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【背景及概況】[1][2][3]
氫氟酸又稱氟化氫酸，是氟化氫的水溶液，分子式為HF。無色有毒、有強的腐蝕性和刺激性，市售的氫氟酸一般含氟化氫 40%，極易揮發，置于空氣中即冒白煙。它的酸性在氫鹵酸中是最弱的，但腐蝕性很強，能腐蝕玻璃和許多金屬。故不能用玻璃作容器。可用以在玻璃上刻畫花紋。工業用氫氟酸可由氟石（CaF2）和濃硫酸反應制得。是制造氟酸鹽的主要原料。本品有劇毒、在空氣中最高容許濃度為1mg/m3，對金、鉑、鉛、石蠟及某些塑料不起腐蝕作用。無論是液態或氣態都能刺激眼、皮膚及呼吸道，與皮膚接觸立即引起燒傷并劇痛。液體與眼睛接觸立即造成失明。應存放在通風陰涼處，避免陽光直射，遠離火種熱源，切忌與H發孔劑、氰化物、金屬粉末、堿等接觸，以防發生意外。裝卸時要輕拿輕放，防止滲漏。滲漏時地面上撒上蘇打石灰，用水沖洗，消防方法可用干粉，二氧化碳、霧狀水，不宜用加壓水，以防沖洗時濺出。操作人員應戴防毒面具與手套，切勿觸及皮膚，當誤觸皮膚發生腐爛，則立即用清水沖洗傷口20分鐘。再作醫治。也可在灼傷處涂敷氧化鎂甘油軟膏、或擦稀氨水，并就醫診治。
【特性】[2]
氟化氫氣體的水溶液。無色發煙易流動的液體。有刺激性氣味。劇毒，有強烈腐蝕性。市售的氫氟酸含HF約40%，其中氟化氫常以兩分子締合狀態（H2F2）存在。為一弱酸，酸離解常數K=3.53×10-4。38.2% (W/WHF)水溶液為二元共沸物，沸點 112.2℃。能腐蝕玻璃和硅酸鹽，生成氣態四氟化硅。可溶解除金、鉑以外的大部分金屬，能侵蝕銀、銅。與金屬鹽類、氧化物、氫氧化物作用生成氟化物。用水吸收氟化氫氣體而得，應貯于蠟制或塑料制的容器中。
【來源】[3]
礦物螢石，俗稱為螢石（CaF2），是生產氟化氫、氟和氟化鈉的重要原料。其他替代材料包括氟磷灰石（CA5(PO4)3F）和冰晶石（Na3AlF6）。氟化氫是最重要的氟化物，同時也是許多氟化物燃燒時的產物，如含有氟橡膠®和聚四氟乙烯（Teflon®）的氟化物。許多國家發現了螢石，特別是在中國、德國、奧地利、瑞士、英國、挪威、墨西哥、加拿大和肯尼亞。美國在伊利諾伊州進行的螢石商業開采于1995年終止。今天，國防儲備庫是美國國內供應螢石的唯一來源。小批量的合成螢石也能從工業廢水中獲得。
氫氟酸由無水氟化氫生成，在常溫下為無色的氣體或液體。氫氟酸可以由含氟化合物水解產生，含氟化合物包括羰基氟、三氟化硼、五氟化磷、四氟化硅、四氟化硫和火山排放物中含的三氟化磷。海洋噴霧和含氟巖石和土壤的風化產生的灰塵以及人類活動污染物是大氣氟化合物的其他來源。當無水氟化氫被排放到空氣中，與水蒸汽接觸立即變成煙和白霧。通常生成的無水氟化氫純度為99～99.9％，然而市場上氫氟酸主要是濃度為70％的溶液。工業上生產的電子和試劑級的氫氟酸濃度是5～52％。世界各地制造無水氟化氫基本上都通過氟化鈣與硫酸進行反應，該反應式由Gay Lussac和Thernard發現，在1809年他們作為第一批化學家獲得純的氟化氫。當加熱到538 K時，氟化鈣和硫酸反應生成無水氟化氫氣體和固體硫酸鈣，反應式如下所示：
此工藝通過濃硫酸與螢石（≥97.5％氟化鈣）反應獲得氟化氫。氟化氫離開反應器后被冷凝，然后通過蒸餾純化。氫氟酸是通過迅速將無水氟化氫溶解于水獲得。氟化氫也是提取磷酸（肥料前身）的一個副產品，磷酸是從礦物磷灰石（CA5(PO4)3(F,Cl,OH)）獲得的。磷灰石遇酸釋放氣體硫，包括氟化氫，二氧化硫，水蒸汽和顆粒物。氣體生成物和固體分離，與濃硫酸和發煙硫酸生成無水氟化氫。氫氟酸是伴隨著硅酸鹽礦物溶解過程產生的，并產生大量的氟硅酸。
【應用】[3]
由于氫氟酸具有強腐蝕性，其在工業和家庭領域的應用越來越多。例如，氫氟酸廣泛應用于清潔不銹鋼，蝕刻玻璃，除去金屬氧化物，提取金屬，純化石英。制造商出售桶裝或包裝的氫氟酸。下圖介紹了氫氟酸化合物的主要用途：
生產制冷劑的無水氟化氫占總量的60％，制冷劑包括氫氟碳化合物、氫氟氯碳化合物和含氟聚合物。其他用途所占比例如下：化學衍生物，18％（有機和無機氟化合物，具有高度專用的屬性，例如，織物或纖維處理劑，三氟化硼，六氟化硫和氟鹽）；鋁制造6％；不銹鋼酸洗5％；石油烷基化催化劑4％；生產鈾化學試劑3％；其他用途4％。
1. 工業領域：氟化氫可以制備其他具有工業價值的無機氟化合物，包括冰晶石，六氟鋁酸鈉，氟化鋁。無機氟化合物包括氟化鈉和六氟化鈾也可以用于生產氫氟酸。其他用途包括玻璃蝕刻或加工（石英提純），除莠劑，除去金屬表面氧化物和稀有金屬提純（采礦和鉆井作業），半導體和電子行業，熒光燈泡和清洗液。在工業領域，氫氟酸的主要用途是去除金屬氧化物，其他用途包括家庭除銹和除污漬以及汽車清洗。汽車清洗是應用化學產品最集中的領域。在日常汽車清洗中，一般仍繼續采用氫氟酸，因為氫氟酸具有相對低廉的成本，尤其是大量購買時，成本更低（洗車操作的標準程序是將10％～12％氫氟酸溶液和其他成分加入到55加侖水中進行稀釋）。平均而言，采用氫氟酸清洗劑成本比采用其他清潔劑便宜5美元，或者以清洗劑的體積計則濃度為8%的氫氟酸溶液比其他清潔劑每加侖便宜3美元至5美元。生產商建議氫氟酸與水的稀釋比例為1∶30，但是這個比例通常根據溫度、水質和需要的配方強度而改變。研究表明氫氟酸可以溶解銅和鎢，同時具有選擇性的鈦蝕刻能力。氫氟酸和硅前驅體復配可以保護二氧化硅。氫氟酸清洗液中若存在過氧化氫會導致銅的溶解率受到抑制。這種現象是由于界面氧化銅形成造成的，氧化銅在氫氟酸中的溶解速度較慢。反應動力學研究確定氫氟酸和氧氣濃度符合一階動力學。氫氟酸可以選擇性剝離鈦膜，移除等離子體刻蝕聚合物或殘留物，同時抑制一些物質的蝕刻速率，如鎢、銅、二氧化硅、碳化硅、Si3N2和摻雜二氧化硅的碳。由于氫氟酸具有溶解鐵氧化物和硅基污染物的能力，可以將其用于產生高壓蒸汽的預調試鍋爐。氫氟酸可以溶解一些氧化物如五氧化二鉭和三氧化二鉭，也應用于溶解粉末狀巖石樣品。類似用途如氫氟酸被用來從硅酸鹽巖中提取有機化石。含化石巖可直接浸入到酸中，或應用硝酸纖維素膜（溶于乙酸戊酯），硝酸纖維素膜依附于有機成分，并能溶解巖石。稀氫氟酸（1～3％w/w）與有機酸或鹽酸組合應用于石油工業，刺激巖層增產石油和天然氣。
2. 金屬溶解液：氫氟酸可以與其他無機酸配合用作金屬溶解液，在環境樣品的微量元素分析之前進行常規的酸消解程序。固體樣品和那些通常積累于汽車上的顆粒物質具有相似的屬性或化學成分。對下水道污泥樣品的研究顯示，可以使用氫氟酸、硝酸、高氯酸和王水配成金屬溶解液測定鎘、鉻、銅、鐵、鎳、鉛和鋅的濃度。另一研究顯示可以使用硝酸和硫酸混合液，冷蒸氣原子吸收光譜法測定白星眼的汞濃度；也可以采用硝酸和氫氟酸混合液，采用電感耦合等離子體質譜法測定汞濃度。將微波消解系統應用于環境樣品測定時，在消解過程中使用氫氟酸可以使灰塵樣本安全而迅速的消解。使用硝酸或王水消解灰塵樣品，析出的鉛和鎘超過80％。使用氫氟酸-硝酸混合液，析出的鉛和鎘超過90％。氫氟酸也可被用于消解含有放射性元素的地質樣品。在樣品被氫氟酸解析后，氫氟酸被鉑元素組洗脫的絡合物，而氟絡合物在陽離子交換樹脂上的分布系數接近零。
3. 改進碳質顆粒提取方法：通過使用氫氟酸也可以改進碳質顆粒提取方法。在對生物固體和土壤樣品進行化學分析時，需要將樣品分離為無機和有機組分。氫氟酸被用于除去礦物成分和隔離生物固體和土壤有機質。氫氟酸能夠減輕生物固體質量的56～82％和土壤質量的93～95％。在大多數情況下，生物固體（85～103％）和土壤樣品（67～74％）被氫氟酸處理后，大部分的碳被析出。
4.其他：氫氟酸也可以用于交通污染的評估，研究發現加上氫氟酸后，可以更有效地從標準玻璃中檢測出銻。通過標準方法監測重金屬總沉積量，證實了銻在道路兩旁的富集。分別采用濃度為70％的硝酸和濃度為40％的氫氟酸解析玻璃，對比分析交通繁忙地段、車背面和車流量小的地段、未洗和洗過的玻璃樣品，發現氫氟酸解析的玻璃中銻含量增加了一倍。
【參考文獻】
[1] 集裝箱運輸業務技術辭典·下冊.
[2] 化學詞典.
[3] Genuinoa H C, Opembea N N, Njagia E C, et al. 氫氟酸及其在汽車清洗行業的應用綜述[J]. 中國洗滌用品工業, 2013 (11): 45-59.