Kémiai elem fluor: vegyértéke tulajdonságok jellemző

A fluor (F) - a legtöbb reakcióképes kémiai elem és legegyszerűbb halogénatom 17 (VIIa) a periódusos rendszer. Ez a fluoratommal jellemző miatt, hogy képes, hogy vonzza az elektronokat (a legtöbb elektronegatív elem), és a kis mérete a atomok.

A felfedezések története

A fluortartalmú ásványi folypát írták le 1529-ben a német orvos és mineralógusává Georgiem Agrikoloy. Valószínű, hogy a hidrogén-fluorid először kapott az ismeretlen angol glassmaker 1720 GA 1771 in a svéd kémikus Carl Wilhelm Scheele kapott nyers hidrogén-fluorid melegítés folypátot tömény kénsavval egy pohár retorta, amely nagymértékben korrodált az intézkedés alapján a kapott termék . Ezért, a további kísérletekben, hajók fémből készültek. Majdnem vízmentes sav kapunk 1809 évben, két évvel később a francia fizikus André-Marie Ampère feltételezzük, hogy ez a hidrogén vegyületet egy ismeretlen elem, analóg klór, amelyre azt javasolják a név a görög fluor φθόριος, «zavar». Folypát fordult kalcium-fluorid.

Fluoridleadás volt az egyik fő megoldatlan problémák kémia 1886-ig, amikor a francia kémikus Anri Muassan volt az elem elektrolízisével oldatot kálium-hidrofluorid a hidrogén-fluorid. Mert 1906-ban megkapta a Nobel-díjat. A nehézség foglalkozó ezt az elemet és a toxikus tulajdonságok hozzájárult fluor- lassú előrehaladása a kémia területén ez az elem. Egészen a második világháború volt laboratóriumi kíváncsiság. Ekkor azonban, a használata urán-hexafluoridot az urán izotópok leválasztására, valamint a növekedés a kereskedelmi szerves vegyületek az elem, így egy kémiai, hogy hozza jelentős előnyöket.

prevalenciája

A fluortartalmú folypát (folypátot, _CaF2) évszázadok óta használják, mint a fluxus (tisztítószer) a kohászati folyamatokban. Ásványi később bebizonyosodott forrása egy elem, amely szintén nevű Fluor. Színtelen, átlátszó fluorit kristályok alatt megvilágítás van egy kékes árnyalat. Ez a tulajdonság az úgynevezett fluoreszcencia.

Fluor - olyan elem, amely a természetben előfordul csak formájában vegyületei, kivéve a nagyon kis mennyiségű szabad eleme a folypát, rádium a sugárzásnak kitett. A tartalom az elem a földkéregben körülbelül 0,065%. Az alapvető fluorid ásványok folypát, kriolit (Na ₃ AlF _6), az apatit (Ca ₅ [PO _{4] 3} [F, Cl]), Topaz (Al ₂ SiO ₄ [F, OH] ₂₎ és lepidolit.

Fizikai és kémiai tulajdonságok fluort

Szobahőmérsékleten, fluor gázt egy halvány sárga irritáló szaga. Belégzésével veszélyes. Hűtés hatására vált sárga folyadék. Csak egy stabil izotóp kémiai elem - fluor-19.

Az első ionizációs energia a halogén igen magas (402 kcal / mol), amely egy standard hő kation képződésének F ⁺ 420 kcal / mol.

A kis mérete az elem az atom befogadására a viszonylag nagy mennyiségű körül a központi atom sokaságát képezik stabil komplexeket, például hexafluor-szilikátot (SiF ₆₎ ^2- geksaftoralyuminata és (ALF ₆₎ ^3-. Fluor - olyan elem, amely rendelkezik a legerősebb oxidáló tulajdonságai. Nincs más anyag nem oxidálódik fluorid anion, kiderül egy ingyenes elem, és emiatt az adott elem nem szabad állapotban a természetben. Ez a jellemző a fluor, több mint 150 éves nem engedélyezett, hogy azt bármilyen kémiai módszerrel. Ez csak akkor lehetséges, használata révén elektrolízis. Mindazonáltal 1986-ban az amerikai kémikus Karl Krayst mondott az első „kémiai” egyre fluorid. Ő használt K ₂ MNF _6, és antimon-pentafluorid (SbF _5), amely beszerezhető a HF oldat.

Fluor: vegyérték és oxidációs állapota

A külső héj tartalmaz párosítatlan elektronnal halogének. Ezért a vegyértéke fluoratom a vegyületek egyenlő egy. Azonban, a VIIa csoport atomjainak növelheti az elektronok száma a vegyértékének 7. Maximális fluor és annak oxidációs állapotát egyenlő -1. Elem nem képesek kiterjeszteni vegyértékével héj, mivel ez atom elérhető d-orbitális. Egyéb halogénmentes köszönhetően jelenlétét lehet egy vegyértéke legfeljebb 7.

Nagy oxidációs kapacitás elem lehetővé teszi, hogy a lehető legmagasabb oxidációs állapota más elemeket. Fluor (vegyérték I) vegyületet állítunk elő, amely nem létezik, sem más halogenid: difluorid ezüst (AgF _2), kobalt-trifluorid (CoF ₃₎ heptafluoride rénium (Ref ₇₎ pentafluorid brómot (BRF ₅₎ és jód-heptafluorid (IF _7).

kapcsolatok

Formula fluor- (F ₂₎ áll két atom egy elem. Ő köthet kapcsolatban az összes többi elemet, kivéve a hélium és neon, hogy ionos vagy kovalens fluoridok. Egyes fémek, mint a nikkel, gyorsan, amelyet egy réteg halogén, megakadályozza a további kommunikáció a fém elem. Egyes száraz fémek, mint a lágyacél, réz, alumínium, vagy Monel (nikkel 66%, és 31,5% réz ötvözet) nem reagál közönséges hőmérsékleteknél fluoratom. A munka az elemmel hőmérsékleten akár 600 ° C-on alkalmas Monel; Zsugorított alumíniumoxid-ig stabil 700 ° C-on

Fluorozott szénhidrogén olajok leginkább alkalmas kenőanyagok. Elem hevesen reagál szerves anyagok (pl, gumi, fa és textíliák) úgy szabályozzuk, fluorozzuk szerves vegyületek elemi fluor csak akkor lehetséges, ha figyelembe különleges óvintézkedéseket.

termelés

Folypát a fő forrása a fluorid. A termelés hidrogén-fluorid (HF) desztilláljuk porított folypát tömény kénsavval egy ólom egység vagy öntöttvas. A desztillálás során képződött kalcium-szulfátot (CaSO _4), oldhatatlan HF. A hidrogén-fluoridot kapjuk kielégítően vízmentes állapotban frakcionált desztillálással réz vagy acél hajók és tárolt acél palackokhoz. Gyakori szennyeződések a kereskedelmi hidrogén-fluorid a kénessav és kénsav és fluorkovasav (H ₂ SiF ₆₎ kialakított jelenléte miatt a szilícium-dioxid a fluor-pát. Nyomai nedvesség is eltávolítható elektrolízissel platina-elektródok segítségével végzett kezeléssel elemi fluorral, vagy tárolása egy erősebb Lewis-sav (MF _5, ahol M - a fém), amely sókat képezhetnek (H ₃ O) ⁺ (MF ₆₎ ^-: _H2 O + SbF ₅ + HF → (H ₃ O) ⁺ (SbF ₆₎ ^-.

A hidrogén-fluoridot előállításához használt különféle ipari szerves és szervetlen fluorvegyületek, például natriyftoridalyuminiya (Na ₃ AlF ₆₎ alkalmazunk az elektrolit a beolvasztására alumínium fém. Előállítása Hidrogén-fluorid gázzal a vízben azt mondják, hogy a hidrogén-fluorid, a nagy mennyiségű fém, amely használni a tisztításhoz és polírozáshoz üveg vagy közlésével homályosság annak maratással.

Előállítása sejtmentes alkalmazásával elektrolitikus eljárások a víz távollétében. Általában ezek a formájában kálium-fluorid olvadék elektrolízise hidrogén-fluorid (az arány 2,5-5: 1) hőmérsékleten 30-70, 80-120 vagy 250 ° C-on Az eljárás során a hidrogén-fluorid tartalmának az elektrolitban csökken, és az olvadáspont emelkedik. Ezért szükséges, hogy a kívül került sor, folyamatosan. A magas hőmérsékletű elektrolit kamra cserélni, ha a hőmérséklet meghaladja a 300 ° C-on A fluor biztonságosan lehet nyomás alatt tárolják egy rozsdamentes acél henger, ha a palack szelepét mentes nyomait szerves anyagok.

használata

Elem előállítására használják a különböző fluorid, például a klór-trifluoridot (ClF _3), kén-hexafluorid _(SF6) vagy kobalt-trifluorid (CoF _3). Klórvegyületeket és kobalt fontos fluorozó szerek a szerves vegyületek. (A megfelelő óvintézkedéseket közvetlenül fluort lehet használni erre a célra). Kén-hexafluorid használják gáznemű dielektromos.

A elemi fluor nitrogénnel hígítva gyakran reagál szénhidrogének, így a megfelelő fluor-szénhidrogének, amelyekben egy része, vagy az összes hidrogénatom van helyettesítve halogénatom. Az így kapott vegyületeket általában jellemző a magas stabilitás, kémiai semlegesség, nagy az elektromos ellenállása, valamint más értékes fizikai és kémiai tulajdonságai.

Fluorozás is tehető kezeléssel a szerves vegyületek kobalt-trifluorid (CoF ₃₎ elektrolízissel vagy azok oldatait vízmentes hidrogén-fluorid. Hasznos műanyagok tapadásmentes tulajdonságokkal, mint például a politetrafluor-etilén [(CF _{2CF 2) x],} ismert, kereskedelmi forgalomban például a teflon, előállított telítetlen fluorozott szénhidrogének.

Tartalmazó szerves vegyületek klór-, bróm- vagy jódatom, fluorozzuk anyagokat termelnek, mint például diklór-(Cl ₂ CF ₂₎ hűtőközeget, amely széles körben használják a háztartási hűtőszekrények és légkondicionálók. Mivel klórozott szénhidrogének, mint például a metán, aktív szerepet játszanak a kimerülése az ózonréteget, és azok előállítása és felhasználása korlátozott volt, és most a preferált hűtőközeget tartalmazó fluorozott szénhidrogének.

Az elem is használják előállítására urán-hexafluorid (UF ₆₎ használják a gázdiffúziós elválasztásának folyamatában urán-235 az urán-238 gyártásához nukleáris üzemanyag. Hidrogén-fluorid és bór-trifluorid _(BF3) állítanak elő ipari méretekben, mivel ezek jó katalizátorok alkilezési előállítására alkalmazott reakciók számos szerves vegyület. A nátrium-fluorid általában megjelenik az ivóvíz csökkentése érdekében a fogszuvasodás a gyerekek. Az elmúlt években a legfontosabb alkalmazási szerzett fluorid a gyógyszeripar és a mezőgazdasági területeken. Szelektív helyettesítése fluort drámaian megváltoztatja a biológiai anyagok tulajdonságainak.

elemzés

Nehéz pontosan meghatározni az összeget a halogén vegyületek. A szabad fluorid, amely egyenlő a vegyértékével 1, akkor kimutatható oxidációjával higany Hg + F ₂ → HGF _2, és mértük a tömeg növekedésével a higany és a térfogatváltozás a gáz. A fő kvalitatív kimutatására irányuló vizsgálatokat a ionok az elem van:

• kiválasztása hidrogén-fluorid hatására kénsav,
• csapadék képződött kalcium-fluorid hozzáadásával kalcium-klorid-oldatot,
• sárga elszíneződés tetraoxidot oldott titán (TiO _4), és a hidrogén-peroxid és kénsav.

Mennyiségi analízis módszerek:

• kicsapódását kalcium-fluorid, a nátrium-karbonát jelenlétében, és iszapkezelés ecetsavat használva,
• letétbe ólom chlorofluoride nátrium-klorid hozzáadásával, és ólom-nitrát,
• titrálással (meghatározása az oldott anyag) mostuk tórium-nitrát (Th [NO _{3] 4),} nátrium-alizarinsulfonate indikátorként: Th (NO _{3) 4} + 4KF ↔ tetrahidrofuránnal készített ₄ + 4KNO _3.

Kovalensen kötött fluort (vegyérték I), mint például a fluorozott szénhidrogének, hogy elemezze bonyolultabb. Ez megköveteli a kapcsolatot fém nátrium, majd elemzése az F ^- ionok a fent leírt módon.

elem tulajdonságai

Végül bemutatunk néhány tulajdonságait fluort:

• Atomic száma: 9.
• Atomic súlya: 18,9984.
• Lehetséges fluor- vegyértékű: 1.
• Olvadáspont: -219,62 ° C
• Forráspont: -188 ° C-on
• Sűrűség (1 atm, 0 ° C-on): 1,696 g / l.
• Elektronikus fluor- képlet: 1s 2s ^{2 2 5} _2P.