Fluoro unsur kimia: valens melihatkan ciri-ciri

Fluorine (F) - yang paling reaktif unsur kimia dan kumpulan halogen paling mudah 17 (VIIa) dalam jadual berkala. Ini fluorin ciri kerana kemampuannya untuk menarik elektron (unsur yang paling elektronegatif) dan saiz kecil daripada atom.

Sejarah penemuan

Mineral fluorin yang mengandungi fluorspar digambarkan pada tahun 1529 oleh pakar perubatan dan mineralogi Jerman Georgiem Agrikoloy. Ia mungkin bahawa asid hidrofluorik mula diperolehi pada glassmaker Bahasa Inggeris yang tidak diketahui 1720 GA 1771 dalam ahli kimia Sweden, Carl Wilhelm Scheele diperolehi asid hidrofluorik mentah di bawah pemanasan fluorspar dengan asid sulfurik pekat dalam tabung kimia kaca, yang sebahagian besarnya berkarat di bawah tindakan keluaran hasil . Oleh itu, dalam eksperimen berikutnya, kapal diperbuat daripada logam. Hampir asid anhydrous telah diperolehi pada tahun 1809 tahun, dua tahun kemudian ahli fizik Perancis André-Marie Ampère diandaikan bahawa ini sebatian hidrogen dengan unsur yang tidak diketahui, klorin serupa, yang mana ia adalah dicadangkan nama dari fluoro φθόριος Yunani, «gangguan». Fluorspar bertukar kalsium fluorida.

pelepasan fluorida adalah salah satu masalah yang tidak dapat diselesaikan utama kimia tak organik sehingga 1886, apabila ahli kimia Perancis Anri Muassan merupakan elemen melalui elektrolisis larutan kalium hydrofluoride hidrogen fluorida. Untuk itu pada tahun 1906, beliau menerima Hadiah Nobel. Kesukaran dalam berurusan dengan unsur ini dan sifat toksik yang menyumbang fluorin kemajuan yang perlahan dalam bidang kimia unsur ini. Sehingga Perang Dunia Kedua dia rasa ingin tahu makmal. Kemudian, bagaimanapun, penggunaan uranium hexafluoride dalam pemisahan isotop uranium, bersama-sama dengan peningkatan dalam komersial sebatian organik unsur, menjadikannya bahan kimia yang membawa manfaat yang besar.

kelaziman

The (fluorspar, CAF ₂₎ fluorin yang mengandungi fluorspar selama berabad-abad telah digunakan sebagai fluks (ejen pembersihan) dalam proses logam. Mineral kemudiannya membuktikan sumber elemen, yang juga dinamakan Fluor. Tidak berwarna kristal fluorite telus di bawah pencahayaan mempunyai warna kebiruan. Hartanah ini dikenali sebagai pendarfluor.

Fluoro - elemen yang berlaku dalam alam semula jadi hanya dalam bentuk sebatian, kecuali untuk jumlah yang sangat kecil bentuk bebas dalam fluorspar, radium yang terdedah kepada radiasi. Kandungan unsur dalam kerak Bumi adalah kira-kira 0,065%. Mineral fluorida asas adalah fluorspar, cryolite (Na ₃ Alf _6), fluorapatite (Ca ₅ [PO _{4] 3} [F, Cl]), Topaz (Al ₂ SiO ₄ [F, OH] ₂₎ dan lepidolit.

Sifat-sifat fizikal dan kimia fluorin

Pada suhu bilik, gas fluorin adalah kuning pucat dengan bau yang menjengkelkan. Penyedutan merbahaya. Setelah penyejukan ia menjadi cecair kuning. Hanya ada satu isotop stabil unsur kimia - fluoro-19.

Tenaga pengionan pertama halogen adalah sangat tinggi (402 kcal / mol), yang merupakan pembentukan haba kation standard F ⁺ 420 kcal / mol.

Saiz kecil unsur atom yang boleh menampung jumlah yang agak besar mereka di sekitar atom pusat untuk membentuk kemajmukan kompleks stabil, sebagai contoh, hexafluorosilicate (SIF ₆₎ ^2- geksaftoralyuminata dan (ALF ₆₎ ^3-. Fluoro - elemen yang mempunyai sifat-sifat pengoksidaan kuat. Tiada bahan lain tidak teroksida anion fluorida, ia bertukar menjadi elemen bebas, dan atas sebab ini barang yang tidak berada dalam keadaan yang bebas dalam alam semulajadi. Ini ciri-ciri fluorin untuk berusia lebih daripada 150 tahun tidak dibenarkan untuk mendapatkan oleh mana-mana kaedah kimia. Ini mungkin hanya melalui penggunaan elektrolisis. Walau bagaimanapun, pada tahun 1986 yang ahli kimia Amerika Karl Krayst berkata tentang "kimia" pertama mendapat fluorida. Dia menggunakan K ₂ MNF _6, dan pentafluoride antimoni (SbF _5), yang boleh didapati daripada larutan HF.

Fluoro: valens dan pengoksidaan

Shell luar mengandungi halogen elektron berpasangan. Itulah sebabnya valens fluorin dalam sebatian adalah bersamaan dengan satu. Walau bagaimanapun, VIIa atom unsur kumpulan boleh meningkatkan bilangan elektron kepada valensi 7. fluorin maksimum dan keadaan pengoksidaan yang sama dengan -1. Unsur tidak dapat melanjutkan shell valens, sejak ia atom offline d-orbit. Lain terima kasih halogen-percuma untuk kehadirannya boleh menjadi valens sehingga 7.

Tinggi unsur kapasiti pengoksidaan membolehkan untuk mencapai mungkin keadaan pengoksidaan yang paling tinggi unsur-unsur lain. Fluoro (valens I) boleh membentuk sebatian, yang tidak wujud dan tidak dalam apa-apa halide lain: Perak difluoride (AGF _2), kobalt trifluoride (COF ₃₎ heptafluoride rhenium (Ref ₇₎ pentafluoride bromin (BRF ₅₎ dan iodin heptafluoride (IF _7).

Kenalan

Formula fluorin (F ₂₎ terdiri daripada dua atom unsur. Dia boleh memasuki ke dalam berkaitan dengan semua unsur-unsur lain kecuali helium dan neon, untuk membentuk fluorida ionik atau kovalen. Sesetengah logam seperti nikel, cepat dilindungi oleh lapisan halogen, menghalang komunikasi lebih lanjut dengan unsur logam. Sesetengah logam kering seperti keluli lembut, tembaga, aluminium, atau Monel (nikel 66% dan 31.5% aloi tembaga) tidak bertindak balas pada suhu biasa dengan fluorin. Untuk bekerja dengan unsur pada suhu sehingga 600 ° C adalah monel sesuai; alumina tersinter adalah stabil sehingga 700 ° C.

minyak fluorocarbon adalah pelincir yang sesuai. Element bertindak balas ganas dengan bahan-bahan organik (contohnya, getah, kayu dan tekstil) fluorination dikawal supaya sebatian organik fluorin unsur hanya boleh dilakukan apabila mengambil langkah berjaga-jaga.

pengeluaran

Fluorspar adalah sumber utama fluorida. Dalam pengeluaran hidrogen fluorida (HF) disuling dari fluorspar serbuk dengan asid sulfurik pekat dalam unit plumbum atau besi tuang. Semasa penyulingan membentuk kalsium sulfat (caso _4), tidak larut dalam HF. Hidrogen fluorida diperolehi dalam keadaan cukup anhydrous oleh penyulingan berperingkat dalam saluran tembaga atau keluli dan disimpan dalam silinder keluli. kekotoran biasa dalam hidrogen fluorida komersial adalah asid sulfurous dan sulfurik dan asid fluorosilicic (H ₂ SIF ₆₎ terbentuk disebabkan kehadiran silika dalam fluorspar itu. Kesan kelembapan boleh dipecat melalui elektrolisis menggunakan elektrod platinum oleh rawatan dengan fluorin unsur, atau menyimpan lebih asid Lewis yang lebih kukuh (MF _5, di mana M - logam) yang boleh membentuk garam (H ₃ O) ⁺ (PT ₆₎ ^-: H ₂ O + SbF ₅ + HF → (H ₃ O) ⁺ (SbF ₆₎ ^-.

Fluorida hidrogen digunakan dalam penyediaan pelbagai sebatian fluorin organik dan bukan organik industri, misalnya, natriyftoridalyuminiya (Na ₃ Alf ₆₎ digunakan sebagai elektrolit dalam peleburan logam aluminium. Satu penyelesaian gas hidrogen fluorida dalam air dikatakan asid hidrofluorik, sejumlah besar logam yang digunakan untuk pembersihan dan untuk menggilap kaca atau menyampaikan jerebu punaran itu.

Penyediaan bimbit percuma dengan menggunakan prosedur elektrolisis dalam ketiadaan air. Biasanya mereka adalah dalam bentuk kalium fluorida mencairkan elektrolisis hidrogen fluorida (dalam nisbah 2,5-5 1) pada suhu 30-70, 80-120 atau 250 ° C. Semasa proses kandungan hidrogen fluorida dalam penurunan elektrolit dan takat lebur meningkat. Oleh itu, ia adalah perlu bahawa selain yang berlaku secara berterusan. Dalam suhu yang tinggi kebuk elektrolit digantikan apabila suhu melebihi 300 ° C. Fluorin boleh diambil dengan selamat disimpan di bawah tekanan dalam silinder keluli tahan karat, jika injap silinder bebas daripada kesan bahan-bahan organik.

penggunaan

Unsur digunakan untuk menghasilkan pelbagai fluorida seperti klorin trifluoride (CLF _3), sulfur hexafluoride (SF ₆₎ atau kobalt trifluoride (COF _3). sebatian klorin dan kobalt adalah agen fluorinating penting sebatian organik. (Dengan langkah berjaga-jaga secara langsung fluorin boleh digunakan untuk tujuan ini). Sulfur hexafluoride digunakan sebagai dielektrik gas.

Fluorin unsur dicairkan dengan nitrogen sering bertindak balas dengan hidrokarbon untuk membentuk fluorocarbons yang sama di mana sebahagian atau semua hidrogen digantikan dengan halogen. Sebatian yang terhasil secara amnya dicirikan oleh kestabilan yang tinggi, inertness kimia, rintangan elektrik yang tinggi, serta barangan berharga lain fizikal dan kimia.

Fluorination juga boleh dibuat dengan rawatan sebatian organik kobalt trifluoride (COF ₃₎ elektrolisis atau penyelesaian mengenainya dalam anhydrous hidrogen fluorida. plastik berguna dengan ciri-ciri tidak melekat, seperti polytetrafluoroethylene [(CF ₂ CF _{2) x],} yang dikenali secara komersial sebagai Teflon, yang dihasilkan daripada hidrokarbon fluorinated tak tepu.

sebatian organik yang mengandungi klorin, bromin atau iodin, adalah fluorin untuk menghasilkan bahan-bahan seperti dichlorodifluoromethane (Cl ₂ CF ₂₎ penyejuk, yang digunakan secara meluas dalam peti sejuk isi rumah dan penghawa dingin. Sejak klorofluorokarbon, seperti dichlorodifluoromethane, memainkan peranan yang aktif dalam penipisan lapisan ozon dan pengeluaran dan penggunaannya adalah terhad, dan sekarang penyejuk pilihan mengandungi hydrofluorocarbons.

elemen ini juga digunakan untuk menghasilkan uranium hexafluoride (UF ₆₎ yang digunakan dalam proses pembauran bergas memisahkan uranium-235 daripada uranium-238 dalam pembuatan bahan api nuklear. Hidrogen fluorida dan boron trifluoride (BF ₃₎ dihasilkan pada skala industri, kerana mereka adalah pemangkin yang baik untuk tindak balas alkylation digunakan untuk menyediakan banyak sebatian organik. Natrium fluorida biasanya ditambah kepada air minum untuk mengurangkan kejadian karies gigi pada kanak-kanak. Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, aplikasi yang paling penting fluorida diperolehi dalam farmaseutikal dan bidang pertanian. penggantian terpilih fluorin secara mendadak mengubah sifat-sifat biologi bahan.

analisis

Ia adalah sukar untuk menentukan dengan tepat jumlah sebatian halogen. fluorida percuma, yang adalah sama dengan valensi 1, ia boleh dikesan oleh pengoksidaan merkuri Hg + F ₂ → HGF _2, dan mengukur peningkatan dalam berat merkuri dan perubahan isipadu gas. Ujian utama kualitatif kehadiran ion unsur ialah:

• pilihan hidrogen fluorida di bawah tindakan asid sulfurik,
• pembentukan mendakan kalsium fluorida dengan menambah larutan kalsium klorida,
• kuning penyelesaian perubahan warna tetraoxide titanium (TiO ₄₎ dan hidrogen peroksida dalam asid sulfurik.

kaedah analisis kuantitatif:

• hujan kalsium fluorida dalam kehadiran natrium karbonat dan rawatan kumbahan menggunakan asid asetik,
• mendepositkan membawa chlorofluoride dengan menambah natrium klorida dan plumbum nitrat,
• titratan (penentuan kepekatan bahan larut) dengan larutan thorium nitrat (Th [NO _{3] 4)} menggunakan natrium alizarinsulfonate sebagai petunjuk: Th (NO _{3) 4} + 4KF ↔ THF ₄ + 4KNO _3.

fluorin kovalen terikat (valens I), seperti fluorocarbons untuk menganalisis lebih rumit. Ini memerlukan sambungan dengan natrium logam, diikuti dengan analisis F ^- ion seperti yang dinyatakan di atas.

sifat-sifat unsur

Akhirnya kami membentangkan beberapa ciri-ciri fluorin:

• nombor atom: 9.
• berat atom: 18,9984.
• Mungkin fluorin valensi: 1.
• Takat lebur: -219,62 ° C.
• Takat didih: -188 ° C.
• Ketumpatan (1 atm, 0 ° C): 1696 g / l.
• fluorin formula elektronik: 1s 2s ^{2 2 5} _2p.