高渗透性的氟离子可渗入组织深部，产生液化性坏死，骨骼脱钙，及严重的深部组织疼痛。它会于体内钙、镁等阳离子结合，产生不可溶的氟化钙或氟化镁等盐类，而导致低血钙及低血镁。此外，氟离子也会于含有金属原子的酵素结合，抑制酵素的活性。
至于氢氟酸中毒所产生的严重深部组织疼痛，目前认为主要是由于氟离子造成钾离子向细胞外移动，而造成神经末梢收到刺激，以及氟离子与钙、镁离子结合成不可溶氟化钙、氟化镁，造成细胞坏死所致，且会永久留存于人体内，造成永久性伤害（毒性会累积）
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