El ácido hexafluorosilícico es un compuesto inorgánico con la fórmula química H
2SiF
6Las soluciones acuosas de ácido hexafluorosilícico están formadas por 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. [2] [3] 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, entre los que se 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. [4]
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 flúor y que también contienen silicatos. En concreto, la apatita y la fluorapatita se tratan con ácido sulfúrico para dar ácido fosfórico , un precursor de varios fertilizantes solubles en agua. Esto se denomina proceso de ácido fosfórico húmedo . [5] Como subproducto, se producen aproximadamente 50 kg de ácido hexafluorosilícico por tonelada de HF debido a reacciones que implican impurezas minerales que contienen sílice. [6] : 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 requerida ] El proceso neto puede describirse como: [7] [ página necesaria ]
El ácido hexafluorosilícico también se puede producir tratando tetrafluoruro de silicio con ácido fluorhídrico. [7]
El ácido hexafluorosilícico sólo es estable en fluoruro de hidrógeno o en soluciones acuosas ácidas. En cualquier otra circunstancia, actúa como fuente de ácido fluorhídrico . Así, por ejemplo, el ácido hexafluorosilícico puro o en solución de óleum desprende tetrafluoruro de silicio hasta que el fluoruro de hidrógeno residual restablece el equilibrio: [7]
En soluciones acuosas alcalinas a neutras, el ácido hexafluorosilícico se hidroliza fácilmente a aniones fluoruro y sílice hidratada amorfa ("SiO 2 "). Las bases fuertes dan sales de fluorosilicato al principio, pero cualquier exceso estequiométrico inicia la hidrólisis. [7] En las concentraciones que se utilizan habitualmente para la fluoración del agua , se produce una hidrólisis del 99 %: [6] [8]
La neutralización de soluciones de ácido hexafluorosilícico con bases de metales alcalinos produce las sales de fluorosilicato de metales alcalinos correspondientes:
La sal resultante, Na2SiF6, se utiliza principalmente en la fluoración del agua . Las sales de amonio y bario relacionadas se producen de forma similar para otras aplicaciones. A temperatura ambiente, el ácido hexafluorosilícico concentrado al 15-30 % experimenta reacciones similares con cloruros , hidróxidos y carbonatos de metales alcalinos y alcalinotérreos . [9]
El hexafluorosilicato de sodio , por ejemplo, se puede producir tratando el cloruro de sodio ( NaCl ) con ácido hexafluorosilícico: [6] : 3 [10] : 7
Calentando hexafluorosilicato de sodio se obtiene tetrafluoruro de silicio : [10] : 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 en trifluoruro de aluminio se describe como: [7]
El ácido hexafluorosilícico también se convierte en una variedad de sales de hexafluorosilicato 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 . [11]
El ácido hexafluorosilícico también se utiliza como electrolito en el proceso electrolítico Betts para refinar el 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 eliminadores de óxido Iron Out , que son esencialmente variedades de detergente para ropa .
El H 2 SiF 6 es un reactivo especializado en síntesis orgánica para escindir enlaces Si–O de éteres de sililo . Es más reactivo para este propósito que el HF. Reacciona más rápido con éteres de t - butildimetilsililo ( TBDMS ) que con éteres de triisopropilsililo ( TIPS ). [12]
La aplicación de ácido hexafluorosílice a una superficie rica en calcio, como el hormigón, le otorgará a esa superficie cierta resistencia al ataque ácido. [13]
El fluoruro de calcio (CaF 2 ) es un sólido insoluble y resistente a los ácidos.
Algunos minerales raros, que se encuentran en fumarolas volcánicas o de carbón, son sales del ácido hexafluorosilícico. Algunos ejemplos incluyen el hexafluorosilicato de amonio que se presenta de forma natural como dos polimorfos: criptohalita y bararita . [14] [15] [16]
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 el vidrio y la cerámica . [17] El valor LD 50 del ácido hexafluorosilícico es de 430 mg/kg. [6]