Fluoro element kimiku: Proprjetajiet valenza karatteristići

Fluworin (F) - l-aktar reattiv element kimiku u l-grupp aloġenu eħfef 17 (VIIa) tat-tabella perjodika. Din il-karatteristika fluworin minħabba l-kapaċità tagħha li tattira elettroni (l-element l-aktar electronegative) u d-daqs żgħir ta 'atomi tagħha.

Storja ta 'skoperta

Il-minerali li fihom il-fluworin fluorspar ġie deskritt fl 1529 mit-tabib Ġermaniż u mineralogist Georgiem Agrikoloy. Huwa probabbli li l-aċidu idrofluworiku kienet l-ewwel miksuba fil-glassmaker Ingliż mhux magħruf 1720 GA 1771 fil-ispiżjar Svediż Carl Wilhelm Scheele miksuba aċidu idrofluworiku mhux raffinat taħt fluorspar sħana b'aċidu sulfuriku kkonċentrat fi storta ħġieġ, li prinċipalment imsadda taħt l-azzjoni tal-prodott li jirriżulta . Għalhekk, fl-esperimenti sussegwenti, il-bastimenti huma magħmula mill-metall. Kważi aċidu anidru inkisbet fl-1809 sena, sentejn wara l-fiżiċista Franċiż André-Marie ampere jassumi li dan il-kompost idroġenu b'element mhux magħruf, klorin analoga, li għalihom ikun propost l-isem mill-φθόριος fluoro Griega, "tfixkil». Fluorspar daru fluworidu tal-kalċju.

rilaxx fluworidu kienet waħda mill-problemi mhux solvuti ewlenin ta 'kimika inorganika sa 1886, meta l-ispiżjar Franċiż Anri Muassan kien l-element bl-elettrolisi tas-soluzzjoni ta' hydrofluoride potassju fil hydrogen fluoride. Għal dan fl-1906, huwa rċieva l-Premju Nobel. Id-diffikultà fit-trattament ma dan l-element u l-proprjetajiet tossiċi kkontribwixxa fluworin progress kajman fl-qasam tal-kimika ta 'dan l-element. Sa l-Tieni Gwerra Dinjija kien kurżità laboratorju. Imbagħad, madankollu, l-użu ta 'uranju eżafluworidu fil-separazzjoni ta' iżotopi tal-uranju, flimkien ma 'żieda fil kummerċjali komposti organiċi ' l-element, li jagħmilha kimika li ġġib benefiċċji sinifikanti.

prevalenza

Il fluorspar li fihom il-fluworin (fluorspar, CAF ₂₎ għal sekli sħaħ kien użat bħala fluss (aġent tindif) fil-proċessi metallurġiċi. Minerali aktar tard wera sors ta 'element, li kien ukoll imsemmi Fluor. Bla kulur kristalli fluorite trasparenti taħt illuminazzjoni jkollhom lewn blu. Din il-proprjetà hija magħrufa bħala fluworexxenza.

Fluoro - element li jseħħ fin-natura biss fil-forma ta 'komposti tiegħu, ħlief għall-ammonti żgħar ħafna ta' l-element ħielsa fil-fluorspar, radjum esposti għar-radjazzjoni. Il-kontenut ta 'l-element fil-qoxra tad-Dinja hija madwar 0.065%. Il-minerali fluworidu bażiċi huma fluorspar, cryolite (Na ₃ Alf _6), fluorapatite (Ca ₅ [PO _{4] 3} [F, Cl]), Topaz (Al ₂ SiO ₄ [F, OH] ₂₎ u lepidolite.

Proprjetajiet fiżiċi u kimiċi tal-fluworin

F'temperatura tal-kamra, gass fluworin hija isfar ċar b'riħa irritanti. Nifs 'il ġewwa ta' postijiet perikolużi tagħha. Fuq tkessiħ saret likwidu isfar. Hemm wieħed biss iżotopi stabbli ta 'l-element kimiku - fluoro-19.

L-ewwel enerġija jonizzazzjoni tal-aloġenu huwa għoli ħafna (402 kcal / mol), li huwa b'formazzjoni standard kazzjoni sħana F ⁺ 420 kcal / mol.

Id-daqs żgħir ta 'l-element ta' l-atomu jistgħu jakkomodaw ammont relattivament kbir tagħhom madwar l-atomu ċentrali li jiffurmaw pluralità ta 'kumplessi stabbli, per eżempju, hexafluorosilicate (SIF ₆₎ ² geksaftoralyuminata u (Alf ₆₎ ^3. Fluoro - element li għandu l-proprjetajiet ossidanti aktar b'saħħithom. Ebda sustanza oħra ma ossidizzat anjoni fluworidu, jirriżulta f'element b'xejn, u għal din ir-raġuni l-oġġett ma jkunx fi stat ħielsa fin-natura. Din il-karatteristika ta 'fluworin għal aktar minn 150 sena qodma mhumiex permessi li ġġibu bi kwalunkwe metodu kimiku. Dan kien possibbli biss permezz tal-użu ta 'elettroliżi. Madankollu, fl-1986 il-ispiżjar Amerikana Karl Krayst qal dwar l-ewwel "kimika" jkollna fluworidu. Huwa użat K ₂ MNF _6, u pentafluoride antimonju (SBF _5), li tista 'tinkiseb mis-soluzzjoni HF.

Fluoro: valenza u ossidazzjoni istat

Il-qoxra ta 'barra fiha aloġeni elettron abbinata. C'est pourquoi il-valenza ta 'fluworin fil-komposti hija ugwali għal wieħed. Madankollu, VIIa atomi element grupp jista 'jżid in-numru ta' elettroni għall-valenza tal 7. fluworin massima u l-istat ta 'ossidazzjoni tagħha daqs -1. Element ma tkunx tista 'testendi qoxra valenza tagħha, peress li offline atomu' d orbitali. Oħra bla aloġeni grazzi għall-preżenza tiegħu tista 'tkun valenza sa 7.

Għoli element kapaċità ossidazzjoni tippermetti li jintlaħaq l-ogħla istat ta 'ossidazzjoni possibbli ta' elementi oħra. Fluoro (valenza I) jistgħu jiffurmaw komposti, li ma teżistix lanqas fi kwalunkwe alid ieħor: fidda Difluworur (agf _2), trifluworid kobalt (COF ₃₎ heptafluoride renju (ref ₇₎ pentafluoride bromin (BRF ₅₎ u heptafluoride jodju (JEKK _7).

konnessjonijiet

fluworin formula (F ₂₎ huwa magħmul minn żewġ atomi ta 'element. Huwa jista 'jidħol fis-konnessjoni ma' kull element ieħor ħlief elju u neon, biex jiffurmaw fluworidi ijoniċi jew kovalenti. Xi metalli bħal nikel, koperti malajr minn saff ta 'aloġenu, jipprevjenu aktar komunikazzjoni mal-element metalliku. Xi metalli niexef bħall-azzar ħafif, ram, aluminju, jew monel (nikil 66% u 31.5% liga tar-ram) ma jirreaġixxix f'temperaturi ordinarji ma fluworin. Biex taħdem ma 'l-element f'temperaturi sa 600 ° Ċ hija monel adattat; alumina sinterizzat huwa stabbli sa 700 ° C

Żjut fluworokarbon huma lubrikanti aktar xierqa. Element jirreaġixxi vjolentement ma 'materjali organiċi (eż, gomma, injam u tessuti) florinazzjoni hekk ikkontrollat ta' komposti organiċi fluworin elementali possibbli biss meta tieħu prekawzjonijiet speċjali.

produzzjoni

Fluorspar huwa s-sors ewlieni ta 'fluworidu. Fil-produzzjoni ta 'hydrogen fluoride (HF) jiġi ddistillat mill-trab fluorspar bl-aċidu sulfuriku konċentrat f'unità taċ-ċomb jew ħadid fondut. Matul id-distillazzjoni iffurmat sulfat tal-kalċju (Caso _4), ma tinħallx fl-HF. Il hydrogen fluoride huwa miksub fl-istat anidru suffiċjenti mill distillazzjoni frazzjonali f'reċipjenti tar-ram jew azzar u maħżuna ċilindri tal-azzar. impuritajiet Komuni fl idroġenu floridu kummerċjali huma l-aċidu sulfurous u sulfuriku u aċidu fluorosilicic (H ₂ SIF ₆₎ iffurmat minħabba l-preżenza ta 'silika fil-fluorspar. Traċċi ta 'umdità jista' jitneħħa mill-elettroliżi użu elettrodi tal-platinum bi trattament fluworin elementali, jew jaħżen fuq l-aċidu Lewis aktar b'saħħitha (MF _5, fejn M - metall) li jistgħu jiffurmaw l-imluħ (H ₃ O) ⁺ (MF ₆₎ ^-: H ₂ O + SBF ₅ + HF → (H ₃ O) ⁺ (SBF ₆₎ ^-.

Il hydrogen fluoride użat fil-preparazzjoni ta 'varjetà ta' komposti organiċi u inorganiċi industrijali flworin, eż, natriyftoridalyuminiya (Na ₃ Alf ₆₎ huwa impjegat bħala l-elettrolit fil-tidwib tal-metall tal-aluminju. Soluzzjoni ta 'gass hydrogen fluoride fl-ilma huwa qal li l-aċidu idrofluworiku, ammont kbir ta' metall li jintuża għat-tindif u għall-illustrar tal-ħġieġ jew jagħtu ċpar li inċiżjoni tagħha.

Preparazzjoni ta 'ċelloli ħielsa bl-użu proċeduri elettrolitiċi fin-nuqqas ta' ilma. Normalment dawn huma fil-forma ta 'fluworidu tal-potassju jdub elettroliżi tal hydrogen fluoride (fil-proporzjon ta' 2.5-5 għal 1) f'temperaturi ta '30-70, 80-120 jew 250 ° C Matul il-proċess tal-kontenut ta 'fluworidu tal-idroġenu fil-tnaqqis fl-elettroliti u l-żiediet punt tidwib. Għalhekk, huwa meħtieġ li l Ŝieda tagħhom seħħet kontinwament. Fil-temperatura għolja kamra elettrolit huwa sostitwit meta t-temperatura taqbeż it-300 ° C Fluworin jistgħu jinħażnu mingħajr perikolu taħt pressjoni fi ċilindri istainless steel, jekk il-valv taċ-ċilindru liberu ta 'traċċi ta' sustanzi organiċi.

l-użu ta '

Element huwa użat biex jipproduċu varjetà ta 'fluworidu bħal klorin trifluworid (CLF _3), eżafluworidu tal-kubrit _(SF6) jew trifluworid kobalt (COF _3). komposti tal-kloru u kobalt huma aġenti fluorination importanti ta 'komposti organiċi. (Bil prekawzjonijiet xierqa direttament fluworin jistgħu jintużaw għal dan il-għan). eżaflworidu tal-kubrit huwa użat bħala dielettriku gassuż.

Il fluworin elementali dilwit nitroġenu spiss jirreaġixxi ma 'idrokarburi li jiffurmaw l-fluworokarbonji korrispondenti li fihom parti jew kollha tal-idroġenu huwa sostitwit bl aloġenu. Il-komposti li jirriżultaw huma ġeneralment karatterizzati minn stabilita għolja, inertness kimika, reżistenza elettrika għolja, kif ukoll proprjetajiet oħra fiżiċi u kimiċi ta 'valur.

Florinazzjoni tista 'ssir ukoll permezz ta' trattament ta 'komposti organiċi ta' trifluworid kobalt (COF ₃₎ elettroliżi jew soluzzjonijiet tiegħu fil hydrogen fluoride anhydrous. plastik utli bi proprjetajiet non-stick, bħal-polytetrafluoroethylene [(CF ₂ CF _{2) x],} magħrufa kummerċjalment bħala Teflon, prodotti minn idrokarboni fluworinati mhux saturati.

komposti organiċi li fihom klorin, bromin jew jodju, huwa flworinati li tipproduċi sustanzi bħal dichlorodifluoromethane (Cl ₂ CF ₂₎ refriġerant, li hija użata ħafna fil-friġġijiet u air conditioners. Peress klorofluworokarboni, bħal dichlorodifluoromethane, għandhom rwol attiv fil-tnaqqis tas-saff tal-ożonu u l-produzzjoni u l-użu tagħhom kien ristrett, u issa l-refriġerant preferuta fih idrofluworokarburi.

L-element huwa wkoll użat għall-produzzjoni eżafluworidu tal-uranju (UF ₆₎ użat fil-proċess b'diffużjoni gassuża tas-separazzjoni tal-uranju 235 minn-uranju 238 fil-manifattura ta 'fjuwil nukleari. fluworidu idroġenu u trifluworid tal-boron (BF ₃₎ huma prodotti fuq skala industrijali, peress li huma katalisti tajba għal reazzjonijiet alkilazzjoni wżati biex ikunu ppreparati komposti organiċi ħafna. fluworidu tas-sodju huwa normalment miżjuda mal-ilma tax-xorb sabiex titnaqqas l-inċidenza ta 'snien dentali fit-tfal. Fi snin reċenti, l-aktar applikazzjoni importanti ta 'fluworidu miksuba fil-oqsma agrikoli farmaċewtika u. sostituzzjoni selettiv ta 'fluworin tbiddel b'mod drammatiku l-proprjetajiet bijoloġiċi tas-sustanzi.

analiżi ta '

Huwa diffiċli li jiġi ddeterminat b'mod preċiż l-ammont tal-komposti aloġeni. fluworidu b'xejn, li huwa ugwali għall-valenza ta '1, jista' jiġi skopert bl-ossidazzjoni tal-merkurju Hg + F ₂ → HGF _2, u l-kejl ż-żieda fil-piż tal-merkurju u l-bidla volum tal-gass. It-testijiet kwalitattivi ewlenin għall-preżenza ta 'joni ta' l-element huma:

• għażla ta 'hydrogen fluoride taħt l-azzjoni ta' aċidu sulfuriku,
• formazzjoni ta 'preċipitat ta' fluworidu tal-kalċju billi żżid soluzzjoni tal-klorur tal-kalċju,
• isfar soluzzjoni f'tetraossidu kulur ta 'titanju (TiO ₄₎ u perossidu idroġenu fl-aċidu sulfuriku.

metodi ta 'analiżi kwantitattivi:

• preċipitazzjoni ta 'fluworidu tal-kalċju fil-preżenza ta' karbonat tas-sodju u trattament tal-ħama juża l-aċidu aċetiku,
• jiddepożita chlorofluoride ċomb billi żżid klorur tas-sodju u n-nitrat taċ-ċomb,
• titrazzjoni (determinazzjoni tal-konċentrazzjoni tas-sustanza maħlula) b'soluzzjoni ta 'nitrat torju (Th [NRU _{3] 4)} jużaw alizarinsulfonate tas-sodju bħala indikatur: Th (NO _{3) 4} + 4KF ↔ THF ₄ + 4KNO _3.

fluworin b'mod kovalenti bonded (valenza I), bħal fluworokarbonji biex tanalizza aktar kumplikata. Dan jeħtieġ konnessjoni ma sodju metalliku, segwit minn analiżi tal-F ^- joni kif deskritt hawn fuq.

proprjetajiet element

Fl-aħħarnett qed nippreżentaw xi proprjetajiet ta 'fluworin:

• numru atomiku: 9.
• piż atomiku: 18.9984.
• Possibbli valenza fluworin: 1.
• punt tat-tidwib: -219,62 ° C
• Punt tat-togħlija: -188 ° C
• Densità (1 atm, 0 ° Ċ): 1696 g / l.
• Formula fluworin elettroniku: 1s 2s ^{2 2 5} _2p.