Chemical element fluor: valences īpašības raksturīgās

Fluors (F) - visvairāk reaktīvā ķīmiskais elements un vienkāršākais halogēna grupa 17 (VIIa) periodiskās tabulas. Šis fluors raksturīga, jo tā spēja, lai piesaistītu elektroni (visvairāk electronegative elementu) un maza izmēra tās atomiem.

Vēsture atklāšana

Fluora saturošu minerālu fluoršpata tika aprakstīta 1529. vācu ārsts un mineralogs Georgiem Agrikoloy. Tas ir iespējams, ka fluorūdeņražskābe pirmo reizi tika iegūta nezināmā angļu glassmaker 1720 GA 1771 zviedru ķīmiķis Karls Vilhelms Scheele iegūta jēlnaftas fluorūdeņražskābes saskaņā apkures Fluoršpata ar koncentrētu sērskābi stikla retortē, kas lielā mērā korozija saskaņā ar rīcības galaprodukta . Tāpēc turpmākajos eksperimentos, kuģi tiek izgatavoti no metāla. Gandrīz bezūdens acid tika iegūta 1809 gadā, divus gadus vēlāk franču fiziķis Andrē Marī Ampērs pieņemts, ka tas ūdeņraža savienojums ar nezināmu elementu, analogs hloru, par kuru ir ierosināts vārdu no grieķu fluora φθόριος, «traucējumu». Fluoršpatu ieslēgts kalcija fluorīdu.

Fluorīds izlaišanas bija viens no galvenajiem neatrisināto problēmu Neorganiskās ķīmijas līdz 1886, kad franču ķīmiķis Anri Muassan bija elements elektrolīzi kālija hidrogēnfluorīdu in fluorūdeņražu. Par to 1906. gadā viņš saņēma Nobela prēmiju. Ar nodarbojas ar šo elementu un toksiskajām īpašībām grūtības veicināja fluora lēno progresu ķīmijas jomā šī elementa. Līdz Otrā pasaules kara viņš bija laboratorija zinātkāre. Tad tomēr izmantošana urāna heksafluorīda ar urāna izotopu atdalīšanai, kā arī ar komerciāliem pieaugumu organisko savienojumu no elementa, padarot to ķīmiska viela, kas rada ievērojamas priekšrocības.

izplatība

Fluora saturošu fluoršpatu (fluoršpata, Caf ₂₎ gadsimtiem ticis izmantots kā kušņu (tīrīšanas līdzekli) metalurģijas procesos. Mineral vēlāk izrādījās avotu elements, kas arī tika nosaukts fluors. Bezkrāsas caurspīdīgi fluorīda kristāli saskaņā ar apgaismošanai ir zilganu toni. Šis īpašums ir pazīstams kā fluorescences.

Fluor - elements, kas notiek dabā tikai kā tā savienojumi, izņemot ļoti nelielu daudzumu brīvā elementa fluoršpata, rādija pakļauti starojumam. No elementa Zemes garozas saturs ir aptuveni 0,065%. Pamata fluora minerālvielas ir fluoršpata, kriolīts (Na ₃ AlF _6), fluorapatite (Ca ₅ [PO _{4] 3} [F, Cl]), Topaz (Al ₂ SiO ₄ [F, OH] ₂₎ un lepidolīts.

Fizikālās un ķīmiskās īpašības ir fluora

Istabas temperatūrā, fluora gāze ir bāli dzeltenā krāsā ar kairinošas smaržu. Ieelpošana tā bīstama. Pēc dzesēšanas kļuva dzeltens šķidrums. Ir tikai viens stabils izotops no ķīmiskā elementa - fluoro-19.

Pirmais jonizācijas enerģija no halogēna ir ļoti augsts (402 kcal / mol), kas ir standarta siltums katjons veidošanās F ⁺ 420 kcal / mol.

Neliela izmērs atoma elementa var uzņemt to relatīvi lielu daudzumu ap centrālo atomu veido daudzas stabilus kompleksus, piemēram, hexafluorosilicate (SIF ₆₎ ^2- geksaftoralyuminata un (ALF ₆₎ ^3-. Fluoro - elements, kas ir labākie oksidējošas īpašības. Neviena cita viela nav oksidēts fluorīdu anjonu, tas pārvēršas par brīvu elements, un šī iemesla dēļ prece nav bezmaksas stāvoklī dabā. Šī fluora vairāk nekā 150 gadiem raksturīga nav atļauts, lai saņemtu to, jebkuru ķīmisko metodi. Tas bija iespējams tikai, izmantojot elektrolīzes procesā. Neskatoties uz to, 1986. gadā amerikāņu ķīmiķis Kārlis Krayst teikt par pirmo "ķimikālija" kļūst fluorīdu. To izmanto, K ₂ MNF _6, un antimona PENTAFLUORĪDS (SBF _5), kas var tikt iegūts no HF šķīduma.

Fluor: valence un oksidēšanās stāvoklis

Ārējais apvalks satur nepāra elektronu halogēniem. Tieši tāpēc Valence fluora savienojumi ir vienāds ar vienu. Tomēr, VIIa grupa elementu atomi var palielināt skaitu elektroniem uz valence no 7. maksimālā fluora un tā oksidēšanas stāvokļa, kas vienāds ar -1. Element nevar paplašināt savu valences čaulu, jo tas atoms offline d orbītas. Citi halogēnbrīvas pateicoties klātbūtni, var būt valences līdz 7.

Augstas oksidēšanās spējas elements ļauj sasniegt visaugstāko iespējamo oksidēšanās stāvokli citiem elementiem. Fluoro (valence I), var veidot savienojumu, kas neeksistē, ne arī jebkurā citā halogenìdu: difluorīdu sudraba (AGF _2), kobalts trifluoram (CoF ₃₎ heptafluoride renijs (Ref ₇₎ pentafluorīds bromu (BRF ₅₎ un joda heptafluoride (IF _7).

savienojumi

Formula fluora (F ₂₎ sastāv no diviem atomiem elementu. Viņš var slēgt saistībā ar visiem pārējiem elementiem, izņemot hēliju un neonu, veidot jonu vai kovalentas fluorīdi. Daži metāliem, piemēram, niķeļa, ātri pārklāta ar slāni halogēna, lai novērstu turpmāku komunikāciju ar metāla elementa. Daži sauso metāli, piemēram, vieglas tērauda, vara, alumīnija, vai Monel (niķeļa 66% un 31,5% vara sakausējuma), nereaģē uz parasto temperatūrā ar fluoru. Lai strādātu ar elementu temperatūrā līdz 600 ° C, kas ir piemērots monel; Aglomerētais alumīnija oksīds ir stabils līdz 700 ° C.

Perfluorogļūdeņ- eļļas ir visvairāk piemērotas smērvielas. Element reaģē ar organiskiem materiāliem (piemēram, gumijas, koka un tekstils), lai kontrolētu fluorējot organisko savienojumu elementārā fluora iespējams tikai tad, ja, ņemot īpašus piesardzības pasākumus.

ražošana

Fluoršpatu ir galvenais avots fluorīda. Ražošanā ūdeņraža fluorīda (HF) tiek destilēts no pulverveida Fluoršpata ar koncentrētu sērskābi svina vienībā vai čuguna. destilācijas veidojas kalcija sulfāta (caso _{4) laikā,} ir nešķīst HF. Ūdeņraža fluorīds iegūst pietiekami bezūdens stāvoklī ar frakcionētu destilāciju vara vai tērauda tvertnēm un uzglabā cilindru. Bieži piemaisījumi komerciālā fluorūdeņražu ir sērūdeņraža un sērskābi un fluorosilicic skābi (H ₂ SiF _{6), kas} izveidota klātbūtnes dēļ no silīcija dioksīdu fluoršpata. Mitruma pēdas var tikt noņemtas ar elektrolīzi, izmantojot platīna elektrodiem, apstrādājot ar elementāro: fluora atoms, vai uzglabāšanai virs stingrāku Lūisa skābe (MF _5, kur M - metāla), kas var veidot sāļi (H ₃ O) ⁺ (MF ₆₎ ^-: H ₂ O + SBF ₅ + HF → (H ₃ O) ⁺ (SBF ₆₎ ^-.

Ūdeņraža fluorīda, ko izmanto, sagatavojot dažādiem rūpnieciskiem organisko un neorganisko fluora savienojumiem, piemēram, natriyftoridalyuminiya (Na ₃ AlF ₆₎ strādā kā elektrolītu kausēšanā alumīnija metāla. A solution of fluorūdeņradža gāzi ūdenī esot fluorūdeņražskābes, lielu daudzumu metāla, kas tiek izmantota, lai tīrīšanas un pulēšanas stiklu vai maināmu Aptumšojumu uz tās gravējumu.

Preparation of šūnas brīvu, izmantojot elektrolīzes procedūras, ja nav ūdens. Parasti tie ir formā, kālija fluorīds izkausēt elektrolīzi fluorūdeņražu (proporcijā 2.5-5 līdz 1) pie temperatūras 30-70, 80-120 vai 250 ° C. procesa laikā fluorūdeņražu saturs elektrolītā samazinās un kušanas temperatūra palielinās. Tāpēc ir nepieciešams, lai tās papildinājums notika nepārtraukti. Augstā temperatūrā elektrolīts kamera ir jānomaina, kad temperatūra pārsniedz 300 ° C. Fluors var droši uzglabāt zem spiediena nerūsējošā tērauda cilindriem, ja balona vārsta bez pēdas organisko vielu.

izmantošana

Elements tiek izmantots, lai ražotu dažādas fluora, piemēram, hlora trifluorīda (clf _3), sēra heksafluorīds (SF ₆₎ vai kobalta trifluorīda (cof _3). Hlora savienojumi un kobalts ir svarīgas fluorēšanai aģenti organisko savienojumu. (Ar atbilstošiem piesardzības tieši fluors var izmantot šim nolūkam). Sēra heksafluorīds tiek izmantots kā gāzveida dielektriķi.

Elemental fluors bieži atšķaidīts ar slāpekli reaģē ar ogļūdeņražiem, veidojot atbilstošo fluorogļūdeņraži, kurā daļa vai visi ūdeņraža aizvietoti ar halogēna atomu. Izveidotie savienojumi parasti ir raksturīga augsta stabilitāte, ķīmiskā inertuma, augstu elektrisko pretestību, kā arī citu vērtīgu fizikālo un ķīmisko īpašību.

Fluorēšana var veikt arī, apstrādājot ar organisko savienojumu kobalta trifluorīda (CoF ₃₎ elektrolīzes vai to šķīdumus bezūdens fluorūdeņražu. Noderīgas plastmasu ar non-stick īpašības, piemēram, politetrafluoretilēna _{[(CF2 CF2) x], kas} pazīstams komerciāli kā teflona, kas ražoti no nepiesātinātiem perfluorēto.

Organiskie savienojumi, kas satur hlora, broma vai joda atomu, ir fluorētas lai ražotu tādas vielas kā dihloridfluormetānu (CL _{2 CF2)} dzesējošās vielas, kas tiek plaši izmanto mājsaimniecības ledusskapjiem un gaisa kondicionieri. Tā kā hlorfluorogļūdeņraži, piemēram, dihloridfluormetānu, spēlē aktīvu lomu noārdīšanos ozona slāni, un to ražošana un izmantošana ir ierobežota, un tagad vēlamo dzesētājvielas saturošās fluorogļūdeņraži.

Elements tiek izmantots arī ražo urāna heksafluorīdu (UF _6), ko izmanto gāzu difūzijas procesā atdala urānu-235 no urāna-238 ražošanā kodoldegvielas. Hydrogen fluoride un bora trifluorīds (BF ₃₎ tiek ražoti rūpnieciskā mērogā, tā kā tie ir labi katalizatori, lai alkilēšanas reakcijas, ko izmanto, lai sagatavotu daudz organiskos savienojumus. Nātrija fluorīds parasti pievieno dzeramo ūdeni, lai samazinātu saslimstību ar zobu kariesa bērniem. Pēdējos gados, vissvarīgākais iegūtās fluorīda farmācijas un lauksaimniecības jomās. Selective aizvietošana no fluora krasi mainīt bioloģisko vielu īpašībām.

analīze

Tas ir grūti precīzi noteikt summu, halogēnsavienojumus. Bezmaksas fluorīds, kas ir vienāds ar valences 1, to var noteikt, oksidējot dzīvsudraba Hg + F ₂ → HGF _2, un mērot pieaugumu no dzīvsudraba masas un apjoma izmaiņas gāzes. Galvenie kvalitatīvie testus klātbūtni jonu elementa, ir:

• atlase no fluorūdeņražu saskaņā ar darbības sērskābes,
• veidošanās nogulsnes kalcija fluorīda, pievienojot kalcija hlorīda šķīdumu,
• dzeltens krāsas tetraoksīda solution of titāna (TiO ₄₎ un ūdeņraža peroksīda sērskābē.

Kvantitatīvās analīzes metodes:

• izgulsnēšanās kalcija fluorīda klātbūtnē nātrija karbonāta un dūņu apstrādes ar etiķskābi,
• noguldot svina chlorofluoride pievienojot nātrija hlorīdu un svina nitrāts,
• titrēšana (noteikšana no koncentrācijas izšķīdušās vielas), ar šķīdumu, torija nitrāta (Th [NO _{3] 4),} izmantojot nātrija alizarinsulfonate kā indikatora ģenerēšanai: Th (NO _{3) 4} + 4KF ↔ THF ₄ + 4KNO _3.

Kovalenti fluors (valence I), piemēram, perfluorēto analizēt sarežģītāks. Tas prasa savienojumu ar metālisku nātriju, kam seko analīzi F ^- jonus, kā aprakstīts iepriekš.

element īpašības

Beidzot mēs piedāvājam dažus īpašības fluora:

• Atomu skaits: 9.
• Atomu svars: 18,9984.
• Iespējams fluors valence: 1.
• Kušanas temperatūra: -219,62 ° C.
• Viršanas temperatūra: -188 ° C.
• Blīvums (1 atm, 0 ° C): 1,696 g / l.
• Electronic fluors formula: 1s 2s ^{2 2 5} _2p.