Фторид калия¶

Фторид калия — неорганическое бинарное соединение калия и фтора с химической формулой KF. Представляет собой бесцветные кристаллы кубической сингонии, хорошо растворимые в воде. Относится к классу галогенидов щелочных металлов, проявляет типичные свойства ионной соли.

¶Физические свойства

Фторид калия — твёрдое вещество белого цвета, плотность при комнатной температуре составляет 2,48 г/см³. Температура плавления — 858 °C, температура кипения — 1505 °C. Кристаллическая решётка — гранецентрированная кубическая (типа NaCl), параметр решётки a = 5,34 Å.

Растворимость в воде высокая: при 20 °C в 100 г воды растворяется 92,3 г KF, при 100 °C — 150 г. Растворение сопровождается значительным выделением тепла (гидратация ионов). Водные растворы имеют щелочную реакцию вследствие гидролиза. Соединение гигроскопично, образует кристаллогидраты, наиболее устойчивый из которых — KF·2H₂O (температура плавления 41 °C). В этаноле и других органических растворителях растворяется плохо.

¶Химические свойства

Будучи солью сильного основания (KOH) и слабой кислоты (HF), фторид калия подвергается гидролизу по аниону, создавая в растворе щелочную среду. При взаимодействии с плавиковой кислотой образует кислый фторид — гидродифторид калия:

KF + HF → KHF₂

В расплаве фторид калия электрохимически устойчив, что используется в электролитах. С фторидами многих металлов (алюминия, бора, кремния, титана) образует комплексные соединения, например K[AlF₄], KBF₄, K₂SiF₆. Реагирует с концентрированной серной кислотой с выделением фтороводорода. Как источник фторид-иона вступает в реакции обмена с солями металлов, осаждая малорастворимые фториды.

¶Получение

Основные промышленные способы получения:

• нейтрализация гидроксида калия плавиковой кислотой: KOH + HF → KF + H₂O;
• взаимодействие карбоната калия (поташа) с фтороводородом: K₂CO₃ + 2HF → 2KF + CO₂ + H₂O;
• термическое разложение гидродифторида калия KHF₂ при нагревании выше 240 °C.

В лабораторных условиях KF получают растворением металлического калия в безводном фтороводороде либо обменными реакциями в неводных средах. Очистку проводят перекристаллизацией из воды или возгонкой в вакууме.

¶Применение

Фторид калия используется в нескольких отраслях промышленности:

• Металлургия — компонент флюсов при сварке и пайке алюминия, а также электролитов для получения алюминия (в смеси с криолитом).
• Органический синтез — реагент для фторирования, в частности в реакции Финкельштейна (замена хлора или брома на фтор в галогенуглеводородах) и как катализатор в реакциях нуклеофильного замещения.
• Производство стекла и керамики — компонент шихты для получения опалового стекла, глушитель эмалей.
• Аналитическая химия — маскирующий агент, осадитель и компонент буферных растворов.
• Стоматология — компонент некоторых профилактических паст и ополаскивателей (в малых концентрациях).

¶Биологическое действие и безопасность

Фторид калия токсичен, как и другие растворимые фториды. Летальная доза для человека при пероральном приёме составляет около 5–10 г. Отравление вызывает тошноту, рвоту, боли в животе, судороги, угнетение сердечной деятельности. Хроническое воздействие ведёт к флюорозу — поражению зубной эмали и костной ткани. При работе с веществом необходимы средства индивидуальной защиты органов дыхания и кожи, а также хорошая вентиляция. ПДК в воздухе рабочей зоны — 0,5 мг/м³ (по фтороводороду). Отходы, содержащие KF, подлежат утилизации как опасные химические отходы.

¶Источники

• Лидин Р. А., Молочко В. А., Андреева Л. Л. Химические свойства неорганических веществ.
• Рабинович В. А., Хавин З. Я. Краткий химический справочник.
• Гринвуд Н., Эрншо А. Химия элементов. Т. 1.
• Химическая энциклопедия. Т. 2.