Acide fluorhydrique

Meera Senthilingam

Cette semaine, acidité mortelle avec Katrina Krämer

Katrina Krämer

‘Pourquoi tu m’as fait courir en ville, en essayant de trouver un morceau de plastique stupide, alors que j’ai une baignoire parfaitement bonne que je peux utiliser? Jesse Pinkman, personnage de Breaking bad, demande à son partenaire, Walter White, professeur de chimie devenu producteur de drogue, dans le deuxième épisode de la série télévisée américaine. La raison devient bientôt évidente, lorsque le plafond s’effondre de manière stupéfiante, entraînant avec lui un flot de liquide rouge touffu – le corps à moitié dissous d’un trafiquant de drogue rival. White et Pinkman avaient essayé de se débarrasser du corps en le dissolvant dans de l’acide fluorhydrique.

Bien que les effets de dissolution corporelle de l’acide aient été largement exagérés dans la série télévisée, l’acide fluorhydrique, ou HF, doit en effet être stocké et utilisé dans des récipients en plastique car il dissout lentement de nombreux matériaux, y compris la fibre de verre dont sont faites de nombreuses baignoires modernes. L’HF dissout lentement le dioxyde de silicium – le composant principal de la plupart des types de verre – en formant de l’acide hexafluorosilicique soluble dans l’eau et du tétrafluorure de silicium gazeux. Les chimistes utilisent la capacité de l’acide à graver le verre pour éliminer les taches particulièrement tenaces de la verrerie de laboratoire et c’est un outil inestimable dans l’industrie des semi-conducteurs pour nettoyer les plaquettes de silicium.

Il y a certainement des acides plus forts que l’HF – avec un pKa de seulement 3,2, il est plus faible que les autres acides hydrohalogénures et loin de l’acide fluoroantimonique superacidique avec son extraordinaire pKa de -25. La faible acidité de l’HF s’explique par la forte liaison entre l’hydrogène et l’atome de fluor, qui n’entraîne qu’une ionisation partielle dans les solutions diluées. Comme pour les autres halogénures d’hydrogène, l’acide fluorhydrique est la solution aqueuse du fluorure d’hydrogène gazeux incolore. Les acides fluorhydriques commerciaux contiennent environ 50% d’HF, les plus concentrés jusqu’à 75%. Fait intéressant, lorsque la concentration en HF approche les 100%, quelque chose de curieux se produit: dans un processus appelé homoassociation, des ions polyatomiques tels que HF2- et des protons libres se forment, entraînant une augmentation spectaculaire de l’acidité.

Le chimiste pharmaceutique suédois Carl Scheele a découvert l’acide fluorhydrique en 1771, lorsqu’il a étudié la composition d’un minéral appelé spath fluoré: Fluorure de calcium. À une époque où l’élément fluor était inconnu et où l’on pensait que tous les acides contenaient de l’oxygène, Scheele remarqua les propriétés de gravure sur verre des vapeurs qui se développaient lors du chauffage du spath fluoré dans l’acide sulfurique. Conduisant les fumées dans l’eau, il a été le premier à fabriquer de grandes quantités d’acide fluorhydrique. L’exposition à l’HF – avec la mauvaise habitude de Scheele de goûter et de sentir les substances qu’il a découvertes – pourrait avoir été l’une des causes de sa mort à l’âge de seulement 43 ans.

Aussi méchant que puisse paraître HF, un monde sans acide fluorhydrique serait plutôt sombre

Il est naturel de s’attendre à ce que l’acide fluorhydrique soit corrosif, mais pour aggraver les choses, HF est également un poison de contact puissant. L’acide pénètre facilement dans les couches externes de la peau et interfère avec la fonction nerveuse – les brûlures peuvent ne pas être immédiatement visibles et peuvent même rester indolores, ce qui signifie qu’une exposition accidentelle peut rester inaperçue pendant des heures. Au pH neutre du corps, l’acide fluorhydrique se dissocie et produit un flot d’ions fluorure, qui réagissent avec les ions calcium et magnésium abondants, formant des sels insolubles. Les ions de métaux alcalins sont essentiels au bon fonctionnement du corps; leur perte arrête le travail des muscles et corrode les os. Même des brûlures d’HF relativement petites, de la taille de la paume de votre main, peuvent provoquer une gamme d’effets médicaux désagréables tels qu’un œdème pulmonaire (accumulation de liquide dans les poumons) et une arythmie cardiaque potentiellement mortelle (rythme cardiaque diminué ou irrégulier). Les médecins traitent l’empoisonnement à l’HF avec des injections de gluconate de calcium ou des infusions de chlorure de calcium pour éliminer les ions fluorure avant qu’ils ne dévorent le calcium et le magnésium du corps.

Parfois, comme dans le cas d’un technicien australien malheureux, l’intoxication aiguë au fluorure peut être fatale. En dissolvant des échantillons de roche avec de l’acide fluorhydrique, le technicien a renversé un bécher de taille moyenne à 70% d’HF sur ses genoux, soit une surface d’environ 10% de la surface totale de son corps. Bien qu’il se soit immédiatement arrosé et qu’il ait reçu un traitement une heure plus tard, l’homme est devenu inconscient et est décédé d’une défaillance de plusieurs organes deux semaines plus tard.

Cependant, aussi méchant que puisse paraître HF, un monde sans acide fluorhydrique serait plutôt sombre. C’est la principale source de fluor de l’industrie – les produits pharmaceutiques, les réfrigérants et les fluoropolymères tels que le téflon dépendent tous de l’acide fluorhydrique.

Meera Senthilingam

Katrina Krämer de la Royal Society of Chemistry, avec la chimie dure d’un composé quelque peu essentiel. La semaine prochaine, le codage moins apprécié de la vie.

Andrew Holding

La plupart de la vie stocke des informations dans l’ADN qui est stable et capable de préserver le génome de l’organisme. Mais dans le cas de certains virus, l’ARN est utilisé pour stocker l’information génétique. Dans le cas de ces virus, l’instabilité de l’ARN peut effectivement être avantageuse.

Meera Senthilingam

Découvrez comment avec Andrew Holding dans la chimie de la semaine prochaine dans son élément. D’ici là, merci d’avoir écouté, je suis Meera Senthilingam.