آمونیوم بای فلوراید

آمونیوم بای فلوراید

1- مقدمه

آمونیوم هیدروژن فلوراید یا  آمونیوم بای فلوراید یک ترکیب معدنی با فرمول شیمیایی NH4HF2 یا NH4F·HF می باشد که از آمونیاک و هیدروژن فلوراید تولید می شود. این نمک که با نام های آمونیوم اسید فلوئورید, آمونیوم دی فلوئورید و آمونیوم هیدروژن فلوئورید نیز شناخته می شود, ماده ای بی رنگ و یک ماده واسطه ای در مسیری است که زمانی برای رسیدن به اسید هیدروفلوئوریک در نظر گرفته شده بود.

بی فلوراید آمونیوم، همانطور که از نامش پیداست، حاوی یک کاتیون آمونیوم NH4+) و یک بای فلوراید، یا هیدروژن (دی فلوراید)، آنیون (HF2-)  است. آنیون بای فلوراید سه اتمی حاوی مرکز متقارن دارای قوی ترین پیوند هیدروژنی شناخته شده، با طول F-H 114 pm می باشد و انرژی پیوند بیشتر از 155 کیلوژول برمول.
در جامد [NH4][HF2]، هر کاتیون آمونیوم توسط چهار مرکز فلوراید در چهار وجهی (تتراهدرال با پیوندهای هیدروژن فلوئور هیدروژن بین اتم های هیدروژن یون آمونیوم و اتم های فلوئور ) احاطه شده است. (محلول ها حاوی چهار وجهی یا تتراهدرال کاتیون های NH4+ و آنیون های HF2- خطی.)
کاتیون آمونیوم یک یون چند اتمی با بار مثبت با فرمول شیمیایی NH+4 می باشد که از پروتونه شدن آمونیاک تشکیل می شود. آمونیوم همچنین یک نام کلی برای آمین ‌های جایگزین شده با بار مثبت یا پروتونه و کاتیون‌های آمونیوم چهارتایی است که در آن یک یا چند اتم هیدروژن با گروه‌های آلی جایگزین می‌شوند.
یون بای فلوراید یک آنیون معدنی با فرمول شیمیایی  HF2- است. آنیونی بی رنگ است. نمک های بای فلوراید معمولاً در واکنش نمک های فلوراید با اسید هیدروفلوئوریک مشاهده می شوند. تولید تجاری فلوئور شامل الکترولیز نمک های بی فلوراید است. یون بی فلوراید دارای ساختار خطی و مرکز متقارن می باشد. در تئوری اوربیتال مولکولی، اتم ها به گونه ای مدل می شوند که توسط یک پیوند 4 الکترونی 3 مرکزی در کنار هم نگه داشته شوند.

2-تاریخچه

درباره ی این ماده آمده است که از زمان های گذشته در حکاکی فلزات از این ماده استفاده می شده است. مواد شیمیایی آلی مانند اسید لاکتیک و اسید سیتریک در اوایل 400 سال قبل از میلاد برای حکاکی فلزات و تولید محصولات مورد استفاده قرار گرفته‌اند، زمانی که سرکه برای خوردگی سرب و ایجاد رنگدانه سروس که به سرب سفید نیز معروف است، استفاده می‌شد. اکثر روش های مدرن آسیاب شیمیایی شامل اچ های قلیایی هستند. اینها ممکن است در اوایل قرن اول پس از میلاد مورد استفاده قرار گرفته باشند. که استفاده از این ماده نیز احتمالا به همان سال ها باز می گردد اما تاریخ دقیق تولید صنعتی آن در دسترس نمی باشد.

3-کاربردها

این ماده شیمیایی در تولیدات صنعتی انواع مواد شوینده به کار گرفته می ‌شود. می توان گفت آمونیوم بای فلوراید یکی از مواد اولیه تولید صابون ها و شامپو ها می باشد.
این محصول شیمیایی به عنوان اصلاح کننده در برخی از واکنش های شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد.
در واکنش ها و فرایندهای آبکاری بعد از مراحل اولیه و به علت نشستن رسوبات مختلف بر روی فلز, از آمونیوم بای فلوراید به عنوان یک تمیزکننده قوی استفاده می شود.
در تولید لوازم پلاستیکی و لاستیکی از این ماده شیمیایی به وفور استفاده می شود.
از این ماده در فرایند حکاکی یا اچینگ (etching) بر روی سطوح مختلف استفاده می شود. آسیاب شیمیایی یا حکاکی صنعتی فرآیند تولید کاهشی با استفاده از حمامی از مواد شیمیایی اچینگ تنظیم شده با درجه حرارت برای حذف مواد برای ایجاد یک شی با شکل دلخواه است. نام های دیگر برای اچ شیمیایی عبارتند از: اچ عکس، اچ شیمیایی، اچ شیمیایی عکس و ماشینکاری فتوشیمیایی که این فرایندها بیشتر بر روی فلزات استفاده می شود، اگرچه مواد دیگر اهمیت فزاینده ای دارند. این روش از فرآیند های تزئین سطوح و حکاکی چاپی که در دوران رنسانس به عنوان جایگزینی برای حکاکی روی فلز ایجاد شد، ایجاد شد. این فرآیند اساساً شامل حمام کردن نواحی برش در یک ماده شیمیایی خورنده به نام اچانت است که با مواد موجود در ناحیه برش خورده واکنش داده و باعث حل شدن مواد جامد می شود. مواد بی اثری که به عنوان پوشش دهنده شناخته می شوند برای محافظت از نواحی خاصی از مواد به عنوان مواد مقاوم استفاده می شوند

4-واکنش ها

بی فلوراید آمونیوم جزء برخی از اچانت ها (اچ کننده ها) است و به قسمت سیلیسی شیشه حمله می کند:

(بی فلوراید پتاسیم یک اچانت مرتبط و رایج‌ مورد استفاده است.)
بی فلوراید آمونیوم همچنین به عنوان یک افزودنی در فرآیند ها و واکنش های آبکاری قلع نیکل استفاده می شود زیرا یون فلوراید به عنوان یک عامل کمپلکس کننده با قلع واکنش دهد و اجازه می دهد تا کنترل بیشتری بر ترکیب و پایان واکنش حاصل شود.

5-روش تولید

آمونیوم هیدروژن دی فلوراید از واکنش محلول آبی آمونیاک با اسید هیدروفلوئوریک به نسبت مولی 1: 2 و سپس کریستال شدن از آب تهیه می شود.

بی فلوراید آمونیوم به عنوان یک واسطه در تولید اسید هیدروفلوئوریک از اسید هگزافلوئوروسیلیک در نظر گرفته شده است. بنابراین، اسید هگزافلوروسیلیک هیدرولیز می شود و فلوراید آمونیوم می دهد، که از نظر حرارتی تجزیه می شود و بی فلوراید می دهد:

بی فلوراید آمونیوم به دست آمده به بی فلوراید سدیم تبدیل می شود که از نظر حرارتی تجزیه می شود تا HF آزاد شود.

6-تحقیقات جدید

همانطور که مطرح شد این محصول در فرایند های اچینگ ( لایه برداری و لایه گذاری) بسیار دارای اهمیت است. در همین زمینه پژوهشی با عنوان "بررسی تطبیقی اچینگ زئولیت L با محلول‌های فلوراید آمونیوم و بی فلوراید آمونیوم" در نشریه مواد پیشرفته در انتشارات وایلی به چاپ رسیده است.

7-روش نگهداری

این ماده از لحاظ واکنش پذیری و آتش گیری ماده ی ایمنی است اما بسیار برای سلامتی مضر و خطرناک است, لذا ضمن برقرای شرایط محیطی خشک و خنک برای این ماده, بایستی محل نگهداری آن دارای تهویه بوده و درب ظروف نگهداری کاملا محکم باشد تا خطری برای افراد نداشته باشد.
همچنین با توجه به خورندگی بالای این ماده, ظرف نگهداری آن بایستی مرتب چک شود.

8-ایمنی

بی فلوراید آمونیوم برای مصرف خوراکی سمی است و عامل خوردگی پوست است. پس از قرار گرفتن در معرض پوست، شستشو با آب و سپس درمان با گلوکونات کلسیم لازم است. به دلیل خاصیت خورندگی بالای این ماده, در صورت برخورد با چشم و پوست و یا بلع آن به شدت آسیب رسان است.