Keemiline element fluor: valents omadused iseloomulik

Fluor (F) - kõige reaktiivsed keemilised elemendid ja lihtsaim halogeengrupp 17 (VIIa) perioodilisuse tabeli. See fluori iseloomuliku tänu oma võimele meelitada elektronid (kõige elektronegatiivsem element) ja väiksus aatomit.

Ajalugu avastus

Fluori sisaldavad mineraalseid fluoriiditootmise kirjeldati 1529 Saksa arst ja mineraloogi Georgiem Agrikoloy. On tõenäoline, et vesinikfluoriidhape esmakordselt saadakse teada inglise glassmaker 1720 1771. Rootsi keemik Carl Wilhelm Scheele oli puhastamata vesinikfluoriidhape kuumutamisel fluoriiditootmise kontsentreeritud väävelhappega klaasis reaktoris, mis on tugevalt korrodeerunud mõjul saadus . Seetõttu Järgnevates katsetes laevad on valmistatud metallist. Peaaegu veevaba hape saadi 1809. aastal, kaks aastat hiljem Prantsuse füüsik André-Marie Ampère'i eeldada, et see vesinik ühendi tundmatu element, analoogne kloori, mille jaoks see on kavandatud nimi tuleneb kreekakeelsest fluoro φθόριος, «häireid». Fluoriidijäätmed pöördus kaltsiumfluoriidi.

Fluoriidi vabastava oli üks peamisi lahendamata probleeme anorgaanilise keemia kuni 1886 kui Prantsuse keemik Anri Muassan oli element elektrolüüsil kaalium ofluoriidi vesinikfluoriidi. Sest see 1906. aastal sai ta Nobeli preemia. Raskusi suhtlemisel see element ja mürgised omadused aidanud fluori aeglane edasiminek keemia valdkonnas selle elemendi. Kuni Teise maailmasõja ta labor uudishimu. Siis aga kasutamise Uraanheksafluoriidi on uraani isotoopide eraldamiseks koos suurenenud kaubandusliku orgaaniliste ühendite elemendi, mistõttu on keemiline aine, mis toob märkimisväärset kasu.

levimus

Fluori sisaldavaid fluoriiditootmise (fluoriidi _CaF2) sajandeid olnud kasutusel flux (puhastusaine) ning metallurgiatoodete protsesse. Mineral hiljem osutunud allikas element, mis nimetatakse ka Fluor. Värvitu läbipaistva fluorite kristallid valgustustingimuste on sinaka varjundiga. Seda omadust nimetatakse fluorestsentsi.

Fluoro - element, mis esineb looduses ainult vormis selle ühendid, välja arvatud väga vähesel määral vaba element fluoriidi raadium kiiritada. Sisu element maakoores on umbes 0,065%. Aluselised fluoriidi mineraalid on fluoriidi krüoliit (Na ₃ AIF _6), fluorapatiit (Ca ₅ [PO _{4] 3} [F, Cl]), Topaz (Al ₂ SiO ₄ [F, OH] ₂₎ ja lepidoliidi.

Füüsikalised ja keemilised omadused fluor

Toatemperatuuril fluorigaasi on kahvatukollane ärritav lõhn. Sissehingamine ohtlik. Pärast jahutamist sai kollase vedelikuga. On ainult üks stabiilne isotoop keemilise elemendi - fluoro-19.

Esimene ionisatsioonienergia halogeeni on väga kõrge (402 kcal / mol), mis on standardne soojuse meedia moodustumise F ⁺ 420 kcal / mol.

Väiksus elemendi aatomi mahutab nende suhteliselt suure koguse ümber keskmise aatomiga saamaks paljusid stabiilseid komplekse, näiteks hexafluorosilicate (SiF ₆₎ ^2- geksaftoralyuminata ja (AIF ₆₎ ^3-. Fluoro - element, mis on tugevaim Oksüdeerimisvõimet. Ükski teine ei ole aine oksüdeerunud fluoriidaniooniga, see muutub tasuta element, ja sel põhjusel objekt ei ole vabas olekus looduses. See omadus fluori rohkem kui 150 aastat vana lapsed ei tohi seda saada mis tahes keemilise meetodiga. See oli võimalik ainult kasutades elektrolüüsi. Siiski 1986. aastal Ameerika keemik Karl Krayst räägitud esimene "keemilised" saada fluoriidi. Ta kasutas _K2 MNF _{6 ja} ANTIMONPENTAFLUORIID (sbf _5), mida saab saadud HF lahust.

Fluoro-: valents ja oksüdatsiooniastmega

Välimine kest sisaldab paardumata elektroni halogeeniga. Sellepärast valents fluori ühendites on võrdne ühega. Kuid VIIa rühma element aatomid võivad suurendada arvu elektrone valentsi 7. Suurim fluori ja selle oksüdatsiooniastmega võrdne -1. Element ei ole võimalik laiendada oma valents kest, kuna see aatom offline d-orbitaal. Muud haiogeenivaba tänu oma esinemine võib olla valents kuni 7.

Kõrge oksüdatsioonivõime element võimaldab saavutada võimalikult oksüdatsiooniastmega teisi elemente. Fluoro (valents I) võivad moodustada ühend, mis ei eksisteeri ega muus halogeniidi: difluoriidiks hõbe (AgF _2), koobalt trifluoriidist (COF ₃₎ heptafluoride rhenium (viide ₇₎ pentafluoriidi broomi (BrF ₅₎ ja joodi heptafluoride (IF _7).

sidemed

Valemiga fluori (F ₂₎ koosneb kahest aatomist element. Ta võib sõlmida seoses kõigi teiste elementide va heelium ja neoon, et moodustada ioonset või kovalentne fluoriidid. Mõned metallid nagu nikkel, kiiresti hõlmatud kihiga halogeen, et hoida ära edasine suhtlemine metallist element. Mõned keemiline metallid nagu pehmest terasest, vasest, alumiiniumist või monel (nikli 66% ja 31,5% vask) ei reageeri tavalistel temperatuuridel fluoriga. Töötada element temperatuuridel kuni 600 ° C sobib monel; Paagutatud alumiiniumoksiidi on stabiilne kuni 700 ° C.

Fluorosüsinikkattega õlid sobivad kõige määrdeained. Element reageerib ägedalt orgaanilisi aineid (nt kummi, puit ja tekstiil) nii kontrollitud fluoreerimise orgaaniliste ühendite elementaarse fluori võimalik ainult siis, kui võttes ettevaatusabinõud.

tootmine

Fluoriidi põhiallikas fluoriid. Tootmise vesinikfluoriid (HF) destilleeritakse pulbristatud fluoriiditootmise kontsentreeritud väävelhappega Juhtmekorpuses seadmestiku või malmist. Destilleerimise ajal moodustunud kaltsiumsulfaat (CaSO _4), ei lahustu HF. Vesinikfluoriid saadi piisavalt veevabana fraktsioneerival destillatsioonil vasest või Terasanumate ja säilitati terassilindrid. Ühine lisandite kaubanduslikus vesinikfluoriid on väävlishappe ja väävelhappe ja fluorosilicic happe _(H2 SiF ₆₎ teel tekkinud juuresolekul ränidioksiidist fluoriiditööstuse. Niiskusjälgede võidakse eemaldada elektrolüüsi lehe plaatina elektroode töödeldes elementaarse fluoriga või ladustamiseks üle tugevama Lewis'e happe (MF _5, kus M - metall), mida saab moodustada soolasid _(H3 O) ⁺ (MF ₆₎ ^-: _H2 O + sbf ₅ + HF → _(H3 O) ⁺ (sbf ₆₎ ^-.

Vesinikfluoriid valmistamisel kasutatud mitmesuguste tööstuslike orgaanilised ja anorgaanilised fluoriühendid, näiteks natriyftoridalyuminiya (Na ₃ AIF ₆₎ töötab nagu elektrolüüti sulatamisega alumiiniummetall. Lisati vesinikfluorigaasiga vees on väidetavalt vesinikfluoriidhape, suures koguses metalli, mida kasutatakse puhastamiseks ja poleerimiseks klaasist või tekitama vine oma söövitamisel.

Valmistamine rakuvabadest kasutades elektrolüütilise menetlused vee puudumisel. Tavaliselt on nad vormis kaaliumfluoriid sulama elektrolüüsi vesinikfluoriid (vahekorras 2,5-5 1) temperatuuridel 30-70, 80-120 või 250 ° C. Protsessi kestel vesinikfluoriid sisu elektrolüüdis väheneb ja sulamistemperatuur tõuseb. Seetõttu on vajalik, et selle lisamine toimus pidevalt. Kõrgetemperatuuriline elektrolüüdi kambri asendatakse kui temperatuur ületab 300 ° C. Fluor saab ohutult ladustada surve all roostevabast terasest balloonid, kui ballooniklapp vaba jälgede orgaanilisi aineid.

kasutamise

Element on tootmiseks kasutatud erinevaid fluoriid nagu kloortrifluoriidi (CLF _3), väävel _(SF6) või koobalt trifluoriidist (COF _3). Klooriühenditest ja koobalti on olulised floreerimisaine orgaaniliste ühenditega. (Koos asjakohaste ettevaatusabinõude otse fluori võib kasutada selleks). Väävelheksafluoriidiga kasutatakse gaasilise dielektriku.

Elementaarse fluori lahjendati lämmastik on sageli reageerib süsivesinikega moodustub vastav fluorosüsivesikud, milles osa või kõik vesinikuaatomid on asendatud halogeeniga. Saadud ühendeid reeglina iseloomustab kõrge stabiilsus, keemiline inertsus, kõrge elektritakistuse, samuti muid väärtuslikke füüsikaliste ja keemiliste omaduste.

Fluorimine saab valmistada ka töötlemisel orgaaniliste ühendite Koobalti trifluoriidist (COF ₃₎ elektrolüüsi või nende lahuseid veevabas vesinikfluoriid. Kasulik plaste Hülgimisvõime nagu Polütetrafluoroetüleeni _{[(CF2CF 2) x]} kaubanduslikult tuntud teflon, toodetud küllastumata fluoreeritud süsivesinikud.

Sisaldavad orgaanilised ühendid kloor, broom või jood, fluoritakse toota aineid nagu diklorodifluorometaan _{(Cl2 CF2)} külmutusagensi mida kasutatakse laialdaselt olmekülmikud ja kliimaseadmed. Kuna klorofluorosüsivesinike, nagu diklorodifluorometaan, aktiivne roll ammendumine osoonikihti ja nende tootmine ja kasutamine oli piiratud, ja nüüd eelistatud külmutusagensi sisaldas hüdrofluorosüsivesinikud.

Element kasutatakse ka tootma uraanheksafluoriidiks (UF ₆₎ kasutatakse gaasdifusioonmeetodi eraldamise protsess uraan-235 uraani-238 valmistamisel tuumakütuse. Vesinikfluoriid ja boortrifluoriidi _(BF3) toodetakse tööstuslikult, kuna nad on hea katalüsaatoriteks alkülatsioonireaktsioone valmistamiseks kasutatava paljud orgaanilised ühendid. Naatriumfluoriid lisatakse tavaliselt joogivette et vähendada esinemissagedus hambakaariese lastel. Viimastel aastatel on kõige olulisem kohaldamise omandatud fluoriidi farmaatsia- ja põllud. Selektiivne asendamine fluori muudaks dramaatiliselt bioloogilisi omadusi aineid.

analüüs

On raske täpselt kindlaks määrata summa halogeenühendeid. Vaba fluoriid, mis on võrdne valents 1, siis saab seda määrata oksüdeerimisel elavhõbeda Hg + F ₂ → HGF _{2 ning} mõõtes kehakaalu suurenemist elavhõbedat ja mahu muutus gaasi. Peamiseks kvalitatiivsete testide juuresolekul ioonid elemendi nüüd:

• valiku vesinikfluoriid toimel väävelhape,
• tekkis sade kaltsiumfluoriidi lisades kaltsiumkloriidi lahust,
• kollasekstõmbumise tetraoksiidist valmistamine titaan (TiO ₄₎ ja vesinikperoksiid väävelhapet.

Kvantitatiivsed analüüsimeetodid:

• Sademete kaltsiumfluoriidi kohalolekul naatriumkarbonaadi ja reovee lehe äädikhape,
• hoiustamiseks plii chlorofluoride naatriumkloriidi lisamisega ja pliinitraati
• tiitrimisega (kontsentratsiooni määramiseks lahustunud aine) lahusega toorium nitraati (Th [NO _{3] 4)} kasutades naatriumi alizarinsulfonate indikaatorina: Th (NO _{3) 4} + 4KF ↔ THF ₄ + 4KNO _3.

Kovalentselt seotud fluori (valents I), nagu fluorokarbonaadid analüüsida keerulisem. See nõuab seoses metalset naatriumi, millele järgneb analüüs F ^- ioonid, nagu eespool kirjeldatud.

element omadused

Lõpuks tutvustame mõningaid omadusi fluori:

• Atomic number: 9.
• Aatommass: 18,9984.
• Võimalik fluori valentsi: 1.
• Sulamistemperatuur: -219,62 ° C
• Keemistemperatuur: -188 ° C
• Tihedus (1 atm, 0 ° C): 1696 g / l.
• Elektrooniline fluori valemiga: 1s 2s ^{2 2 5} _2p.