Grunnstoff fluor: valens egenskapene som er karakteristiske

Fluor (F) - den mest reaktive kjemiske element og enkleste halogengruppe 17 (Vila) i det periodiske system. Denne fluor egenskap på grunn av sin evne til å tiltrekke elektroner (det mest elektronegative element) og den lille størrelsen av sine atomer.

History of oppdagelse

Den fluorholdige mineral flusspat ble beskrevet i 1529 av tysk lege og minera Georgiem Agrikoloy. Det er sannsynlig at fluss-syren først ble oppnådd i det ukjente engelsk glassmaker 1720 GA 1771 i den svenske kjemikeren Carl Wilhelm Scheele oppnådde rå hydrofluorsyre under oppvarming flusspat med konsentrert svovelsyre i et glass retorte, som i stor grad korroderer under påvirkning av det resulterende produkt . Derfor, i etterfølgende forsøk, er fartøy laget av metall. Tilnærmet vannfri syre ble oppnådd i 1809 år, to år etter den franske fysiker André-Marie ampere antas at dette hydrogenforbindelse med en ukjent element, analogt klor, for hvilke det er foreslått navnet fra det greske fluor φθόριος, «avbrudd». Flusspat viste kalsiumfluorid.

Fluoravgivning var en av de store uløste problemene med uorganisk kjemi inntil 1886, da de franske kjemi Anri Muassan ble elementet ved elektrolyse av oppløsning av kalium-hydrofluorid i hydrogenfluorid. For den i 1906 fikk han Nobels fredspris. Vanskeligheten i å håndtere dette elementet, og giftige egenskaper bidratt fluor langsom fremgang innen kjemi av dette elementet. Frem til andre verdenskrig var han et laboratorium nysgjerrighet. Da imidlertid bruken av uranheksafluorid i separasjon av uranisotoper, sammen med en økning i kommersielle organiske forbindelser av elementet, slik at det er en kjemikalie som gir betydelige fordeler.

utbredelsen

Den fluorholdige flusspat (flusspat, _CaF2) i århundrer vært brukt som et flussmiddel (rensemiddel) i metallurgiske prosesser. Mineral senere viste en kilde til et element, som også ble kåret Fluor. Fargeløse krystaller gjennomsiktige fluoritt under belysning har en blåaktig farge. Denne egenskapen kalles fluorescens.

Fluor - et element som forekommer i naturen kun i form av dets forbindelser, med unntak av meget små mengder fritt element i den flusspat, radium utsatt for stråling. Innholdet i elementet i jordskorpen er omtrent 0,065%. De grunnleggende fluor mineralene er flusspat, kryolitt (Na, AlF _{3 6),} fluorapatitt _(Ca5 [PO _{4] 3} [F, Cl]), Topaz (Al ₂ SiO ₄ [F, OH] ₂₎ og lepidolitt.

Fysiske og kjemiske egenskaper av fluor

Ved romtemperatur er fluorgass for en blekgul med en irriterende lukt. Innånding av sin farlig. Etter avkjøling ble det til en gul væske. Det er bare en stabil isotop av det kjemiske element - fluor-19.

Den første ioniseringsenergi av halogenet er meget høy (402 kcal / mol), som er en standard varme kation formasjon F ⁺ 420 kcal / mol.

Den lille størrelse av elementet i atomet kan romme deres forholdsvis stor mengde rundt den sentrale atom for å danne en flerhet av stabile komplekser, for eksempel, heksafluorsilikat (SIF ₆₎ ^2- geksaftoralyuminata og (AlF ₆₎ ^3-. Fluor - et element som har de sterkeste oksiderende egenskaper. Ingen andre stoffer er ikke oksydert fluoridanion, den blir til en fri element, og på grunn av dette elementet er ikke i fri tilstand i naturen. Denne karakteristikken av fluor i mer enn 150 år har ikke lov til å få den av noen kjemisk metode. Dette var bare mulig gjennom bruk av elektrolyse. Likevel, i 1986 den amerikanske kjemikeren Karl Krayst sagt om den første "kjemiske" får fluor. Han brukte K ₂ MNF _6, og antimonpentafluorid (SBF _5), som kan oppnås fra den HF-løsning.

Fluor: valens og oksydasjonsstatus

Det ytre skallet inneholder en uparet elektron halogener. Det er derfor valensen av fluor i forbindelsene er lik en. Imidlertid kan Vlla gruppe elementatomene øke antallet elektroner til valensen til 7. Maksimal fluor og dets oksidasjonstilstand lik -1. Element er ikke i stand til å forlenge sin valens skall, ettersom det atom frakoblet d-orbital. Andre halogenfrie takket være sin tilstedeværelse kan være en valens på opp til 7.

Høy oksidasjonskapasiteten element gjør det mulig å oppnå den høyest mulige oxydasjonstilstand av andre elementer. Fluor (valens I) kan danne en forbindelse, som ikke eksisterer heller ikke i en hvilken som helst annen halogenidforbindelse: difluorid sølv (AgF _2), kobolt-trifluorid (CoF ₃₎ heptafluoride rhenium (ref ₇₎ pentafluoride brom (BrF ₅₎ og jod heptafluoride (IF _7).

tilkoblinger

Formel fluor (F ₂₎ er sammensatt av to atomer i et element. Han kan inngå forbindelse med alle andre elementer med unntak av helium og neon, for å danne ioniske eller kovalente fluorider. Noen metaller slik som nikkel, hurtig dekket med et lag av halogen, og forhindrer videre kommunikasjon med metallelementet. Noen tørre metaller slik som stål, kobber, aluminium, Monel eller (nikkel 66% og 31,5% kobber-legering) som ikke reagerer ved vanlige temperaturer med fluor. Å arbeide med elementet ved temperaturer opp til 600 ° C er egnet monel; Sintret aluminiumoksyd er stabil opp til 700 ° C.

Fluorkarbon oljer er mest egnede smøremidler. Element reagerer voldsomt med organisk materiale (for eksempel gummi, trevirke og tekstiler) reguleres slik fluorering av organiske forbindelser elementært fluor bare mulig når man tar spesielle forholdsregler.

produksjon

Flusspat er hovedkilden til fluor. Ved fremstilling av hydrogenfluorid (HF) blir destillert fra pulverformet flusspat med konsentrert svovelsyre i en ledeenhet eller støpejern. Under destillasjonen dannede kalsiumsulfat (CaSO _4), er uoppløselig i HF. Hydrogenfluoridet blir oppnådd i tilstrekkelig vannfri tilstand ved fraksjonert destillasjon i kobber- eller stålskip, og som er lagret i stålflasker. Vanlige forurensninger i kommersielle hydrogenfluorid er svovelsyrling og svovelsyre og fluorosilicic syre _(H-2 SIF ₆₎ er dannet på grunn av nærværet av silika i flusspaten. Spor av fuktighet kan fjernes ved elektrolyse ved hjelp av platina-elektroder ved behandling med elementært fluor, eller lagring i løpet av en sterkere Lewis-syre (MF _5, karakterisert ved at M - metall) som kan danne salter (H ₃ O) ⁺ (MF ₆₎ ^-: H ₂ O + SBF ₅ + HF → (H ₃ O) ⁺ (SBF ₆₎ ^-.

Hydrogenfluoridet anvendt ved fremstillingen av en rekke forskjellige industrielle, organiske og uorganiske fluorforbindelser, f.eks natriyftoridalyuminiya (Na, AlF _{3 6)} blir anvendt som elektrolytt i smelting av aluminiummetall. En oppløsning av hydrogenfluoridgass i vann sies å flussyre, en stor mengde av metall som benyttes for rengjøring og polering av glass eller bibringe dis til sin etsing.

Fremstilling av cellefrie ved anvendelse av elektrolytiske fremgangsmåter i fravær av vann. De er vanligvis i form av kalium fluoridsmelten elektrolyse av hydrogenfluorid (i et forhold på 2,5-5 til 1) ved temperaturer på 30 til 70, 80 til 120 eller 250 ° C. Under prosessen hydrogenfluorinnholdet i elektrolytten avtar, og smeltepunktet stiger. Derfor er det nødvendig at dens tillegg fant sted kontinuerlig. Ved den høye temperaturen elektrolyttkammeret erstattes når temperaturen overstiger 300 ° C. Fluor kan trygt lagret under trykk i en rustfri stålsylindre, hvis sylinderventilen fri for spor av organiske stoffer.

bruk av

Element blir brukt til å produsere et utvalg av fluorid, slik som klor-trifluorid (ClF _3), svovelheksafluorid _(SF6) eller kobolt-fluorid (CoF _3). Klorforbindelser og kobolt er viktige fluoreringsmidler for organiske forbindelser. (Med passende forholdsregler direkte fluor kan anvendes for dette formål). Gassen blir brukt som et gassformet dielektrikum.

Den elementært fluor fortynnet med nitrogen er ofte reagerer med hydrokarboner for å danne de tilsvarende fluorkarboner i hvilken en del eller alle av hydrogenet er erstattet med halogen. De resulterende forbindelser er generelt kjennetegnet av høy stabilitet, kjemisk inerthet, høy elektrisk motstand, så vel som andre verdifulle fysikalske og kjemiske egenskaper.

Fluoreringen kan også fremstilles ved behandling av organiske forbindelser av kobolt-trifluorid (CoF ₃₎ elektrolysering eller oppløsninger derav i vannfritt hydrogenfluorid. Nyttige plast med ikke-klebende egenskaper, slik som polytetrafluoretylen _{[(CF2 CF2) x],} kjent i handelen som teflon, fremstilt fra umettede fluorerte hydrokarboner.

Organiske forbindelser som inneholder klor, brom eller jod, fluorineres for å fremstille stoffer som for eksempel diklordifluormetan (Cl ₂ CF ₂₎ kjølemediet, som er mye brukt i husholdningskjøleskap og klimaanlegg. Siden klorfluorkarboner, så som diklordifluormetan, spille en aktiv rolle i nedbrytning av ozonlaget og deres produksjon og bruk var begrenset, og nå er den foretrukne kjølemiddel som inneholder hydrofluorkarboner.

Elementet er også anvendes for fremstilling av uranheksafluorid (UF ₆₎ benyttes i gass-diffusjon prosessen med å skille uran-235 fra uran-238 ved fremstilling av kjernebrensel. Hydrogenfluorid og bortrifluorid _(BF3) blir produsert i industriell skala, siden de er gode katalysatorer for alkyleringsreaksjonene som brukes for å fremstille mange organiske forbindelser. Natriumfluorid er vanligvis tilsettes til drikkevannet for å redusere forekomsten av dental caries i barn. I de senere årene, den viktigste anvendelsen av ervervet fluor i den farmasøytiske og jordbruksområder. Selektiv substitusjon av fluor dramatisk endre de biologiske egenskaper av materialer.

analyse av

Det er vanskelig å nøyaktig bestemme mengden av halogenforbindelser. Fri fluorid, som er lik valensen av 1, kan den påvises ved oksydasjon av kvikksølv Hg + F ₂ → HGF _2, og måling av økningen i vekt av kvikksølv og volumendringen av gassen. De viktigste kvalitative tester for nærværet av ioner av elementet er:

• utvalg av hydrogenfluorid under påvirkning av svovelsyre,
• Dannelsen av et bunnfall av kalsiumfluorid ved tilsetning av kalsiumklorid-oppløsning,
• gul misfarging tetraoksid oppløsning av titan (TiO ₄₎ og hydrogen peroksid i svovelsyre.

Kvantitative analysemetoder:

• utfelling av kalsium-fluorid i nærvær av natriumkarbonat og slambehandling under anvendelse av eddiksyre,
• avsetning av bly klorfluorid ved tilsetning av natriumklorid og blynitrat,
• titrering (bestemmelse av konsentrasjonen av oppløst substans) med en oppløsning av thoriumnitrat (Th [NO _{3] 4)} under anvendelse av natrium alizarinsulfonate som indikator: Th _{(NO3) 4} + 4KF ↔ THF ₄ + 4KNO _3.

Kovalent bundet fluor (valens I), slik som fluorkarboner for å analysere mer komplisert. Dette krever en forbindelse med metallisk natrium, etterfulgt av analyse av F ^- ioner som beskrevet ovenfor.

element egenskaper

Til slutt presenterer vi noen av egenskapene til fluor:

• Atomnummer: 9.
• Atomic vekt: 18,9984.
• Mulig fluor valens: 1.
• Smeltepunkt: -219,62 ° C.
• Kokepunkt: -188 ° C.
• Tetthet (1 atm, 0 ° C): 1,696 g / l.
• Elektronisk fluor formel: 1s 2s ^{2 2 5} _2p.