Hexafluorphosphorsäure

Strukturformel
Datei:H+.svgDatei:Hexafluorphosphat.svg
Allgemeines
Name	Hexafluorphosphorsäure
Andere Namen	Hexafluorophosphorsäure
Summenformel	HPF6
Kurzbeschreibung	farblose Flüssigkeit<ref name="GESTIS" />
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer Vorlage:CASRN EG-Nummer 241-006-5 ECHA-InfoCard 100.037.263 PubChem 16211447 DrugBank Wikidata [[:d:|]]
Eigenschaften
Molare Masse	145,97 g·mol−1
Aggregatzustand	flüssig
Dichte	1,77 g·cm−3<ref>Datenblatt Vorlage:Linktext-Check bei Alfa AesarVorlage:Abrufdatum (Seite nicht mehr abrufbar).</ref>
Löslichkeit	mischbar mit Wasser<ref name="GESTIS" />
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung<ref name="GESTIS">Eintrag zu Vorlage:Linktext-Check in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFAVorlage:Abrufdatum (JavaScript erforderlich)</ref> Gefahrensymbol Gefahrensymbol Gefahr H- und P-Sätze H: 290​‐​300​‐​310​‐​330​‐​314 P: 260​‐​262​‐​280​‐​304+340​‐​305+351+338​‐​310​‐​303+361+353<ref name="GESTIS" />
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Hexafluorphosphorsäure ist eine chemische Verbindung aus der Gruppe der anorganischen Säuren bzw. Phosphor- und Fluorverbindungen. Das handelsübliche Produkt ist eine 60–70%ige Lösung.

Gewinnung und Darstellung

Wasserfreie Hexafluorphosphorsäure kann durch Reaktion von Fluorwasserstoff mit Phosphorpentafluorid gewonnen werden,<ref name="Olah" /> wobei Diethylether als Lösungsmittel dienen kann<ref name="Jonas" />:

<math>\mathrm{PF_5 + HF \longrightarrow HPF_6}</math>

Auch eine Darstellung aus Phosphorpentachlorid ist möglich, wenn man auf 110 °C erhitzt:<ref name="Jonas" />

<math>\mathrm{PCl_5+ 6 HF \longrightarrow HPF_6 + 5 \ HCl}</math>

Wasserhaltige Hexafluorphosphorsäure kann auch durch Reaktion von Phosphorsäure oder Phosphorpentoxid mit Fluorwasserstoff bzw. Phosphorsäure mit Calciumfluorid und Schwefelsäure gewonnen werden.<ref>Patentanmeldung EP1394108A1: Herstellung von Hexafluorophosphorsäure. Angemeldet am 19. August 2002, veröffentlicht am 3. März 2004, Anmelder: Lithdyne LLC, Erfinder: Novis W. Smith, Joel McCloskey.‌</ref>

<math>\mathrm{P_2O_5 + 12 \ HF \longrightarrow 2 \ HPF_6 + 5 \ H_2O}</math>

<math>\mathrm{H_3PO_4 + 6 \ HF \longrightarrow HPF_6 + 4 \ H_2O}</math>

<math>\mathrm{H_3PO_4 + 3 \ CaF_2 + 3 \ H_2SO_4 \longrightarrow \ }</math><math>\mathrm{ \ HPF_6 \cdot 4 \ H_2O + 3 \ CaSO_4}</math>

Eigenschaften

Hexafluorphosphorsäure ist nur in Lösung stabil. Die wässrige Lösung ist farblos, reagiert sauer (Brønsted-Säure) und kann bis zu einer Konzentration von etwa 75 % konzentriert werden. Hexafluorphosphorsäure zersetzt sich bei erhöhten Temperaturen und setzt dabei Fluorwasserstoff frei.<ref name="GESTIS" /> Das Hydrat wird als „Kristalline Hexafluorphosphorsäure“ bezeichnet. Dabei sind die PF₆⁻-Ionen durch Oktaederstümpfe eingeschlossen, welche nach früheren Annahmen durch Wassermoleküle gebildet werden. Die Kernspinresonanzspektroskopie und chemische Analysen liefern aber Hinweise, dass das Gitter des Hydrates signifikante Mengen von Fluorwasserstoff und Hydroniumionen enthält, auch an Plätzen, die vorher dem Wasser zugeordnet wurden.<ref name="Davidson" />

In der Umwelt ist das Hexafluorophosphat-Anion persistent und mobil.<ref>Isabelle Neuwald, Matthias Muschket, Daniel Zahn, Urs Berger, Bettina Seiwert: Filling the knowledge gap: A suspect screening study for 1310 potentially persistent and mobile chemicals with SFC- and HILIC-HRMS in two German river systems. In: Water Research. Band 204, 1. Oktober 2021, S. 117645, doi:10.1016/j.watres.2021.117645. </ref>

Verwendung

Hexafluorphosphorsäure wird als Katalysator bei der Photopolymerisation verwendet.<ref name="GESTIS" />

Sehr viele Salze der Hexafluorphosphorsäure werden für die Forschung, z. B. die Peptidsynthese, oder für technische Anwendungen hergestellt und kommerziell vertrieben, wie im Artikel Hexafluorophosphate näher beschrieben. Beispielsweise kommen sie auch in ionischen Flüssigkeiten zum Einsatz.<ref name="Anthony" /> Das wichtigste Salz ist das Lithiumhexafluorophosphat. Dieses wird gelöst in organischen Lösungsmitteln mit Konzentrationen von 1 mol/l oder mehr in Lithiumionenakkumulatoren verwendet und liefert dort die Lithiumionen für die Reaktionen der Elektroden. Gleichzeitig sorgt es für eine sehr gute elektrische Leitfähigkeit und eine geeignete Passivierung der verwendeten Aluminium-Stromzuführungen.

Weblinks

• Patent US6540969B1: Preparation of hexafluorophosphoric acid. Angemeldet am 28. November 2000, veröffentlicht am 1. April 2003, Anmelder: Lithdyne LLC, Erfinder: Novis W. Smith, Joel McCloskey.‌

Einzelnachweise

<references> <ref name="Olah"> George A. Olah, G. K. Surya Prakash, Arpad Molnar, Jean Sommer: Superacid Chemistry. 2. Auflage. Wiley-Interscience, Hoboken NJ 2009, ISBN 978-0-471-59668-4, S. 44. </ref> <ref name="Jonas"> Patent DE812247: Herstellung von Hexafluorphosphorsäure und deren Salzen. Angemeldet am 31. März 1949, veröffentlicht am 27. August 1951, Anmelder: Farbenfabriken Bayer, Leverkusen, Erfinder: Heinz Jonas.‌</ref> <ref name="Davidson"> D. W. Davidson, S. K. Garg: The Hydrate of Hexafluorophosphoric Acid. In: Canadian Journal of Chemistry. Band 50, Nr. 21, 1. November 1972, S. 3515–3520, doi:10.1139/v72-565. </ref> <ref name="Anthony"> Jennifer L. Anthony, Edward J. Maginn, Joan F. Brennecke: Solubilities and Thermodynamic Properties of Gases in the Ionic Liquid 1-n-Butyl-3-methylimidazolium Hexafluorophosphate. In: The Journal of Physical Chemistry B. Band 106, Nr. 29, 1. Juli 2002, S. 7315–7320, doi:10.1021/jp020631a. </ref> </references>