氢氟酸溶液的常见浓度为40%。市售的氢氟酸主要分为工业级氢氟酸和电子级氢氟酸。两者的浓度一般相同,但由于纯度差异,应用不同。工业级氢氟酸的纯度相对较低,适用于金属酸洗、玻璃刻蚀等应用;而电子级氢氟酸的纯度更高,通常达到99.9%以上,广泛应用于半导体制造和其他高精度电子元件的生产。
氢氟酸溶液的密度随着溶质质量分数的增加而变化。在最高浓度时(40% HF溶液),其密度约为1.18 g/cm3。此密度值适用于工业级氢氟酸和电子级氢氟酸。[5]
氢氟酸能够与水、醇类、醚类等溶剂混溶。它不溶于有机溶剂如苯等。[2]
氢氟酸溶液具有较高的挥发性。40% HF溶液的蒸气压约为40 mmHg,在常温下即可挥发形成危险的HF气体,因此在使用和储存时需要特别小心。[7]
氢氟酸溶液的腐蚀性随着HF浓度的变化而变化。随着HF溶液质量分数的增加,其对碳钢的腐蚀速率初期会增高,但在达到某一浓度后会逐渐降低。该现象可能与HF与钢铁表面形成氟化铁等化合物的反应有关,这些反应会形成一种保护膜,降低进一步腐蚀的速率。[2]
氢氟酸具有强烈的腐蚀性。其酸性在不同浓度下表现不同:低浓度(如1 mol/L以下)时,氢氟酸通过氢键作用表现为较弱的酸性,而在浓度超过5 mol/L时,它会发生自偶电离,导致其酸性显著增强,达到类似无水硫酸的强酸水平。液态氟化氢具有极强的酸性,其酸度与无水硫酸相当,但略弱于氟磺酸(HSO3F)。这种强酸性使得氢氟酸对生物组织,如牙齿和骨骼,具有严重的腐蚀性伤害。[3]
氢氟酸具有特殊的腐蚀性,尤其对含硅的材料(如玻璃和硅基半导体)表现出极强的腐蚀性,因此常用于雕刻玻璃、清洗铸件上的残砂、控制发酵、电抛光和清洗腐蚀半导体硅片等工业应用。此外,氢氟酸作为化学试剂,与浓硝酸混合使用时,常用于半导体的刻蚀与清洗。由于氢氟酸中的氢原子和氟原子之间的结合较强,这使得它在水中无法完全电离,表现为弱电离特性。[6]
氢氟酸溶液应存储在密闭的塑料瓶中,避免与其他材料接触,以防止其强烈的腐蚀作用。[6]
氢氟酸能够溶解很多其他酸都不能溶解的玻璃(主要成分:二氧化硅),生成气态的四氟化硅反应方程式如下:
SiO2(s)+4HF(aq)=SiF4(g)↑+2H2O(l)
生成的SiF4可以继续和过量的HF作用,生成氟硅酸:
SiF4(g)+2HF(aq)=H2[SiF6](aq),氟硅酸是一种二元强酸。