Chemiese element fluoro: valensie eienskappe kenmerkend

Fluoor (F) - die mees reaktiewe chemiese element en maklikste halogeen groep 17 (VIIa) van die periodieke tabel. Dit fluoor eienskap as gevolg van sy vermoë om elektrone (die mees elektronegatiewe element) en die klein grootte van die atome te lok.

Geskiedenis van die ontdekking

Die-fluoor bevat minerale vloeispaat is in 1529 beskryf deur die Duitse geneesheer en mineraloog Georgiem Agrikoloy. Dit is waarskynlik dat fluoorsuur eerste is verkry in die onbekende Engels glas outeur 1720 GA 1771 in die Sweedse chemikus Carl Wilhelm Scheele verkry ru fluoorsuur onder verwarming vloeispaat met gekonsentreerde swaelsuur in 'n glas retort, wat grootliks onder die optrede van die gevolglike produk verroes . Daarom, in die daaropvolgende eksperimente, skepe is gemaak van metaal. Byna is anhidriese suur verkry in 1809 jaar, twee jaar later die Franse fisikus André-Marie Ampère aanvaar dat hierdie waterstof mengsel met 'n onbekende element, analoog chloor, waarvoor dit is die naam voorgestel uit die Griekse fluoro φθόριος, «ontwrigting». Vloeispaat draai kalsium fluoried.

Fluoried vrystelling was een van die groot onopgeloste probleme van anorganiese chemie tot 1886, toe die Franse chemikus Anri Muassan was die element deur elektrolise van oplossing van kalium hidrofluoried in waterstoffluoried. Want dit in 1906, het hy die Nobelprys. Die probleem in die hantering van hierdie element en giftige eienskappe bygedra fluoor stadige vordering op die gebied van chemie van hierdie element. Tot en met die Tweede Wêreldoorlog was hy 'n laboratorium nuuskierigheid. Dan egter die gebruik van uraanheksafluoried in die skeiding van uraanisotope, saam met 'n toename in kommersiële organiese verbindings van die element, maak dit 'n chemiese stof wat aansienlike voordele bring.

voorkoms

Die-fluoor wat vloeispaat (vloeispaat, CaF ₂₎ vir eeue gebruik as 'n vloed (reinigingsmiddel) in metallurgiese prosesse. Minerale later geblyk 'n bron van 'n element, wat ook vernoem Fluor. Kleurlose deursigtige fluorite kristalle onder verligting het 'n blou tint. Hierdie eiendom is bekend as fluoressensie.

Fluoro - 'n element wat plaasvind in die natuur net in die vorm van sy verbindings, behalwe vir baie klein hoeveelhede van gratis element in die vloeispaat, radium blootgestel aan bestraling. Die inhoud van die element in die Aarde se kors is ongeveer 0,065%. Die basiese fluoried minerale is vloeispaat, krioliet (Na ₃ Alf _6), fluoorapatiet (Ca ₅ [PO _{4] 3} [F, Cl]), Topaz (Al ₂ SiO ₄ [F, OH] ₂₎ en lepidoliet.

Fisiese en chemiese eienskappe van fluoor

By kamertemperatuur, fluoor gas is 'n liggeel met 'n irriterende reuk. Inaseming van sy gevaarlike. Op koel dit het 'n geel vloeistof. Daar is net een stabiele isotoop van die chemiese element - fluoro-19.

Die eerste ionisasie energie van die halogeen is baie hoog (402 kcal / mol), wat 'n standaard hitte katioon vorming F ⁺ 420 kcal / mol.

Die klein grootte van die element van die atoom kan akkommodeer hul relatief groot bedrag om die sentrale atoom 'n pluraliteit van stabiele komplekse vorm, byvoorbeeld, hexafluorosilicate (SIF ₆₎ ^2- geksaftoralyuminata en (Alf ₆₎ ^3. Fluoro - 'n element wat die sterkste oksiderende eienskappe het. Geen ander stof nie geoksideer fluoried anioon, dit verander in 'n vrye element, en om hierdie rede die orde is nie in 'n vry in die natuur. Hierdie eienskap van fluoor vir meer as 150 jaar oud word nie toegelaat om dit te kry deur 'n chemiese metode. Dit was slegs moontlik deur die gebruik van elektrolise. Tog, in 1986 die Amerikaanse chemikus Karl Krayst gesê oor die eerste "chemiese" om fluoried. Hy gebruik K ₂ Darryi _6, en antimoon pentafluoride (SBF _5), wat kan verkry word by die HF oplossing.

Fluoro: valensie en oksidasietoestand

Die buitenste skil bevat 'n ongepaarde elektron halogene. Dis hoekom die valensie van fluoor in die verbindings gelyk aan een is. Tog kan VIIa groep element atome die aantal elektrone verhoog om die valensie van 7. Maksimum fluoor en sy oksidasietoestand gelyk aan -1. Element is nie in staat om sy valensieskil te brei, aangesien dit atoom af is d-orbitaal. Ander halogeen-vrye te danke aan sy teenwoordigheid kan 'n valensie van tot 7 wees.

Hoë oksidasie kapasiteit element toelaat om die hoogste moontlike oksidasietoestand van ander elemente te bereik. Fluoro (valensie I) kan 'n mengsel, wat nie bestaan nie in enige ander halied vorm: difluoride silwer (AGF _2), kobalt trifluoride (COF ₃₎ heptafluoride renium (ref ₇₎ pentafluoride broom (BRF ₅₎ en jodium heptafluoride (INDIEN _7).

verbindings

Formule fluoor (F ₂₎ is saamgestel uit twee atome van 'n element. Hy kan in verband met alle ander elemente behalwe helium en neon betree, om ioniese of kovalente fluoriede vorm. Sommige metale soos nikkel, vinnig bedek deur 'n laag van halogeen, die voorkoming van verdere kommunikasie met die metaal element. Sommige droë metale soos sagte staal, koper, aluminium, of Monel (nikkel 66% en 31,5% koper allooi) nie reageer op gewone temperature met fluoor. Om te werk met die element by temperature tot 600 ° C is geskik Monel; Gesinterd alumina is stabiel tot 700 ° C.

Fluorocarbon olies is die meeste geskik smeermiddels. Element reageer heftig met organiese materiaal (bv rubber, hout en tekstiele) so beheer fluor ring van organiese verbindings basiese fluoor slegs moontlik wanneer die neem van spesiale voorsorgmaatreëls.

produksie

Vloeispaat is die hoofbron van fluoried. In die produksie van waterstof-fluoried (HF) word gedistilleer uit poeiermelk vloeispaat met gekonsentreerde swaelsuur in 'n voorsprong eenheid of gietyster. Gedurende die distillasie gevorm kalsium sulfate (Caso _4), is onoplosbaar in HF. Die waterstof-fluoried word in voldoende anhidriese staat verkry deur fraksionele distillasie in koper of staal vaartuie en gestoor in staal silinders. Algemene onsuiwerhede in kommersiële waterstoffluoried is zwavelig en swaelsuur en fluorosilicic suur (H ₂ SIF ₆₎ gevorm as gevolg van die teenwoordigheid van silika in die vloeispaat. Spore van vog kan verwyder word deur elektrolise gebruik te maak van platinum elektrodes deur behandeling met basiese fluoor, of stoor meer as 'n sterker Lewis suur (MF _5, waarin M - metaal) wat soute (H ₃ O) ⁺ (MF ₆₎ kan vorm ^-: H ₂ O + SBF ₅ + HF → (H ₃ O) ⁺ (SBF ₆₎ ^-.

Die waterstof-fluoried gebruik in die voorbereiding van 'n verskeidenheid van industriële organiese en anorganiese fluoorverbindings, bv natriyftoridalyuminiya (Na ₃ Alf ₆₎ in diens is as die elektroliet in die smelting van aluminium metaal. 'N Oplossing van waterstoffluoried gas in die water word gesê dat fluoorsuur, 'n groot hoeveelheid van die metaal wat gebruik word vir die skoonmaak en vir polering glas of oordra waas om sy ets.

Voorbereiding van sel gratis deur die gebruik van elektrolitiese prosedures in die afwesigheid van water. Gewoonlik is hulle in die vorm van kalium fluoried smelt elektrolise van waterstoffluoried (in die verhouding van 2,5-5 tot 1) by temperature van 30-70, 80-120 of 250 ° C. Tydens die proses van die waterstoffluoried inhoud in die elektroliet afneem en die smeltpunt styg. Daarom is dit nodig dat sy benewens plaasgevind het voortdurend. In die hoë temperatuur elektroliet kamer vervang wanneer die temperatuur meer as 300 ° C. Fluoor kan veilig onder druk gestoor word in 'n vlekvrye staal silinders, indien die klep vry van spore van organiese stowwe.

die gebruik van

Element word gebruik om 'n verskeidenheid van fluoried produseer soos chloor trifluoride (CLF _3), zwavelhexafluoride (SF ₆₎ of kobalt trifluoride (COF _3). Chloorverbindings en kobalt is belangrik fluorinating agente van organiese verbindings. (Met gepaste voorsorgmaatreëls direk fluoor kan gebruik word vir hierdie doel). Zwavelhexafluoride word gebruik as 'n gasagtige diëlektriese.

Die basiese fluoor verdun met stikstof is dikwels reageer met koolwaterstowwe om die ooreenstemmende fluor koolwaterstoffen waarin 'n deel van of al die waterstof vervang met halogeen vorm. Die gevolglike verbindings is oor die algemeen gekenmerk deur 'n hoë stabiliteit, chemiese traagheid, hoë elektriese weerstand, sowel as ander waardevolle fisiese en chemiese eienskappe.

Fluor ring kan ook gemaak word deur behandeling van organiese verbindings van kobalt trifluoride (COF ₃₎ elektrolise of oplossings daarvan in anhidriese waterstof-fluoried. Nuttige plastiek met kleefvrye eienskappe, soos politetrafluoroëtileen [(CF ₂ CF _{2) x],} kommersieel bekend as Teflon, afkomstig van onversadigde gefluorineerde koolwaterstowwe.

Organiese verbindings wat chloor, broom of jodium, is gefluorineerde om stowwe soos Dichloordifluormethaan (Cl ₂ CF ₂₎ koelmiddel, wat algemeen gebruik word in huishoudelike yskaste en lugversorgers produseer. Sedert chloor, soos Dichloordifluormethaan, speel 'n aktiewe rol in die uitputting van die osoonlaag en hul produksie en gebruik is beperk, en nou die voorkeur koelmiddel wat hidrofluorokoolstowwe.

Die element word ook gebruik vir die vervaardiging van uraanheksafluoried (UF ₆₎ gebruik in die gasagtige diffusie proses van die skeiding van uraan-235 van uraan-238 in die vervaardiging van kernbrandstof. Waterstoffluoried en boor trifluoride (BF ₃₎ geproduseer word op 'n industriële skaal, want hulle is 'n goeie katalisators vir alkilering reaksies gebruik om baie organiese verbindings voor te berei. Natriumfluoried word gewoonlik by die drinkwater ten einde die voorkoms van tandbederf in kinders te verminder. In onlangse jare, die belangrikste toepassing van verworwe fluoried in die farmaseutiese en landerye. Selektiewe vervanging van fluoor dramaties verander die biologiese eienskappe van stowwe.

analise van

Dit is moeilik om akkuraat te bepaal die bedrag van die halogeenverbindings. Gratis fluoried, wat gelyk is aan die valensie van 1 is, kan dit opgespoor word deur oksidasie van kwik Hg + F ₂ → HGF _2, en die meting van die toename in gewig van kwik en die volume verandering van die gas. Die belangrikste kwalitatiewe toetse vir die teenwoordigheid van ione van die element is:

• seleksie van waterstoffluoried onder die optrede van swaelsuur,
• vorming van 'n neerslag van kalsium fluoried deur die toevoeging van kalsiumchloried oplossing,
• geel verkleuring tetraoxide oplossing van titanium (TiO ₄₎ en waterstofperoksied in swaelsuur.

Kwantitatiewe analise metodes:

• neerslag van kalsium fluoried in die teenwoordigheid van natriumkarbonaat en slyk behandeling met behulp van asynsuur,
• deponeer lei chlorofluoride deur die byvoeging van natriumchloried en loodnitraat,
• titrasie (bepaling van die konsentrasie van opgeloste stof) met 'n oplossing van torium nitraat (Do [NO _{3] 4)} met behulp van natrium alizarinsulfonate as aanwyser: Do (NO _{3) 4} + 4KF ↔ THF ₄ + 4KNO _3.

Kovalent gebind fluoor (valensie I), soos fluor koolwaterstoffen te ontleed meer ingewikkeld. Dit vereis 'n verbinding met metaal natrium, gevolg deur analise van die F ^- ione soos hierbo beskryf.

element eienskappe

Ten slotte het ons vandag 'n paar eienskappe van fluoor:

• Atoomgetal: 9.
• Atoomgewig: 18,9984.
• Moontlik fluoor valensie: 1.
• Smeltpunt: -219,62 ° C.
• Kookpunt: -188 ° C.
• Digtheid (1 atm, 0 ° C): 1696 g / l.
• Elektroniese fluoor formule: 1s 2s ^{2 2 5} _2p.