Flusssäure

Meera Senthilingam

Diese Woche, tödliche Säure mit Katrina Krämer

Katrina Krämer

‘Warum hast du mich in der Stadt herumlaufen lassen, um ein dummes Stück Plastik zu finden, wenn ich eine vollkommen gute Badewanne habe, die ich benutzen kann? Breaking bad Charakter Jesse Pinkman fragt seinen Partner, Chemielehrer-turned-drug-Produzent Walter White, in der amerikanischen TV-Serie‘ second ever Episode. Der Grund wird bald offensichtlich, als die Decke atemberaubend zusammenbricht und eine Flut klumpiger roter Flüssigkeit mit sich bringt – der halb aufgelöste Körper eines rivalisierenden Drogendealers. White und Pinkman hatten versucht, den Körper zu entsorgen, indem sie ihn in Flusssäure auflösten.

Während die körperauflösende Wirkung der Säure in der TV-Serie stark übertrieben wurde, muss Flusssäure oder HF tatsächlich in Kunststoffbehältern gelagert und verwendet werden, da sie viele Materialien langsam auflöst, einschließlich des Glasfaserglases, aus dem viele moderne Badewannen bestehen. HF löst Siliciumdioxid – den Hauptbestandteil der meisten Glasarten – langsam auf, indem es wasserlösliche Hexafluorkieselsäure und gasförmiges Siliciumtetrafluorid bildet. Chemiker nutzen die Fähigkeit der Säure, Glas zu ätzen, um besonders hartnäckige Flecken von Laborglaswaren zu entfernen, und sie ist ein unschätzbares Werkzeug in der Halbleiterindustrie zur Reinigung von Siliziumwafern.

Es gibt sicherlich stärkere Säuren als HF – mit einem pKa von nur 3,2 ist es schwächer als andere Halogenwasserstoffsäuren und weit entfernt von supersaurer Fluorantimonsäure mit einem außergewöhnlichen pKa von -25. Der Grund für die magere Acidität von HF ist die starke Bindung zwischen dem Wasserstoff- und dem Fluoratom, die in verdünnten Lösungen nur zu einer partiellen Ionisation führt. Wie bei anderen Halogenwasserstoffen ist Flusssäure die wässrige Lösung des farblosen Gases Fluorwasserstoff. Kommerzielle Flusssäuren enthalten etwa 50% HF, die konzentriertesten bis zu 75%. Interessanterweise passiert, wenn sich die HF-Konzentration 100% nähert, etwas Merkwürdiges: In einem Prozess namens Homoassoziation bilden sich mehratomige Ionen wie HF2- und freie Protonen, was zu einem dramatischen Anstieg des Säuregehalts führt.Der schwedische pharmazeutische Chemiker Carl Scheele entdeckte 1771 Flusssäure, als er die Zusammensetzung eines Minerals namens Flussspat untersuchte: Calciumfluorid. Zu einer Zeit, als das Element Fluor unbekannt war und alle Säuren Sauerstoff enthielten, Scheele bemerkte die Glasätzeigenschaften der Dämpfe, die sich beim Erhitzen von Flussspat in Schwefelsäure entwickelten. Er führte die Dämpfe in Wasser und stellte als erster große Mengen Flusssäure her. Die Exposition gegenüber HF – zusammen mit Scheeles schlechter Angewohnheit, die von ihm entdeckten Substanzen zu schmecken und zu riechen – könnte eine der Ursachen für seinen Tod im Alter von nur 43 Jahren gewesen sein.

So böse HF auch klingen mag, eine Welt ohne Flusssäure wäre ziemlich trostlos

Es ist natürlich zu erwarten, dass Flusssäure ätzend ist, aber um die Sache noch schlimmer zu machen, ist HF auch ein starkes Kontaktgift. Die Säure dringt leicht in die äußeren Hautschichten ein und beeinträchtigt die Nervenfunktion – Verbrennungen sind möglicherweise nicht sofort sichtbar und können sogar schmerzlos bleiben, was bedeutet, dass eine versehentliche Exposition stundenlang unbemerkt bleiben kann. Beim neutralen pH-Wert des Körpers dissoziiert Flusssäure und erzeugt eine Flut von Fluoridionen, die mit den reichlich vorhandenen Calcium- und Magnesiumionen reagieren und unlösliche Salze bilden. Alkalimetallionen sind für die ordnungsgemäße Funktion des Körpers unerlässlich; Ihr Verlust stoppt die Muskelarbeit und korrodiert die Knochen. Selbst relativ kleine HF-Verbrennungen, etwa so groß wie Ihre Handfläche, können eine Reihe unangenehmer medizinischer Wirkungen wie Lungenödeme (Flüssigkeitsansammlung in der Lunge) und lebensbedrohliche Herzrhythmusstörungen (verminderter oder unregelmäßiger Herzschlag) verursachen. Ärzte behandeln HF-Vergiftungen mit Calciumgluconat-Injektionen oder Calciumchlorid-Infusionen, um die Fluoridionen zu entfernen, bevor sie das körpereigene Kalzium und Magnesium verschlingen.

Manchmal, wie im Fall eines unglücklichen australischen Technikers, kann die akute Fluoridvergiftung tödlich sein. Der Techniker löste Gesteinsproben mit Flusssäure auf und verschüttete ein mittelgroßes Becherglas mit 70% HF auf seinen Schoß – eine Fläche von etwa 10% der Gesamtoberfläche seines Körpers. Obwohl er sich sofort abspritzte und eine Stunde später behandelt wurde, wurde der Mann bewusstlos und starb zwei Wochen später an Multiorganversagen.

So fies es auch klingen mag, eine Welt ohne Flusssäure wäre ziemlich trostlos. Es ist die Hauptquelle der Industrie für Fluor – Pharmazeutika, Kältemittel und Fluorpolymere wie Teflon sind alle auf Flusssäure angewiesen.

Meera Senthilingam

Katrina Krämer von der Royal Society of Chemistry dort mit der harten Chemie einer etwas essentiellen Verbindung. Nächste Woche, die weniger geschätzte Kodierung des Lebens.

Andrew Holding

Das meiste Leben speichert Informationen in DNA, die stabil ist und das Genom des Organismus erhalten kann. Bei einigen Viren wird jedoch RNA verwendet, um die genetische Information zu speichern. Bei diesen Viren kann die Instabilität der RNA tatsächlich vorteilhaft sein.

Meera Senthilingam

Entdecken Sie, wie Andrew in der Chemie der nächsten Woche in seinem Element ist. Bis dahin, danke fürs Zuhören, ich bin Meera Senthilingam.