Grundstof fluor: valence egenskaber karakteristiske

Fluor (F) - den mest reaktive grundstof og nemmeste halogengruppe 17 (VIIa) i det periodiske system. Denne fluor karakteristisk på grund af sin evne til at tiltrække elektroner (den mest elektronegative led) og den lille størrelse af dens atomer.

Historien om opdagelsen

Den fluorholdige mineral flusspat blev beskrevet i 1529 af den tyske læge og mineralogist Georgiem Agrikoloy. Det er sandsynligt, at flussyre først blev opnået i den ukendte engelske glaskunstneren 1720 GA 1771 i den svenske kemiker Carl Wilhelm Scheele opnåede rå flussyre under opvarmning flusspat med koncentreret svovlsyre i et glas retort, som i vid udstrækning korroderet under påvirkning af det resulterende produkt . Derfor, i efterfølgende eksperimenter, er skibe lavet af metal. Næsten vandfri syre blev opnået i 1809 år, to år senere den franske fysiker André-Marie Ampère antages, at denne hydrogenforbindelse med et ukendt element, analog chlor, for hvilke det foreslås navnet fra det græske fluor φθόριος, «afbrydelse». Flusspat vendte calciumfluorid.

Fluoridfrigivelse var et af de store uløste problemer i uorganisk kemi indtil 1886 da den franske kemiker Anri Muassan var elementet ved elektrolyse af opløsning af kalium hydrofluorid i hydrogenfluorid. For det i 1906, modtog han Nobelprisen. Vanskeligheden i forbindelse med dette element og toksiske egenskaber bidrog fluor langsomme fremskridt inden for kemi af dette element. Frem til Anden Verdenskrig var han et laboratorium nysgerrighed. Derefter, men brugen af uranhexafluorid i adskillelsen af uranisotoper, samt en stigning i kommercielle organiske forbindelser af elementet, hvilket gør det et kemikalie, der bringer betydelige fordele.

prævalens

Den fluorholdige flusspat (flusspat, _CaF2) i århundreder været anvendt som et flusmiddel (rensemiddel) i metallurgiske processer. Mineral senere viste sig at være en kilde til et element, som også blev kaldt Fluor. Farveløse transparente fluorite krystaller under belysning har en blålig tone. Denne egenskab er kendt som fluorescens.

Fluor - et element, der forekommer i naturen kun i form af dets forbindelser, bortset fra meget små mængder fri element i flusspat, radium udsat for stråling. Indholdet af det element i jordskorpen er omkring 0,065%. De grundlæggende fluoride mineraler er flusspat, kryolit (Na ₃ AlF _6), fluorapatit (Ca ₅ [PO _{4] 3} [F, Cl]), Topaz (Al ₂ SiO ₄ [F, OH] ₂₎ og lepidolith.

Fysiske og kemiske egenskaber af fluor

Ved stuetemperatur, fluorgas er en lysegul med en irriterende lugt. Indånding af dets farlige. Efter afkøling blev det en gul væske. Der er kun én stabil isotop af grundstof - fluor-19.

Den første ioniseringsenergi af halogenet er meget høj (402 kcal / mol), som er en standard varme kation dannelse F ⁺ 420 kcal / mol.

Den lille størrelse af det element i atomet kan rumme deres forholdsvis stor mængde omkring det centrale atom til dannelse af en flerhed af stabile komplekser, for eksempel, hexafluorsilicat (SiF ₆₎ ^2- geksaftoralyuminata og (AlF ₆₎ ^3-. Fluor - et element, der har de stærkeste oxiderende egenskaber. Ingen anden stof er ikke oxideret fluoridanion, det bliver til en gratis element, og af denne grund varen er ikke i en fri tilstand i naturen. Denne egenskab af fluor i mere end 150 år gamle er ikke tilladt at få det ved enhver kemisk metode. Det var kun muligt ved hjælp af elektrolyse. Ikke desto mindre, i 1986 den amerikanske kemiker Karl Krayst sagt om den første "kemisk" at få fluor. Han brugte _K2 MNF _6, og antimonpentafluorid (SBF _5), som kan opnås fra HF opløsningen.

Fluor: valens og oxidationstrin

Den ydre skal indeholder en uparret elektron halogener. Det er derfor valensen af fluor i forbindelserne er lig med en. Imidlertid kan VIIa gruppe element atomer øge antallet af elektroner til valensen af 7. Maksimal fluor og dens oxidationstilstand lig med -1. Element ikke i stand til at udvide sin valensskal, eftersom det atom offline d-orbital. Andre halogenfrie takket være dens tilstedeværelse kan være en valens på op til 7.

Høj oxidation kapacitet element gør det muligt at opnå den højest mulige oxidationstrin andre elementer. Fluor (valens I) kan danne en forbindelse, som ikke eksisterer eller i nogen anden halogenid: difluorid sølv (AgF _2), cobalttrifluorid (CoF ₃₎ heptafluoride rhenium (ReF ₇₎ pentafluorid brom (BrF ₅₎ og iod heptafluoride (IF _7).

tilslutninger

Formel fluor _(F2) er sammensat af to atomer af et grundstof. Han kan indtræde i forbindelse med alle andre bestanddele undtagen helium og neon, til dannelse af ioniske eller kovalente fluorider. Visse metaller, såsom nikkel, hurtigt dækket af et lag af halogen, forhindre yderligere kommunikation med metalelementet. Nogle tørre metaller såsom blødt stål, kobber, aluminium eller Monel (nikkel 66% og 31,5% kobberlegering) ikke reagere ved almindelige temperaturer med fluor. At arbejde med elementet ved temperaturer op til 600 ° C er egnet monel; Sintret aluminiumoxid er stabilt op til 700 ° C.

Fluorocarbon olier er mest egnede smøremidler. Element reagerer voldsomt med organiske materialer (fx gummi, træ og tekstiler) så kontrolleret fluorering af organiske forbindelser kun elementært fluor mulige, når man tager særlige forholdsregler.

produktion

Flusspat er den vigtigste kilde til fluorid. I produktionen af hydrogenfluorid (HF) destilleres fra pulveriseret flusspat med koncentreret svovlsyre i en ledende enhed eller støbejern. Under destillationen dannede calciumsulfat _(CaSO4), er uopløselig i HF. Hydrogenfluoridet opnås i tilstrækkelig vandfri tilstand ved fraktioneret destillation i kobber- eller stålbeholdere og lagres i stålflasker. Almindelige urenheder i kommerciel hydrogenfluorid er svovlsyrling og svovlsyre og fluorkiselsyre _(H2 SiF ₆₎ dannet på grund af tilstedeværelsen af silica i flusspat. Spor af fugtighed kan fjernes ved elektrolyse under anvendelse af platinelektroder ved behandling med elementært fluor eller opbevaring over et stærkere Lewis-syre (MF _5, hvor M - metal), som kan danne salte _(H3O) ⁺ (MF ₆₎ ^-: H ₂ O + SBF ₅ + HF → _(H3O) ⁺ _(SbF6-) ^-.

Hydrogenfluoridet anvendes i fremstillingen af en lang række industrielle organiske og uorganiske fluorforbindelser, fx natriyftoridalyuminiya (Na ₃ AlF ₆₎ anvendes som elektrolytten i smeltning af aluminium metal. En opløsning af hydrogenfluorid gas i vandet siges at flussyre, en stor mængde metal, som anvendes til rensning og til polering glas eller bibringe uklarhed til sin ætsning.

Fremstilling af cellefri ved anvendelse elektrolytiske procedurer i fravær af vand. Normalt er de i form af kaliumfluorid smelte elektrolyse af hydrogenfluorid (i forholdet 2,5-5 til 1) ved temperaturer på 30-70, 80-120 eller 250 ° C. I processen hydrogenfluorid indhold i aftager elektrolyt og smeltepunktet stiger. Derfor er det nødvendigt, at tilsætning fandt sted kontinuerligt. Ved høj temperatur elektrolytrummet udskiftes, når temperaturen overstiger 300 ° C. Fluor kan opbevares sikkert under tryk i en rustfrit stål cylindre, hvis cylinderventilen fri for spor af organiske stoffer.

anvendelse af

Element kan man producere en lang række fluorid såsom chlortrifluorid _(CIF3), svovlhexafluorid _(SF6) eller cobalttrifluorid (CoF _3). Chlorforbindelser og kobolt er vigtige fluoreringsmidler af organiske forbindelser. (Med passende forholdsregler direkte fluor kan anvendes til dette formål). Svovlhexafluorid anvendes som et gasformigt dielektrisk.

Den elementært fluor fortyndet med nitrogen er ofte reagerer med carbonhydrider til dannelse af de tilsvarende fluorcarboner i hvilken en del af eller hele den hydrogen er erstattet med halogen. De resulterende forbindelser er generelt kendetegnet ved høj stabilitet, kemisk stabilitet, høj elektrisk modstand, såvel som andre værdifulde fysiske og kemiske egenskaber.

Fluorering kan også fremstilles ved behandling af organiske forbindelser med cobalttrifluorid (CoF ₃₎ elektrolyse eller opløsninger deraf i vandfrit hydrogenfluorid. Nyttige plast med ikke-klæbende egenskaber, såsom polytetrafluorethylen _{[(CF2 CF2) x],} kommercielt kendt som teflon, fremstillet af umættede fluorerede carbonhydrider.

Organiske forbindelser indeholdende chlor, brom eller iod, fluoreres at fremstille stoffer, såsom dichlordifluormethan (kl ₂ CF ₂₎ kølemiddel, som er meget udbredt i køleskabe og klimaanlæg. Eftersom chlorfluorcarboner, såsom dichlordifluormethan, spiller en aktiv rolle i nedbrydningen af ozonlaget, og deres produktion og anvendelse var begrænset, og nu den foretrukne kølemiddel indeholdende hydrofluorcarboner.

Elementet er også anvendes til fremstilling af uranhexafluorid (UF _6), der anvendes i gasdiffusion separere uran-235 fra uran-238 ved fremstilling af kernebrændsel. Hydrogenfluorid og bortrifluorid _(BF3) er fremstillet i en industriel målestok, da de er gode katalysatorer til alkyleringsreaktioner anvendes til fremstilling mange organiske forbindelser. Natriumfluorid er normalt tilsættes drikkevandet for at reducere forekomsten af caries hos børn. I de seneste år, den vigtigste anvendelse af erhvervet fluorid i den farmaceutiske og marker. Selektiv substitution af fluor dramatisk ændre de biologiske egenskaber af stoffer.

analyse af

Det er vanskeligt præcist at bestemme mængden af halogenforbindelser. Fri fluorid, som er lig med valensen af 1 kan det påvises ved oxidation af kviksølv Hg + _F2 → HGF _2, og måling af stigningen i vægt af kviksølv og ændringen af gassen volumen. De vigtigste kvalitative test til påvisning af ioner af elementet er:

• udvælgelse af hydrogenfluorid under indvirkning af svovlsyre,
• dannelse af et bundfald af calciumfluorid ved tilsætning calciumchloridopløsning,
• gul misfarvning tetraoxid opløsning af titan (TiO ₄₎ og hydrogenperoxid i svovlsyre.

Kvantitative analysemetoder:

• udfældning af calciumfluorid i nærværelse af natriumcarbonat og slambehandling anvendelse af eddikesyre,
• aflejring bly chlorofluoride ved tilsætning af natriumchlorid og blynitrat
• titrering (bestemmelse af koncentrationen af opløst stof) med en opløsning af thoriumnitrat (Th _{[NO3] 4)} ved anvendelse natrium alizarinsulfonate som indikator: Th _{(NO3) 4} + 4KF ↔ THF ₄ + 4KNO _3.

Kovalent bundet fluor (valens I), såsom fluorcarboner til at analysere mere komplicerede. Dette kræver en forbindelse med metallisk natrium, efterfulgt af analyse af F ^- ioner, som beskrevet ovenfor.

element egenskaber

Endelig præsenterer vi nogle egenskaber af fluor:

• Atomic nummer: 9.
• Atomic vægt: 18,9984.
• Mulig fluor valens: 1.
• Smeltepunkt: -219,62 ° C.
• Kogepunkt: -188 ° C.
• Densitet (1 atm, 0 ° C): 1.696 g / l.
• Elektronisk fluor formel: 1s 2s ^{2 2 5} _2p.