧化鈣于70℃~75℃進行中和反應，生成氟化鈣：
產物經過濾、造粒后送入轉窯，通入蒸汽加熱至1050℃，發生下述反應生成氟化氫：
氟化氫經水吸收后得到氫氟酸。
布什法
將磷肥廠洗滌廢氣得到的氟硅酸濃縮并氣化為HF-SiF4-H2O混合物，然后用多元醇有機溶劑選擇吸收氟化氫，經真空蒸發從溶劑中解吸氟化氫后，液化、再經兩級精餾提純得無水氟化氫。無水氟化氫經水吸收后得到氫氟酸。
火焰水解法
四氟化硅用氫或烴火焰在1100℃以上水解可得二氧化硅和氟化氫。氣體中約有70%~85%（以元素氟計）轉化為氟化氫，用稀的氫氟酸吸收，經濃硫酸脫水可得無水氟化氫。無水氟化氫經水吸收后得到氫氟酸。
其他
工業上也可以用磷石灰和氟磷石灰來制備氫氟酸。在其濕法分解過程中的副產物中存在氟化氫，氟化氫經水吸收后得到氫氟酸。
安全事宜
安全標志
健康危害
氫氟酸對皮膚有強烈的腐蝕作用，能穿透皮膚向深層滲透，形成壞死和潰瘍，且不易治愈。眼接觸高濃度氫氟酸可引起角膜穿孔。接觸其蒸氣，可發生支氣管炎、肺炎等。長期接觸可發生呼吸道慢性炎癥，引起牙周炎、氟骨病。
防護措施
可能接觸其煙霧時，佩戴自吸過濾式防毒面具（全面罩）或空氣呼吸器。緊急事態搶救或撤離時，建議佩戴氧氣呼吸器；穿橡膠耐酸堿服；戴橡膠耐酸堿手套。工作現場禁止吸煙、進食和飲水，保持良好衛生習慣。操作注意事項中補充密閉操作、注意通風，盡可能機械化、自動化，操作人員必須經過專門培訓并嚴格遵守操作規程。工作后，淋浴更衣。單獨存放被毒物污染的衣物，洗后再用。
急救處理
皮膚接觸：立即脫去污染的衣著，用大量流動清水沖洗至少15分鐘并就醫。
眼睛接觸：立即提起眼臉，用流動清水或生理鹽水沖洗至少15min。滴入2～3滴局部麻醉眼藥，可減輕疼痛。同時送眼科診治。
吸入：迅速脫離現場至空氣新鮮處，保持呼吸道通暢，呼吸困難時給輸氧，不可進行人工呼吸（可能導致進行人工呼吸者本人吸入氟化氫氣體），給予2%～4%碳酸氫鈉溶液霧化吸入，就醫。
食入：誤服者給飲牛奶或蛋清，立即就醫。
泄露處理
氫氟酸發生泄漏時，操作人員須戴好防毒面具、護目鏡與手套，用碳酸氫鈉或蘇打灰與氫氧化鈣混合物（1:1）覆蓋溢漏物，必要時可加水攪成漿狀再收集起來，并用蘇打溶液沖洗污染區域；亦可將地面灑上蘇打、石灰，再用水沖洗，經稀釋的洗水排入廢水系統。
貯存運輸
貯運氫氟酸時，要用銅、鐵，混凝土或木制的槽罐內襯橡膠、鉛、聚氟乙烯、聚乙烯等。貯放在陰涼地方，嚴禁煙火。因氟化氫反應性強，運輸時要注意檢查，小心移動，避免日光照射。
參考資料 >
Hydrofluoric Acid | HF | CID 14917 - PubChem. PubChem.2023-08-05
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氟——最活潑的非金屬元素.科技日報.2023-08-05