El ácido hexafluorosilícico es un compuesto inorgánico con la fórmula química H
2SiF
6. Las soluciones acuosas de ácido hexafluorosilícico consisten en sales del catión y del anión hexafluorosilicato. Estas sales y sus soluciones acuosas son incoloras.
El ácido hexafluorosilícico se produce de forma natural a gran escala en los volcanes. [1] [2] Se fabrica como coproducto en la producción de fertilizantes fosfatados . El ácido hexafluorosilícico resultante se consume casi exclusivamente como precursor del trifluoruro de aluminio y la criolita sintética , que se utilizan en el procesamiento del aluminio. Las sales derivadas del ácido hexafluorosilícico se denominan hexafluorosilicatos .
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El ácido hexafluorosilícico se ha cristalizado en forma de diversos hidratos. Estos incluyen ( H 5 O 2 ) 2 SiF 6 , el más complicado (H 5 O 2 ) 2 SiF 6 ·2H 2 O y (H 5 O 2 )(H 7 O 3 )SiF 6 ·4.5H 2 O. En todas estas sales, el anión hexafluorosilicato octaédrico está unido por enlaces de hidrógeno a los cationes. [3]
Las soluciones acuosas de ácido hexafluorosilícico a menudo se describen como H
2SiF
6.
El ácido hexafluorosilícico se produce comercialmente a partir de minerales que contienen fluoruro y que también contienen silicatos. Específicamente, la apatita y la fluorapatita se tratan con ácido sulfúrico para obtener ácido fosfórico , un precursor de varios fertilizantes solubles en agua. Esto se llama proceso húmedo del ácido fosfórico . [4] Como subproducto, se producen aproximadamente 50 kg de ácido hexafluorosilícico por tonelada de HF debido a reacciones que involucran impurezas minerales que contienen sílice. [5] : 3
Parte del fluoruro de hidrógeno (HF) producido durante este proceso reacciona a su vez con impurezas de dióxido de silicio (SiO 2 ), que son componentes inevitables de la materia prima mineral, para dar tetrafluoruro de silicio . Así formado, el tetrafluoruro de silicio reacciona aún más con HF. [ cita necesaria ] El proceso neto se puede describir como: [6] [ página necesaria ]
El ácido hexafluorosilícico también se puede producir tratando tetrafluoruro de silicio con ácido fluorhídrico. [ cita necesaria ]
En agua [ se necesita aclaración ] , el ácido hexafluorosilícico se hidroliza fácilmente a ácido fluorhídrico y diversas formas de sílice amorfa e hidratada ("SiO 2 "). A la concentración habitualmente utilizada para la fluoración del agua, se produce un 99% de hidrólisis y el pH desciende. La velocidad de hidrólisis aumenta con el pH. Al pH del agua potable, el grado de hidrólisis es esencialmente del 100%. [5]
Con un pH cercano al neutro, las sales de hexafluorosilicato se hidrolizan rápidamente según esta ecuación: [7]
La neutralización de soluciones de ácido hexafluorosilícico con bases de metales alcalinos produce las correspondientes sales de fluorosilicatos de metales alcalinos:
La sal resultante Na 2 SiF 6 se utiliza principalmente en la fluoración del agua. Las sales de amonio y bario relacionadas se producen de manera similar para otras aplicaciones. A temperatura ambiente, el ácido hexafluorosilícico concentrado al 15-30% sufre reacciones similares con cloruros , hidróxidos y carbonatos de metales alcalinos y alcalinotérreos . [8]
El hexafluorosilicato de sodio, por ejemplo, se puede producir tratando el cloruro de sodio ( NaCl ) con ácido hexafluorosilícico: [5] : 3 [9] : 7
Al calentar hexafluorosilicato de sodio se obtiene tetrafluoruro de silicio : [9] : 8
La mayor parte del ácido hexafluorosilícico se convierte en fluoruro de aluminio y criolita sintética . Estos materiales son fundamentales para la conversión del mineral de aluminio en aluminio metálico. La conversión a trifluoruro de aluminio se describe como: [6]
El ácido hexafluorosilícico también se convierte en una variedad de sales de hexafluorosilicatos útiles. La sal de potasio, fluorosilicato de potasio , se utiliza en la producción de porcelanas, la sal de magnesio para hormigones endurecidos y como insecticida, y las sales de bario para fósforos.
El ácido hexafluorosilícico y sus sales se utilizan como agentes conservantes de la madera . [10]
El ácido hexafluorosilícico también se utiliza como electrolito en el proceso electrolítico de Betts para refinar plomo.
El ácido hexafluorosilícico (identificado como ácido hidrofluorosilícico en la etiqueta) junto con el ácido oxálico son los ingredientes activos utilizados en los productos de limpieza para eliminar el óxido de Iron Out , que son esencialmente variedades de ácido para la ropa .
H 2 SiF 6 es un reactivo especializado en síntesis orgánica para escindir enlaces Si-O de éteres sililo . Para ello es más reactivo que el HF. Reacciona más rápido con éteres de t - butildimetilsililo ( TBDMS ) que con éteres de triisopropilsililo ( TIPS ). [11]
La aplicación de ácido hexafluorosílice a una superficie rica en calcio, como el hormigón, le dará a esa superficie cierta resistencia al ataque del ácido. [12]
El fluoruro de calcio (CaF 2 ) es un sólido insoluble resistente a los ácidos.
Algunos minerales raros, que se encuentran en fumarolas volcánicas o de carbón, son sales del ácido hexafluorosilícico. Los ejemplos incluyen el hexafluorosilicato de amonio que se presenta naturalmente como dos polimorfos: criptohalita y bararita. [13] [14] [15]
El ácido hexafluorosilícico puede liberar fluoruro de hidrógeno (HF) cuando se evapora, por lo que presenta riesgos similares. La inhalación de los vapores puede provocar edema pulmonar . Al igual que el fluoruro de hidrógeno, ataca al vidrio y al gres . [16] El valor LD 50 del ácido hexafluorosilícico es 430 mg/kg. [5]