Abstrait
Les programmes de fluoration de l'eau aux États-Unis et dans d'autres pays qui les ont utilisent soit du fluorure de sodium (NaF), de l'acide hydrofluorosilicique (HFSA) ou du sel de sodium de cet acide (NaSF), tous des produits chimiques de qualité technique pour ajuster le niveau de fluorure dans l'eau potable pour environ 0,7 à 1 mg / L. Dans cet article, nous estimons le coût global comparatif pour la société américaine entre l'utilisation de HFSA de qualité industrielle moins chère en tant qu'agent de fluoruration principal et l'utilisation de NaF de qualité pharmaceutique plus coûteux (US Pharmacopeia - USP).
CAS No.: 16961-83-4
EC No.: 241-034-8
Synonyms:
HYDROFLUOROSILICIC ACID; hydrofluorosilicic acid; HİDROFLOROSİLİK ASİT; hidroflorosilik asit; Fluorosilicic acid; fluosilic acid; hydrofluorosilicic acid; silicofluoride; silicofluoric acid; oxonium hexafluorosilanediuide; oxonium hexafluoridosilicate(2−); Hexafluorosilicic acid; Dihydrogen hexafluorosilicate; hexafluorosilicic acid; hexafluorosilicic acid; Flurosilicic acid; Hexafluorosilicic acid; HFS acid agreed in SIEF; HYDROFLUOROSILICIC ACID; hydrofluorosilicic acid; HİDROFLOROSİLİK ASİT; hidroflorosilik asit; HYDROFLUOROSILICIC ACID; hydrofluorosilicic acid; HİDROFLOROSİLİK ASİT; hidroflorosilik asit; hexafluorosilicic acid; Hexafluorosilic acid; Hexafluorosilicic acid; hexafluorosilicic acid; HYDROFLUOROSILICIC ACID; hydrofluorosilicic acid; HİDROFLOROSİLİK ASİT; hidroflorosilik asit; HYDROFLUOROSILICIC ACID; hydrofluorosilicic acid; HİDROFLOROSİLİK ASİT; hidroflorosilik asit; hexafluorosilicic acid, own case; Hexafluorosilicic acid; Composition 12; Composition 13; hexafluorosilicic acid; 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ACIDE HYDROFLUOROSILICIQUE
Abstrait
Les programmes de fluoration de l'eau aux États-Unis et dans d'autres pays qui les ont utilisent soit du fluorure de sodium (NaF), de l'acide hydrofluorosilicique (HFSA) ou du sel de sodium de cet acide (NaSF), tous des produits chimiques de qualité technique pour ajuster le niveau de fluorure dans l'eau potable pour environ 0,7 à 1 mg / L. Dans cet article, nous estimons le coût global comparatif pour la société américaine entre l'utilisation de HFSA de qualité industrielle moins chère en tant qu'agent de fluoruration principal et l'utilisation de NaF de qualité pharmaceutique plus coûteux (US Pharmacopeia - USP). USP NaF est utilisé dans les dentifrices. Le HFSA, un liquide, contient des quantités importantes d'arsenic (As). Il a été démontré que le HFSA et le NaSF lixivient le plomb (Pb) de la plomberie d'alimentation en eau, alors que le NaF ne le fait pas. Les normes sanitaires relatives à l'eau potable de l'Agence américaine de protection de l'environnement (EPA) pour l'As et le plomb sont nulles. Notre objectif était de comparer les coûts sociaux associés à la différence de nombre de cas de cancer résultant de l'As lors de l'utilisation de HFSA comme agent de fluoration par rapport à la substitution de NaF de qualité USP. Nous avons calculé la quantité d'As administrée aux systèmes d'eau fluorée en utilisant chaque agent et avons utilisé les valeurs de risque unitaire de l'EPA pour As pour estimer le nombre de cas de cancer du poumon et de la vessie associés à chacun. Nous avons utilisé le coût des cas de cancer publié par l'EPA pour estimer le coût du traitement des cas de cancer du poumon et de la vessie. Les prix commerciaux du HFSA et du NaF USP ont été utilisés pour comparer les coûts d'utilisation de chacun pour fluorer. Nous avons ensuite comparé le coût total pour notre société pour l'utilisation de HFSA par rapport à USP NaF comme agent de fluoration. Les États-Unis pourraient économiser de 1 à plus de 5 milliards de dollars par an en utilisant l'USP NaF à la place du HFSA tout en atténuant simultanément la douleur et la souffrance des citoyens résultant de l'utilisation d'agents fluorants de qualité technique. D'autres pays, tels que l'Irlande, la Nouvelle-Zélande, le Canada et l'Australie, qui utilisent des agents fluorants de qualité technique peuvent réaliser des avantages similaires en apportant ce changement. Les décideurs politiques devraient faire face à la répartition inégale des coûts et des avantages entre les sociétés si ce changement était apporté.
Acide hexafluorosilicique
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"Fluorosilicate" redirige ici. Pour le verre au fluorosilicate et la vitrocéramique, voir Verre au fluorosilicate.
Acide hexafluorosilicique
Structure moléculaire de l'acide hexafluorosilicique.png
Acide hexafluorosilicique-3D.png
Noms
Nom IUPAC préféré
Acide hexafluorosilicique
Nom IUPAC systématique
Hexafluorosilicate de dihydrogène
Autres noms
Acide fluorosilicique, acide fluosilique, acide hydrofluorosilicique, silicofluorure, acide silicofluorique, oxonium hexafluorosilanediuide, oxonium hexafluoridosilicate (2−)
Identifiants
Numero CAS
16961-83-4 chèque
Modèle 3D (JSmol)
Image interactive
Image interactive
ChemSpider
17215660 chèque
ECHA InfoCard 100.037.289 Modifiez ceci sur Wikidata
Numéro CE
241-034-8
PubChem CID
21863527
Numéro RTECS
VV8225000
UNII
53V4OQG6U1 chèque
Numéro ONU 1778
Tableau de bord CompTox (EPA)
DTXSID2029741 Modifiez ceci sur Wikidata
InChI [afficher]
SMILES [afficher]
Propriétés
Formule chimique F6H2Si
Masse molaire 144,091 g · mol − 1
Aspect liquide transparent, incolore et fumant
Odeur aigre, piquante
Densité 1,22 g / cm3 (25% sol.)
1,38 g / cm3 (solution à 35%)
1,46 g / cm3 (solution à 61%)
Point de fusion env. 19 ° C (66 ° F; 292 K) (solution à 60–70%)
<−30 ° C (−22 ° F; 243 K) (solution à 35%)
Point d'ébullition 108,5 ° C (227,3 ° F; 381,6 K) (se décompose)
Solubilité dans l'eau miscible
Indice de réfraction (nD) 1,3465
Structure
Forme moléculaire octaédrique SiF62−
Dangers
Fiche de données de sécurité FDS externe
Pictogrammes GHS GHS05: Corrosif
Mention d'avertissement SGH Danger
Mentions de danger SGH H314
Conseils de prudence SGH P260, P264, P280, P301 + 330 + 331, P303 + 361 + 353, P304 + 340, P305 + 351 + 338, P310, P321, P363, P405, P501
NFPA 704 (diamant de feu)
Diamant quatre couleurs NFPA 704
030
Point d'éclair Ininflammable
Dose ou concentration létale (DL, LC):
DL50 (dose médiane) 430 mg / kg (orale, rat)
Composés apparentés
Autres cations Hexafluorosilicate d'ammonium
Fluorosilicate de sodium
Composés apparentés Acide hexafluorophosphorique
Acide fluoroborique
Sauf indication contraire, les données sont données pour les matériaux dans leur état standard (à 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
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Références Infobox
L'acide hexafluorosilicique est un composé inorganique de formule chimique H
2SiF
6 également écrit comme (H
3O)
2 [SiF
6]. Il s'agit d'un liquide incolore rencontré principalement sous forme de solution aqueuse diluée, à partir de là, la deuxième notation chimique a également été proposée. L'acide hexafluorosilicique a un goût acide distinctif et une odeur piquante. Il est produit naturellement à grande échelle dans les volcans. [1] [2] Il est fabriqué comme coproduit dans la production d'engrais phosphatés. L'acide hexafluorosilicique résultant est presque exclusivement consommé comme précurseur du trifluorure d'aluminium et de la cryolite synthétique, qui sont utilisés dans le traitement de l'aluminium. Les sels dérivés de l'acide hexafluorosilicique sont appelés hexafluorosilicates.
Contenu
1 Structure
2 Production et principales réactions
3 utilisations
3.1 Application de nicheations
4 sels naturels
5 Sécurité
6 Voir aussi
7 Références
Structure
On suppose généralement que l'acide hexafluorosilicique est constitué d'une charge d'ions oxonium équilibrée par des dianions d'hexafluorosilicate ainsi que de l'eau. En solution aqueuse, le cation hydronium (H3O +) est traditionnellement assimilé à un proton solvaté, et en tant que tel, la formule de ce composé est souvent écrite comme H
2SiF
6. En prolongeant cette métaphore, le composé isolé s'écrit alors H
2SiF
6 · 2H
2O, ou (H
3O)
2SiF
La situation est similaire à celle de l'acide chloroplatinique, de l'acide fluoroborique et de l'acide hexafluorophosphorique. L'hexafluorosilicate est un anion octaédrique; les distances des liaisons Si – F sont de 1,71 Å. [3] L'acide hexafluorosilicique n'est disponible dans le commerce que sous forme de solution. [4]
Production et principales réactions
Le fluorure d'hydrogène, produit chimique de base, est produit à partir de fluorite par traitement avec de l'acide sulfurique. [5] En tant que sous-produit, environ 50 kg de (H3O) 2SiF6 sont produits par tonne de HF en raison de réactions impliquant des impuretés minérales contenant de la silice. Le (H3O) 2SiF6 est également produit comme sous-produit de la production d'acide phosphorique à partir d'apatite et de fluorapatite. Là encore, une partie du HF réagit à son tour avec les minéraux silicatés, qui sont un constituant inévitable de la charge minérale, pour donner du tétrafluorure de silicium. Ainsi formé, le tétrafluorure de silicium réagit encore avec HF. Le processus net peut être décrit comme suit: [6]
SiO
2 + 6 HF → SiF2−
6 + 2 H
3O +
L'acide hexafluorosilicique peut également être produit en traitant le tétrafluorure de silicium avec de l'acide fluorhydrique.
Dans l'eau, l'acide hexafluorosilicique s'hydrolyse facilement en acide fluorhydrique et en diverses formes de silice amorphe et hydratée («SiO2»). À la concentration habituellement utilisée pour la fluoration de l'eau, une hydrolyse à 99% se produit et le pH chute. Le taux d'hydrolyse augmente avec le pH. Au pH de l'eau potable, le degré d'hydrolyse est essentiellement de 100%. [7]
H2SiF6 + 2 H2O → 6 HF + "SiO2"
La neutralisation de solutions d'acide hexafluorosilicique avec des bases de métaux alcalins produit les sels fluorosilicates de métaux alcalins correspondants:
(H3O) 2SiF6 + 2 NaOH → Na2SiF6 + 4 H2O
Le sel Na2SiF6 résultant est principalement utilisé dans la fluoration de l'eau. Les sels d'ammonium et de baryum apparentés sont produits de manière similaire pour d'autres applications.
À pH presque neutre, les sels d'hexafluorosilicate s'hydrolysent rapidement selon cette équation: [8]
SiF2−
6 + 2 H2O → 6 F− + SiO2 + 4 H +
Les usages
La majorité de l'acide hexafluorosilicique est convertie en fluorure d'aluminium et en cryolithe synthétique. [6] Ces matériaux sont essentiels à la conversion du minerai d'aluminium en aluminium métallique. La conversion en trifluorure d'aluminium est décrite comme:
H2SiF6 + Al2O3 → 2 AlF3 + SiO2 + H2O
L'acide hexafluorosilicique est également converti en une variété de sels d'hexafluorosilicate utiles. Le sel de potassium, le fluorosilicate de potassium, est utilisé dans la production de porcelaines, le sel de magnésium pour les bétons durcis et comme insecticide, et les sels de baryum pour les phosphores.
L'acide hexafluorosilicique est également utilisé comme électrolyte dans le procédé électrolytique Betts pour le raffinage du plomb.
L'acide hexafluorosilicique (identifié comme de l'acide fluorosilicique sur l'étiquette) ainsi que l'acide oxalique sont les ingrédients actifs utilisés dans les produits de nettoyage anti-rouille Iron Out, qui sont essentiellement des variétés de lessive aigre.
Applications de niche
H2SiF6 est un réactif spécialisé dans la synthèse organique pour cliver les liaisons Si – O des éthers silyliques. Il est plus réactif à cet effet que HF. Il réagit plus rapidement avec les éthers de t-butyldiméthysilyle (TBDMS) qu'avec les éthers de triisopropylsilyle (TIPS). [9]
L'acide hexafluorosilicique et ses sels sont utilisés comme agents de préservation du bois. [10]
Sels naturels
Certains minéraux rares, rencontrés dans les fumerolles volcaniques ou à feu de charbon, sont des sels de l'acide hexafluorosilicique. Les exemples incluent l'hexafluorosilicate d'ammonium qui se présente naturellement sous forme de deux polymorphes: la cryptohalite et la bararite. [11] [12] [13]
sécurité
L'acide hexafluorosilicique peut libérer du fluorure d'hydrogène lorsqu'il est évaporé, il présente donc des risques similaires. L'inhalation des vapeurs peut provoquer un œdème pulmonaire. Comme le fluorure d'hydrogène, il attaque le verre et le grès. [14] La valeur DL50 de l'acide hexafluorosilicique est de 430 mg / kg. [15]
L'acide hydrofluorosilicique, ou H2SiF6, est un produit chimique difficile car il possède des propriétés qui posent un danger et des problèmes de stockage spécifiques. Compte tenu de son utilisation courante dans le traitement de l’eau, il est important que vous soyez conscient des risques que comporte un stockage inapproprié de ce produit chimique.
Examinons de plus près la nature de l’acide hydrofluorosilicique, ses applications, les problèmes de stockage spécifiques et les solutions disponibles, ainsi que les considérations de sécurité lorsque vous travaillez avec ce produit chimique complexe.
Qu'est-ce que l'acide hydrofluorosilicique?
L'acide fluorosilicique est un produit chimique souvent connu sous d'autres noms tels que l'acide fluorosilicique, l'acide fluosilicique, le silicofluorure et l'acide silicofluorique et est souvent abrégé en HSA ou FSA. C'est un produit chimique incolore qui est créé lorsque vous prenez de la roche phosphorique du sol et la convertissez en engrais soluble. Dans ce processus, deux fluori très toxiquesdes gaz sont libérés, le fluorure d'hydrogène étant l'un d'entre eux; l'autre est le tétrafluorure de silicium. La condensation de ce fluorure d'hydrogène est collectée, puis lavée à l'eau. Dans le passé, l'industrie du phosphate laissait ces deux gaz se dégager librement dans l'atmosphère. Cependant, cela a causé de graves dommages environnementaux aux communautés sous le vent, y compris des intoxications généralisées du bétail, de la végétation brûlée et divers problèmes de santé humaine.
Finalement, à la suite de litiges et de réglementations, l'industrie du phosphate a installé des «épurateurs par voie humide» pour piéger les gaz fluorés. Le liquide collecté dans ces épurateurs (acide fluorosilicique) est introduit dans des réservoirs de stockage et expédié vers les services de l'eau à travers le pays. Selon le fabricant, des impuretés (arsenic, plomb) peuvent exister et ne sont souvent pas éliminées. Bien que des garanties existent pour réglementer la sécurité de l'eau, les contaminants peuvent être un facteur au fil du temps pour votre conteneur de stockage que nous aborderons ci-dessous. Les niveaux acceptables de contaminants sont régis par NSF International - ANSI / NSF 60-2002, et American Water Works Association - AWWA B703-00.
Comment l'acide hydrofluorosilicique est-il utilisé
L'application la plus souvent discutée de ce produit chimique est la fluoration de l'eau dans les usines de traitement de l'eau. Ce processus aide à prévenir les problèmes parodontaux et est ajouté à l'eau potable. Un autre produit chimique couramment ajouté à l'eau potable dans le même but est le fluorure de sodium, mais il peut être cinq fois plus cher. L’acide fluorosilicique peut toutefois être plus dangereux à stocker, il est donc important de disposer d’une solution de stockage fiable et sûre.
Une autre utilisation du FSA est de graver le verre; la nature extrêmement corrosive du produit chimique est efficace pour cette application souhaitée. Nous aborderons les options de stockage dans la section suivante, mais pour cette raison, les réservoirs en verre ou en fibre de verre ne sont pas de bonnes solutions de stockage lorsque manger du verre n'est «pas» l'intention.
L'acide hydrofluorosilicique est également utilisé dans la production des sels pouvant contenir des porcelaines
Problèmes de stockage et solutions
L'acide fluorosilicique est de loin le produit chimique le plus dangereux de votre usine de traitement d'eau locale. Il peut libérer du fluorure d'hydrogène lorsqu'il s'évapore, est corrosif et peut endommager les poumons s'il est inhalé, ce qui le rend particulièrement dangereux pour les employés de l'usine s'il n'est pas stocké correctement.
La FSA interagit également négativement avec les métaux pour produire un gaz d'hydrogène inflammable, ce qui signifie qu'un réservoir de stockage de produits chimiques en acier inoxydable n'est pas une option viable. Il attaque le verre, ronge le béton et pose un grave problème de stockage. Avant que le plastique rotomoulé ne devienne une option de stockage viable, les réservoirs en fibre de verre, construits avec un voile riche en résine, étaient souvent utilisés pour le stockage. Le voile riche en résine, cependant, ne constitue souvent que ⅛ ”de barrière chimique contre la structure en fibre de verre incompatible (verre haché) elle-même. Puisque FSA mange du verre, il est en fait incroyablement dangereux de stocker FSA dans quelque chose qui ne fournit qu'une barrière minimale de sécurité à partir d'un conteneur de support structurel en verre.
Dans ces cas, un réservoir de stockage en polyéthylène réticulé haute densité (XLPE) est l’option la plus sûre, et il est préférable d’en choisir un avec confinement secondaire en cas de problème. Avec le polyéthylène linéaire (HDPE), la décompression (ou une déchirure catastrophique sur le côté du réservoir) est possible, mais avec XLPE, l'intégrité structurelle du réservoir durera même si elle est compromise. Un réservoir XLPE avec confinement secondaire, comme le SAFE-Tank® de Poly Processing, peut contenir le produit chimique ainsi que la sortie vers la transition de la pompe du réservoir primaire. Ne pas contenir votre raccord, la partie la plus vulnérable d'un système par ailleurs robuste, c'est comme ne pas avoir de confinement en premier lieu. Une autre option consiste à placer le raccord de pompe sur le dessus du réservoir où le produit chimique ne peut pas s'échapper en cas de défaillance d'un raccord. Ceci, cependant, nécessite une conception spéciale du système de pompage.
Avec la popularité de la fluoration dans la plupart des usines de traitement d'eau américaines, un réservoir avec la certification NSF-61 (et spécifiquement pour l'acide fluorosilicique et pas seulement l'eau potable) devrait être inclus du fabricant du réservoir. Les réservoirs XLPE sont disponibles avec cette certification. Assurez-vous toujours que les désignations NSF61 correspondent au produit chimique spécifique testé (pas seulement à l'eau), car NSF propose une certification par produit chimique exact selon les niveaux maximaux admissibles (MAL).