¿Qué es el fluoruro de potasio?El fluoruro de potasio es un halogenuro inorgánico que consiste en una sal formada entre el metal y el halógeno. Su fórmula química es KF, lo que significa que por cada catión K+ hay un F– de contraparte. Las interacciones son electrostáticas, y a consecuencia de ello no existen enlaces covalentes K-F.
Esta sal se caracteriza por su extrema solubilidad en agua, por lo que forma hidratos, absorbe humedad y es delicuescente. Por lo tanto, es muy fácil preparar soluciones acuosas de ella, las cuales sirven como fuente de aniones fluoruros para todas aquellas síntesis donde se desea incorporarlo a alguna estructura.
El KI se produce haciendo reaccionar el carbonato de potasio con el ácido fluorhídrico, produciéndose el bifluoruro de potasio (KHF2), el cual, por descomposición térmica, termina originando el fluoruro de potasio.
Estructura del fluoruro de potasio
En la imagen superior se muestra la estructura del fluoruro de potasio. Las esferas moradas representan los cationes K+, mientras que las esferas amarillentas representan los aniones F–.
Nótese que el arreglo es cúbico y corresponde a una estructura tipo sal gema, muy similar a la del cloruro de sodio. Todas las esferas se encuentran rodeadas por seis vecinos, los cuales conforman un octaedro KF6 o FK6, es decir, cada K+ se rodea de seis F–, y lo mismo ocurre en viceversa.
Se mencionó anteriormente que el KF es higroscópico y, por tanto, absorbe humedad del ambiente. Siendo así, el arreglo mostrado correspondería a la forma anhidra (sin agua) y no a sus hidratos, los cuales absorben tanta agua que llegan incluso a solubilizarse y “derretirse” (delicuescencia).
Hidratos
Las estructuras cristalinas de los hidratos se tornan menos simples. Porque ahora las moléculas de agua intervienen directamente en los arreglos e interactúan con los iones K+ y F–. Unos de los hidratos más estables son el KF·2H2O y KF·4H2O.
En ambos hidratos los octaedros recién mencionados se deforman a causa de las moléculas de agua. Esto se debe principalmente a los puentes de hidrógeno entre el F– y el H₂O (F–—HOH). Estudios cristalográficos han determinado que, pese a esto, los dos iones siguen manteniendo el mismo número de vecinos.
Como resultado, la estructura original cúbica para el fluoruro de potasio anhidro, se transforma en un arreglo monoclínico y hasta romboédrico.
Los anhidros comparten la propiedad delicuescente, por lo que sus cristales blancos, si se dejaran al contacto de una fría bruma, se tornarían acuosos en poco tiempo.
Propiedades del fluoruro de potasio
- Peso molecular: 58,097 g/mol.
- Aspecto físico (color): cristales cúbicos blancos o polvo blanco cristalino delicuescente.
- Sabor: sabor salino agudo.
- Punto de ebullición: 2.741 °F a 760 mmHg (1502 °C). En estado líquido se vuelve conductor de la electricidad, aunque puede que los aniones F– no colaboren en igual grado a la conducción que el K+.
- Punto de fusión: 1.576 °F; 858 °C; 1131 K (KF anhidro). Esto es indicativo de sus fuertes enlaces iónicos.
- Solubilidad: soluble en HF, pero insoluble en alcohol. Esto demuestra que los puentes de hidrógeno entre el fluoruro y los alcoholes, F–—HOR, no favorecen el proceso de solvatación frente a la disolución de su red cristalina.
- Solubilidad en agua: anhidro 92 g/100 ml (18 °C); 102 g/100 ml (25 °C); dihidratado 349,3 g/100 ml (18 °C). Es decir, a medida que se hidrata el KF, se vuelve más soluble en agua.
- Densidad: 2,48 g/cm3.
- Presión de vapor: 100 kPa (750 mm Hg) a 1.499 °C.
- Descomposición: cuando es calentado a descomposición, emite un humo tóxico de óxido de potasio y fluoruro de hidrógeno.
- Acción corrosiva: una solución acuosa corroe el vidrio y la porcelana.
- Punto de inflamación: no es una sustancia inflamable
- Índice de refracción experimental (ηD): 1.363.
- Estabilidad: estable si se protege de la humedad, ya que de lo contrario se disuelve el sólido. Incompatible con ácidos y bases fuertes.
Usos del fluoruro de potasio
- Ajustar pH: las soluciones acuosas de fluoruro de potasio se usan en aplicaciones y procesos industriales. Por ejemplo, las soluciones de KF permiten ajustar el pH en las manufacturas que se realizan en las instalaciones de procesamiento de textiles y en las lavanderías (lo aproximan a un valor de 7).
- Fuente de flúor: el fluoruro de potasio es, después del fluoruro de hidrógeno, la fuente principal de obtención del flúor. Este elemento se utiliza en las plantas nucleares y en la producción de compuestos inorgánicos y orgánicos, algunos con usos tales como su incorporación en dentífricos.
- Síntesis de fluorocarbonos: el fluoruro de potasio puede emplearse en la síntesis del fluorcarbono o fluorcarburo a partir del clorocarbono, mediante el empleo de la reacción de Finkeistein. En esta reacción se usan como solventes el etilenglicol y el dimetilsulfóxido.
- Fluorinación: como es una fuente de flúor donde yace disuelto en agua, a partir de sus soluciones pueden sintetizarse fluoruros complejos, es decir, se les incorpora un F– a las estructuras. Un ejemplo se tiene en la siguiente ecuación química:
MnBr2(ac) + 3KF(ac) => KMnF3(s) + 2KBr(ac)
- Precipita entonces el fluoruro mixto de KMnF3. Así, pudiera agregarse F– para que forme parte de una sal metálica compleja. Además del manganeso, puede precipitarse fluoruros de otros metales: KCoF3, KFeF3, KNiF3, KCuF3 y KZnF3.
- Asimismo, el flúor puede incorporarse covalentemente a un anillo aromático, sintetizándose organofluorados.
- Varios: el KF se utiliza como material intermedio o crudo para la síntesis de compuestos que se usan principalmente en la agroquímica o productos pesticidas.
- Además, se utiliza como agente fundente de soldaduras y en el grabado de vidrios, es decir, su solución acuosa carcome la superficie del vidrio y, sobre un molde, imprime el acabado deseado.
Referencias
- Potassium fluoride. Recuperado de chemicalbook.com.
- Potassium fluoride. Recuperado de pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.