Kemijski element fluor: valentni svojstva karakteristična

Fluor (F) - najreaktivniji kemijski element i najjednostavniji halogen skupina 17 (VIIa) periodnog. To fluor svojstvo zbog svoje sposobnosti da privuče elektrona (najviše elektronegativna elementa) i male veličine njegovih atoma.

Povijest otkrića

Fluorov sadržava mineralna fluorit opisan 1529. njemački liječnik i mineralog Georgiem Agrikoloy. Vjerojatno je da fluorovodična kiselina prvo je dobivena u nepoznatom engleskom staklari 1720 GA 1771 u švedskoj kemičara Carl Wilhelm Scheele dobivena sirova fluorovodične kiseline uz zagrijavanje fluorit s koncentriranom sulfatnom kiselinom u stakleni autoklav koji je u velikoj mjeri korodiranog pod djelovanjem dobivenog produkta , Stoga, u daljnjim eksperimentima, posude su izrađene od metala. Gotovo bezvodni kiselina dobivena u 1809. godini, dvije godine kasnije, francuski fizičar André-Marie Ampere pretpostaviti da je taj vodik spoj s nepoznatim elementom, analogna klor, za koje se predlaže naziv od grčke fluora φθόριος, «poremećaj». Fluorit okrenuo kalcijev fluorid.

Otpuštanje fluorida je jedan od glavnih problema neriješenih anorganske kemije do 1886. godine, kada je francuski kemičar Anri Muassan je element elektrolizom otopine kalijevog hidrofluorid u fluorovodikom. Za njega je 1906. dobio Nobelovu nagradu. Poteškoća u rješavanju tog elementa i toksičnih svojstava pridonijela fluor spor napredak u području kemije tog elementa. Do Drugog svjetskog rata bio je laboratorij znatiželja. Tada je, međutim, korištenje urana heksafluorida u odvajanje izotopa uranija, uz porast poslovnih organskih spojeva elementa, što je kemikaliju koja donosi značajne prednosti.

rasprostranjenost

Fluorov sadržava fluorit (fluorit, _CaF2) stoljećima se koristi kao sredstvo za čišćenje (protoka) se u metalurškim procesima. Mineralna kasnije pokazalo izvor elementa, koji je također pod nazivom fluor. Bezbojni kristali prozirne Fluoritni pod osvjetljenjem imaju plavkasto boja. Ovaj objekt je poznat kao fluorescencije.

Fluor - element koji se javlja u prirodi samo u obliku svojih spojeva, osim vrlo male količine slobodne elementa u fluorit, radij izložen zračenju. Sadržaj elementa u Zemljinoj kori je oko 0,065%. Osnovni fluorid minerali su fluorit, kriolit ₍₃ Na Alf _6), fluorapatit (Ca _{5 [PO4] 3} [F, Cl]), Topaz (Al _{2SiO 4} [F, OH] ₂₎ i lepidolit.

Fizikalna i kemijska svojstva fluora

Na sobnoj temperaturi fluor plin je blijedo žuta s nadražujućim mirisom. Udisanje njegova opasna. Nakon hlađenja je postala žuta tekućina. Postoji samo jedan izotop stabilan kemijski elementa - fluor-19.

Prvi energija ionizacije od halogen je vrlo visoka (402 kcal / mol), koji je standardna stvaranje topline kation F ⁺ 420 kcal / mol.

Mala veličina elementa atoma može primiti njihov relativno velika količina oko središnjeg atomom tako da tvore više stabilnih kompleksa, na primjer, heksafluorsilikat (SIF ₆₎ ^2- (Alf geksaftoralyuminata i ₆₎ ^3-. Fluor - element koji ima najjači oksidirajuće svojstva. Niti jedna druga tvar ne oksidira fluorida anion, ona se pretvara u slobodne elementa, i iz tog razloga opcija nije u slobodnom stanju u prirodi. Ova karakteristika fluora za više od 150 godina ne smiju dobiti bilo koji kemijskim postupkom. To je bilo moguće samo pomoću elektrolize. Ipak, 1986. godine američki kemičar Karl Krayst rekao o prvom „kemijske” Dobivanje fluorida. On koristi _K2 MnF _{6 i} antimon pentafluoride (SBF _5), koji se može dobiti iz otopine HF.

Fluor: valencija i oksidacijsko stanje

Vanjska ljuska sadrži nespareni elektronske halogene. Zato valencija fluora u spoju jednak jedan. Međutim, skupina VIIa atoma elementa može se povećati broj elektrona valencijom 7. Maksimalna fluora i njegove oksidacijskog stanja jednak 1. Element nije u mogućnosti proširiti svoju valentna ljuska, jer to atom odsutan d-orbitala. Ostali bez halogena zahvaljujući prisutnosti može biti valencija do 7.

Visoka je element sposobnost oksidacije omogućuje postizanje najvišeg mogućeg stupnja oksidacije drugih elemenata. Fluoro (valencija I) može formirati spoj, koji ne postoji niti jedne halida: difluorid srebro (AGF _2), kobalt trifluorid (COF ₃₎ heptafluoride renij (Ref ₇₎ pentafluoride broma (BrF ₅₎ i joda heptafluoride (IF _7).

veze

Formula fluor (F ₂₎ se sastoji od dva atoma elementa. On može stupiti u vezu sa svim ostalim elementima izuzev helija i neona, da se formira ionske ili kovalentne fluoridi. Nekih metala poput nikal, brzo pokriven slojem halogen, sprječava daljnju komunikaciju sa metalnog elementa. Neki suhi metali poput mekog čelika, bakra, aluminija ili bakra, nikla (66% i 31,5%) legura bakra ne reagira na običnim temperaturama s fluorom. Raditi s elementom na temperaturama do 600 ° C je pogodna Monel; Sinterirani aluminij stabilan do 700 ° C.

Fluorougljični ulja su najpogodniji maziva. Element reagira nasilno organskim materijalima (na primjer, gume, drva i tekstila) da kontrolira fluoriranje organskih spojeva elementarnog fluora moguće samo kada je vodeći posebne mjere opreza.

proizvodnja

Fluorit je glavni izvor fluorida. U proizvodnji fluorovodik (HF) je destiliran iz praškastog fluorit s koncentriranom sumpornom kiselinom, u jedinici olova ili lijevanog željeza. Tijekom destilacije nastaje kalcij sulfata (Caso ₄₎ je netopljiva u HF. Fluorovodik se dobije dovoljno bezvodnom stanju frakcijskom destilacijom u bakra ili čelika plovila i pohranjene na čelične boce. Uobičajene nečistoće u komercijalnom fluorovodik su sumporom i sumporne kiseline i fluorosilicic kiselina ₍₂ H SIF _C6) nastalog zbog prisutnosti silicij dioksida u fluorit. Tragovi vlage može se ukloniti pomoću elektrolize pomoću platinskih elektroda obradom sa elementarnim fluorom, ili držanjem iznad jači Lewisove kiseline (MF _5, naznačen time, da M - metalni), koji se mogu formirati soli _(CH3 O) ⁺ (MF ₆₎ ^-: _H2 O SBF + ₅ + HF → ₍₃ H O) ⁺ (SBF ₆₎ ^-.

Fluorovodik se koristi u pripravi različitih industrijskih organskih i anorganskih spojeva fluora, na primjer, natriyftoridalyuminiya ₍₃ Na Alf ₆₎ je korišten kao elektrolit u taljenje aluminija metala. Otopina plinovitim fluorovodikom u vodi se kaže da su fluorovodična kiselina, velike količine metala koji se koristi za čišćenje i poliranje za staklo ili prenošenje neprozirnost svoje jetkanja.

Priprava stanice bez pomoću elektrolitički postupak u odsutnosti vode. Obično su oni u obliku kalijevog fluorida taline elektrolizom vodikovog fluorida (u omjeru do 1 2,5-5) na temperaturi od 30-70, 80-120 i 250 ° C. Tijekom procesa sadržaj vodik fluorida u elektrolita smanjuje i tališta diže. Dakle, potrebno je da je njezin dodatak dogodio kontinuirano. U visokoj temperaturi elektrolit komore mijenja se kada temperatura prelazi 300 ° C, Fluor biti sigurno pohranjene pod tlakom od nehrđajućeg čelika boca, ako je ventil cilindra bez tragova organskih tvari.

korištenje

Element se koristi za proizvodnju raznih fluorida kao što je klor trifluorida (CLF _3), sumpornog heksafluorida (SF ₆₎ ili kobalt trifluorida (COF _3). Klor i spojevi kobalta važni fluorinacijskim sredstvima organskih spojeva. (Uz odgovarajuće mjere opreza direktno fluora može se koristiti za tu svrhu). Sumporni heksaflorid koristi kao plinoviti dielektrika.

Elementarna fluor razrijedi s dušikom je često reagiraju s ugljikovodicima iz odgovarajućih fluorokarboni u kojem dio ili sve od vodika zamijenjen s halogenom. Dobiveni spojevi se općenito odlikuju visokom stabilnošću, kemijske inertnosti, visok električni otpor, kao i ostalih dragocjenih fizikalnim i kemijskim svojstvima.

Fluoriranja se također mogu napraviti obradom organskih spojeva kobalta trifluorida (COF ₃₎ elektroliza ili njihove otopine u bezvodnom fluorovodikom. Korisni plastike s ne-stick svojstvima, kao što je politetrafluoretilen _{[(CF2 CF2) x],} koji su poznati kao komercijalno teflon proizvedenih od nezasićenih ugljikovodika. Fluoriranih

Organski spojevi koji sadrže klor, brom ili jod, se fluorira proizvesti tvari kao što su diklorodifluorometan _{(Cl2 CF2)} rashladnog, koji se naširoko koristi u kućanske hladnjake i klima uređaja. Jer klorofluorougljike, poput diklorodifluorometana, imaju aktivnu ulogu u uništavanju ozonskog omotača i njihova proizvodnja i upotreba bila ograničena, a sada preferirane rashladno sadrži hidrofluorougljike.

Element također se koristi za proizvodnju urana heksafluorid _{(UF) 6} se koristi u plinovitom difuzijskog procesa odvajanja uran-235 iz urana-238 u proizvodnji nuklearnog goriva. Hidrogen fluorid i bor trifluorid (BF ₃₎ proizvedene su na industrijskoj skali, budući da su dobro katalizatori alkilacije reakcije koji se koriste za pripremu mnogih organskih spojeva. Natrij fluorid obično se dodaje u vodu za piće kako bi se smanjila učestalost karijesa kod djece. U posljednjih nekoliko godina, najvažniji primjena stečenog fluorida u farmaceutskoj i poljoprivrednih površina. Selektivni supstitucija fluora značajno mijenjaju biološka svojstva tvari.

analiza

Je teško precizno odrediti količinu halogenih spojeva. Slobodni fluorid, koji je jednak valenciji 1, ona se može osjetiti oksidacijom živinog Hg + F ₂ → HGF _2, te mjerenjem porasta težine žive i promjene volumena plina. Glavni kvalitativni testovi za prisutnost iona elementa su:

• Izbor fluorovodikom pod djelovanjem sumporne kiseline,
• formiranje precipitata kalcijevog fluorida dodatkom otopine kalcijevog klorida,
• žuta obojenje tetraoksid otopinom titan (TiO ₄₎ i vodikovog peroksida u sumpornoj kiselini.

Kvantitativne metode analize:

• taloženje kalcijevog fluorida u prisutnosti natrij karbonata i liječenje mulja upotrebom octene kiseline,
• polaganje olovo chlorofluoride dodavanjem natrijevog klorida i dovesti nitrat,
• Titracija (određivanje koncentracije otopljene tvari) s otopinom torij nitrata (Th [NO _{3] 4)} uporabom natrij alizarinsulfonate kao indikator: Th (NO _{3) 4} + 4KF ↔ THF ₄ + 4KNO _3.

Kovalentno vezan fluor (valencija I), kao što su fluorougljici analizirati složenije. To zahtijeva vezu s metalnim natrijem, zatim analizom F ^- ione kao što je gore opisano.

svojstva elementa

Konačno smo predstaviti neke karakteristike fluora:

• Atomski broj: 9.
• Atomska težina: 18,9984.
• Moguće fluor valencija: 1.
• talište: -219,62 ° C.
• Vrelište: -188 ° C.
• Gustoća (1 atm, 0 ° C): 1696 g / l.
• Elektronički formula fluor: 1 s ^{2 2 5} 2s _2p.