Fluor kemični element: valence značilnostmi

Fluor (F) - najbolj reaktiven kemijski element in najpreprostejši halogena filter 17 (VIIa) iz periodnega sistema. Ta fluor značilno zaradi svoje sposobnosti, da bi pritegnili elektronov (najbolj elektro del) in majhnost njenih atomov.

Zgodovina odkritja

Ki vsebujejo fluor minerala, fluorita , je opisana v 1529 z nemščina zdravnika in mineralog Georgiem Agrikoloy. Verjetno je, da je fluorovodikova kislina pridobil v neznanem nemški steklar 1720 GA 1771 v švedski kemik Carl Wilhelm Scheele dobljeni surovi fluorovodikovo kislino, s segrevanjem fluorita s koncentrirano žveplovo kislino v stekleni retorti, ki v veliki meri korodiranega pod vplivom nastalega izdelka . Torej, v naslednjih poskusih, so plovila, izdelana iz kovine. Skoraj brezvodni kisline dobimo v 1809 letu, dve leti kasneje francoščina fizik André-Marie Ampère domneva, da je to vodik spojina s neznani element, ki je analogen klora, za katerega je bilo predlagano ime iz grške fluoro φθόριος, "motnje". Fluorita obrnil kalcijevega fluorida.

Fluor objava je bila ena od glavnih nerešenih problemov anorganske kemije do leta 1886, ko je francoščina kemik Anri Muassan element z elektrolizo raztopine kalijevega hidrofluoridom v vodikovim fluoridom. Za njo leta 1906 je prejel Nobelovo nagrado. Težava pri obravnavanju tega elementa in toksikoloških lastnostih prispevali fluora počasen napredek na področju kemije tega elementa. Do druge svetovne vojne je bil laboratorij radovednost. Nato pa se je uporaba uranovega heksafluorida v ločevanje uranovih izotopov, skupaj s povečanjem komercialnih organskih spojin elementa, zaradi česar je kemikalijo, ki prinaša pomembne prednosti.

razširjenost

Fluorita, ki vsebujejo fluor (fluorita, _CaF2) stoletja bila uporabljena kot tok (čistilom) pri metalurških postopkih. Mineralna kasneje izkazalo vir element, ki je bil imenovan tudi fluor. Brezbarvni prozorni fluorita kristali skladu osvetlitev imajo modrikasto odtenek. Ta lastnost je znana kot fluorescence.

Fluoro - element, ki se pojavlja v naravi le v obliki njegovih spojin, razen zelo majhne količine prostega elementa v fluorita, radija izpostavljen sevanju. Vsebina elementa v zemeljski skorji je približno 0,065%. Osnovni fluorid minerali so fluorita, kriolit (Na ₃ alf _6), fluorapatite (Ca ₅ [PO _{4] 3} [F, Cl]), topaz (Al ₂ SiO ₄ [F, OH] ₂₎ in Lepidolite.

Fizikalne in kemijske lastnosti fluora

Pri sobni temperaturi, fluor plin je bledo rumena z draži vonja. Vdihavanje nevarna. Po ohladitvi je postala rumena tekočina. Obstaja samo en stabilen izotop kemijskega elementa - fluoro-19.

Prva ionizacijska energija iz halogena zelo visoko (402 kcal / mol), ki je standardni tvorba toplote kation F ⁺ 420 kcal / mol.

Zaradi majhnosti elementa atoma lahko sprejme njihovo relativno veliko okrog centralnega atoma, da tvori množico stabilnih kompleksov, na primer, heksafluorosilikat (SIF ₆₎ ^2- geksaftoralyuminata in (alf ₆₎ ^3-. Fluoro - element, ki ima najmočnejše oksidacijske lastnosti. Nobena druga snov se ne oksidira fluorida anion, se izkaže v prosto elementa, in iz tega razloga je predmet, ki ni v prostem stanju v naravi. Ta značilnost fluora za več kot 150 let, ne smejo priti s katero koli kemično metodo. To je bilo mogoče le z uporabo elektrolize. Kljub temu, leta 1986 je ameriški kemik Karl Krayst povedal o prvem "kemikalije" dobili fluorid. Včasih je K ₂ proiz _{6 in} antimonov pentafluorida (SBF _5), ki jo lahko dobimo iz raztopine HF.

Fluoro: valenca in oksidacijsko stanje

Zunanja lupina vsebuje neparnimi elektroni halogene. Zato je valenca fluora v spojin enaka ena. Vendar pa lahko VIIa atomi filter element povečati število elektronov v valence 7. Najvišja fluora in njene oksidacijskem stanju enaka -1. Element ne more razširiti njeno valenčno lupino, saj atomom odsoten d-orbital. Druge halogenske brez zahvaljujoč prisotnosti lahko valenčna do 7.

Visoka oksidacija zmogljivost element omogoča, da se doseže najvišjo možno oksidacijsko stanje drugih elementov. Fluoro (valenca I) lahko dobimo spojino, ki ne obstaja ali v katerikoli drugi halidom: difluorid srebro (AGF _2), kobalt trifluorida (CoF ₃₎ heptafluoride renij (Ref ₇₎ pentafluorid brom (brf ₅₎ in joda heptafluoride (IF _7).

povezave

Formula fluor (F ₂₎ je sestavljena iz dveh atomov elementa. On lahko vstopijo v povezavi z vsemi drugimi elementi, razen helija in neona, da tvorijo ionskih ali kovalentnih fluoridi. Nekatere kovine, kot so nikelj, hitro prekrita s plastjo halogena, preprečevanje nadaljnjega komunikacijo s kovinskega elementa. Nekatere suhe kovin, kot so blage jeklo, baker, aluminij ali Monel (niklja 66% in 31,5% bakra zlitine) ne reagira pri normalnih temperaturah s fluorom. Za delo z elementom pri temperaturah do 600 ° C, je primerna Monel; Sintran aluminijevega oksida je stabilna do 700 ° C.

Fluoroogljikove olja so najbolj primerni maziva. Element burno reagira z organskimi materiali (npr gume, lesa in tekstila) tako nadzorovano fluoriranje organskih spojin elementarnega fluora možno le, če ob posebni varnostni ukrepi.

proizvodnja

Fluorita je glavni vir fluorida. Pri proizvodnji vodikovega fluorida (HF) se destilira iz fluorita prahu s koncentrirano žveplovo kislino v svinčevega enoti ali litega železa. Med destilacijo tvorjena kalcijevega sulfata (caso _4), je netopen v HF. Vodikov fluorid dobimo dovolj brezvoden s frakcionirano destilacijo iz bakra ali jekla plovil in shranjeno v jeklenih valjev. Skupna nečistoče v komercialnem vodikovega fluorida so žveplaste in žveplove kisline in fluorosilicic kislino (H ₂ SIF ₆₎ tvorjen zaradi prisotnosti silicijevega dioksida v fluorita. Sledi vlage lahko odstranimo z elektrolizo z uporabo platinastih elektrod z obdelavo z elementarnim fluorom ali shranjevanjem nad močnejšo Lewisove kisline (MF _5, kjer M - kovina), ki lahko tvorijo soli (H ₃ O) ⁺ (MF ₆₎ ^-: _H2 O + SBF ₅ + HF → (H ₃ O) ⁺ (SBF ₆₎ ^-.

Vodikov fluorid uporablja pri pripravi različnih industrijskih organskih in anorganskih fluorovih spojin, npr natriyftoridalyuminiya (Na ₃ alf ₆₎ uporabimo kot elektrolit pri taljenju kovinskega aluminija. Raztopino plinastim vodikovim fluoridom v vodi naj bi fluorovodikova kislina, velike količine kovine, ki se uporablja za čiščenje in poliranje stekla ali posredovanje motnost njegove jedkanjem.

Priprava celic prost z uporabo elektrolitskih postopkov v odsotnosti vode. Ponavadi so v obliki kalijevega fluorida taline elektrolize vodikovega fluorida (v razmerju od 2,5-5 1) pri temperaturi 30-70, 80-120 ali 250 ° C. Med procesom vsebina vodikov fluorid v elektrolitu zmanjša in rast tališčem. Zato je nujno, da je prišlo dodajanje neprekinjeno. Pri visoki temperaturi elektrolit komora nadomesti ko temperatura preseže 300 ° C Fluor lahko varno shranjen pod tlakom z nerjavno valji, če je ventil valja brez sledov organskih snovi.

Uporaba

Element se uporablja za izdelavo različnih fluorida kot klorovega trifluorida (CFL _3), žveplov heksafluorid (SF ₆₎ ali kobaltovega trifluorida (COF _3). Klorovih spojin in kobalta sta pomembna sredstva za fluoriranje organskih spojin. (Lahko z ustreznimi previdnostnimi ukrepi neposredno fluor se uporablja za ta namen). Žveplov heksafluorid se uporablja kot plinasto dielektrik.

Elementaren fluor razredčimo z dušikom pogosto reagira z ogljikovodiki, da se tvori ustrezna fluoroogljikov, v katerih se del ali ves vodik nadomeščen s halogenom. Nastale spojine so na splošno značilna visoka stabilnost, kemične inertnosti, visoke električne upornosti, kot tudi druge dragocene fizikalnih in kemijskih lastnostih.

Fluoriranje se lahko izvede tudi z obdelavo organskih spojin s kobaltom trifluorida (CoF ₃₎ elektrolizo ali njena raztopine v brezvodnem vodikovem fluoridu. Uporabne plastike z non-stick lastnosti, kot so politetrafluoroetilena _{[(CF2 CF2) X],} znane komercialno kot teflon, proizvedenih iz nenasičenih fluoriranih ogljikovodikov.

Organske spojine, ki vsebujejo klor, brom ali jod, je fluoriran za proizvodnjo snovi, kot diklorodifluorometana (Ci _{2 CF2)} za hladivo, ki se pogosto uporablja v gospodinjske hladilnike in klimatske naprave. Ker klorofluoroogljikovodikov, kot diklorodifluorometana, igrajo aktivno vlogo pri tanjšanje ozonskega sloja in njihova proizvodnja in uporaba je omejena in sedaj želeni hladilno sredstvo, ki vsebuje fluorirane ogljikovodike.

Element se uporablja tudi za izdelavo uranov heksafluorid (UF _6), ki se uporablja v plinastem difuzijo za ločevanje urana 235 iz urana-238 pri pripravi jedrskega goriva. Vodikov fluorid in borov trifluorid _(BF3) izdelana v industrijskem merilu, ker so dobre katalizatorji za alkilirnimi reakcijami, ki se uporabljajo za pripravo mnogih organskih spojin. Natrijev fluorid se običajno doda pitni vodi, da bi zmanjšali pojav zobnega kariesa pri otrocih. V zadnjih letih, je najbolj pomembna uporaba pridobljenih fluorida v farmacevtski in kmetijskih področjih. Selektivna substitucija fluora drastično spremenijo bioloških lastnosti snovi.

analiza

Težko je natančno ugotoviti zneska halogenskih spojin. Prosti fluorid, ki je enaka valenca 1, je mogoče zaznati z oksidacijo živega srebra Hg + _F2 → HGF _{2 in} merjenjem povečanja mase živega srebra ter spremembe obsega plina. Glavni kvalitativne teste za prisotnost ionov elementa so:

• Med vodikovega fluorida pod delovanjem žveplove kisline,
• tvorbo oborine kalcijevega fluorida z dodajanjem raztopine kalcijevega klorida,
• rumena raztopina razbarvanje tetraoksid titana (TiO ₄₎ in vodikov peroksid v žveplovi kislini.

Kvantitativne metode analize:

• obarjanje kalcijevega fluorida v prisotnosti natrijevega karbonata in obdelave blata z ocetno kislino,
• nanašanje svinca chlorofluoride z dodatkom natrijevega klorida in svinčev nitrat,
• titracija (določanje koncentracije raztopljene snovi) z raztopino torija nitrata (Th [NO _{3] 4)} z uporabo natrijevega alizarinsulfonate kot indikator: Th (NO _{3) 4} + 4KF ↔ THF ₄ + 4KNO _3.

Kovalentno vezana fluor (valenca I), kot so fluoro analizirati bolj zapletena. To zahteva povezavo z dodatkom kovinskega natrija, ki ji sledi analiza F ^- ione, kot je opisano zgoraj.

lastnosti elementov

Nazadnje predstavljamo nekatere lastnosti fluorom:

• Atomsko število: 9.
• Atomska teža: 18,9984.
• Možna fluor valenca: 1.
• Tališče: -219,62 ° C
• Vrelišče: -188 ° C
• Gostota (1 atm, 0 ° C): 1696 g / l.
• Elektronska formulo fluor: 1s 2s ^{2 2 5} _2P.