Chemický prvok fluór: valenčné vlastnosti charakteristické

Fluór (F) - najviac reaktívne chemický prvok a najjednoduchšie halogénová skupina 17 (Vila) periodickej tabuľky. Táto charakteristika fluóru kvôli jeho schopnosti priťahovať elektróny (najviac elektronegativní prvok) a malej veľkosti svojich atómov.

História objavu

Fluór obsahujúce minerálne fluorit bol opísaný v roku 1529 nemecký lekár a mineralóg Georgijom Agrikoloy. Je pravdepodobné, že kyseliny fluorovodíkovej sa najprv získa v neznámom anglickom sklára 1720 GA 1771 vo švédskom chemik Carl Wilhelm Scheele získané surovej kyseliny fluorovodíkovej pri zahrievaní fluoritu s koncentrovanou kyselinou sírovou v sklenenej retorte, ktorá do značnej miery skorodovaný pôsobením výsledného produktu , Preto v ďalších pokusoch, nádoby sú vyrobené z kovu. Takmer Kyselina sa získa 1809 rok, dva roky neskôr francúzsky fyzik André Marie Ampère Predpokladá sa, že tento vodík zlúčenina s neznámym elementom, analogický chlóru, pre ktoré sa navrhuje meno z gréckeho fluór φθόριος, «porucha». Fluorit obrátila fluorid vápenatý.

Fluorid vydanie bolo jedným z hlavných nevyriešených problémov anorganickej chémie až do roku 1886, kedy francúzsky chemik Anri Muassan bol prvok elektrolýzou roztoku hydrofluoridy draselného v fluorovodíka. Pre ňu v roku 1906 získal Nobelovu cenu. Ťažkosti pri rokovaní s týmto prvkom a toxické vlastnosti prispel fluóru pomalý pokrok v oblasti chémie tohto prvku. Až do druhej svetovej vojny pôsobil ako laboratórium zvedavosť. Potom sa však, že použitie hexafluoridu uránu v oddeľovanie izotopov uránu, spolu so zvýšením obchodných organických zlúčenín prvku, čo je chemická látka, ktorá prináša významné výhody.

převládání

Fluórované fluorit (kazivec, _CaF2) po celé stáročia boli použité ako toku (čistiaceho prostriedku) v metalurgických procesoch. Minerálne neskôr sa ukázal ako zdroj prvku, ktorý bol tiež vymenoval Fluór. Bezfarebné priehľadné fluorit kryštály pod osvetlením majú modrastý nádych. Táto vlastnosť sa označuje ako fluorescencie.

Fluór - prvok, ktorý sa v prírode vyskytuje len vo forme svojich zlúčenín, s výnimkou veľmi malých množstiev voľný element v kazivca, rádia vystavené žiareniu. Obsah prvku v zemskej kôre je asi 0,065%. Základné fluoridov minerály sú fluorit, kryolit (Na ₃ AlF _6), fluorapatit (Ca ₅ [PO _{4] 3} [F, Cl]), Topaz (Al ₂ SiO ₄ [F, OH] ₂₎ a lepidolith.

Fyzikálne a chemické vlastnosti fluóru

Pri izbovej teplote, fluór plyn je svetlo žltá s dráždivú zápachu. Vdychovanie jeho nebezpečné. Po ochladení sa stala žltá kvapalina. Existuje iba jeden stabilný izotop chemického prvku - fluór-19.

Prvá ionizačná energia halogénu je veľmi vysoká (402 kcal / mol), čo je štandardný tvorba tepla katión F ⁺ 420 kcal / mol.

Malá veľkosť prvku atómu pojme svojej relatívne veľké množstvo okolo centrálneho atómu pre vytvorenie množstva stabilných komplexov, napríklad, hexafluorkřemičitan (SIF ₆₎ ^2- geksaftoralyuminata a (AlF ₆₎ ^3-. Fluór - prvok, ktorý má najsilnejšie oxidačné vlastnosti. Žiadna iná látka nie je oxiduje fluoridový anión, to premení voľný element, a preto položka nie je vo voľnom stave v prírode. Táto charakteristika fluóru pre viac ako 150 rokov sa nesmie dostať ľubovoľným chemickým spôsobom. To bolo možné len pomocou elektrolýzy. Avšak, v roku 1986 americký chemik Karl Krayst povedal o prvý "chemický" Získanie fluorid. Použil K ₂ MNF _{6 a} fluorid antimoničný (SBF _5), ktorú možno získať z roztoku HF.

Fluór: valenčné a oxidačné

Vonkajší plášť obsahuje nepárový elektrón halogény. To je dôvod, prečo mocnosťou fluóru v zlúčeninách je rovný jednej. Avšak, VIIa atómy skupina prvok môže zvýšiť počet elektrónov mocnosťou 7. Maximálna fluóru a jeho oxidačného stavu sa rovná 1. Prvok nie je schopný rozšíriť svoju valenčné šupku, pretože atóm v režime offline d-orbitále. Ďalšie bezhalogénové vďaka svojej prítomnosti môže byť valenčné až 7.

Vysoká oxidačná kapacita prvok umožňuje, aby sa dosiahol čo najvyšší oxidačného stavu ostatných prvkov. Fluór (valencie I) za vzniku zlúčeniny, ktorá neexistuje ani žiadnym iným halogenidov: difluorid striebra (AGF _2), kobaltu trifluoridu (CoF ₃₎ heptafluoride rénia (odkaz _7), fluorid brómom (Rámec ₅₎ a fluorid jodistá (IF _7).

pripojenie

Vzorec fluór (F ₂₎ sa skladá z dvoch atómov prvku. Môže vstúpiť do súvislosti so všetkými ostatnými prvkami okrem hélia a neónu, tvoriť iónovej alebo kovalentnej fluoridy. Niektoré kovy, ako napríklad nikel, rýchlo pokrytá vrstvou z halogénom, aby sa zabránilo ďalšiemu komunikáciu s kovovým prvkom. Niektoré suché kovy, ako je mäkká oceľ, meď, hliník, alebo Monel (66% niklu a 31,5% zliatiny medi) nereaguje pri bežných teplotách s fluórom. Pre prácu s prvkom pri teplotách až do 600 ° C je vhodná Monel; Spekaný kysličník hlinitý je stabilná až do 700 ° C.

Fluórované uhľovodíkové oleje sú najvhodnejšie mazivá. Prvok prudko reaguje s organickými materiálmi (napr., Guma, drevo a textílie), aby kontrolované fluoráciu organických zlúčenín, elementárne fluór len možné, keď sa vezme osobitné bezpečnostné opatrenia.

výroba

Fluorit je hlavným zdrojom fluoridu. Pri výrobe fluorovodíka (HF) je destilovaný z práškového kazivcový s koncentrovanou kyselinou sírovou v olovené jednotke alebo liatiny. Počas destilácie vytvorený síran vápenatý _(CaSO4), je nerozpustný v HF. Fluorovodík sa získa v dostatočne bezvodom stave frakčnou destiláciou v medených alebo oceľových nádob a uloží do oceľových fliaš. Bežné nečistoty v komerčné fluorovodíka sú sírny a kyseliny sírovej a kyseliny fluorokřemičité (H ₂ SIF ₆₎ vytvorený v dôsledku prítomnosti oxidu kremičitého v kazivca. Stopy vlhkosti môže byť odstránená elektrolýzou pomocou platinových elektród reakciou s elementárnym fluórom, alebo skladovanie viac ako silnejšie Lewisovej kyseliny (MF _5, vyznačujúci sa tým, M - kov), ktoré môžu tvoriť soli (H ₃ O) ⁺ (MF ₆₎ ^-: H ₂ O + SBF ₅ + HF → (H ₃ O) ⁺ (SBF ₆₎ ^-.

Fluorovodík použitý pri príprave rôznych priemyselných organických a anorganických zlúčenín fluóru, napr., Natriyftoridalyuminiya (Na ₃ AlF ₆₎ sa použije ako elektrolyt v tavenie kovového hliníka. Roztok plynným fluorovodíkom vo vode sa hovorí, že je kyselina fluorovodíková, veľké množstvo kovu, ktorý sa používa na čistenie a na leštenie skla alebo odovzdávanie zákalu jeho leptanie.

Príprava buniek bez pomocou elektrolytické postupy, v neprítomnosti vody. Obvykle sú vo forme fluoridu draselného pri teplote v rozmedzí 30-70, 80-120 alebo 250 ° C roztaviť elektrolýzu fluorovodíka (v pomere 2,5 až 5 na 1) Počas procesu sa obsah fluorovodíka klesá elektrolytov a teplote topenia tyčí. Z tohto dôvodu je nutné, aby jej pridávanie sa konala nepretržite. Pri vysokej teplote sa elektrolyt komora nahradený, keď teplota prekročí 300 ° C Fluór môže byť bezpečne uložené pod tlakom za valcov z nerezovej ocele, ak je ventil fľaše bez stopových množstvo organických látok.

použitie

Prvok sa používa na výrobu rôznych fluoridu, ako je chlór-trifluoridu (CLF _3), fluorid sírový _(SF6), alebo kobaltu trifluoridu (COF _3). Zlúčeniny chlóru a kobalt sú dôležitými fluorační činidlá organických zlúčenín. (S zodpovedajúcimi opatreniami priamo fluór môžu byť použité na tento účel). Fluorid sírový sa používa ako plynné dielektrikum.

Elementárne fluór zriedený dusíkom je často reaguje s uhľovodíkmi za vzniku zodpovedajúcich fluórovaných uhľovodíkov, v ktorých je časť alebo celý vodíka nahradený halogénom. Výsledné zlúčeniny sa všeobecne vyznačujú vysokou stabilitou, chemickú inertnosť, vysoký elektrický odpor, ako aj ďalšie cenné fyzikálne a chemické vlastnosti.

Fluoráciu môže byť tiež vykonaná pôsobením organických zlúčenín kobaltu boritého (CoF ₃₎ elektrolýza alebo ich roztoky v bezvodom fluorovodíka. Vhodné plasty s vlastnosťami nepriľnavých, ako je napríklad polytetrafluóretylén [(CF _{2CF 2) X],} známy pod obchodným názvom teflón, ktoré sú vyrobené z nenasýtených fluorované uhľovodíky.

Organické zlúčeniny obsahujúce chlór, bróm alebo jód, fluórovaný vyrobiť látky, ako je dichlórdifluórmetánu (CL _{2CF 2)} chladiva, ktorý je široko používaný v domácich chladničkách a klimatizačných zariadení. Vzhľadom k tomu, chlórfuórované uhľovodíky, ako je napríklad dichlórdifluórmetánu, zohrávať aktívnu úlohu v úbytku ozónovej vrstvy a ich výroba a použitie bolo obmedzené, a teraz prednostné chladivo, obsahujúce fluórovaných uhľovodíkov.

Prvok sa používa aj na výrobu hexafluoridu uránu (UF ₆₎ používané v plynnej difúzny proces separácie uránu-235 od uránu-238 na výrobu jadrového paliva. Fluorovodík a fluorid boritý _(BF3), sú vyrábané v priemyselnom meradle, pretože sú dobré katalyzátory pre alkylačnými reakciami používaných na prípravu mnohých organických zlúčenín. fluorid sodný sa zvyčajne pridáva do pitnej vody s cieľom znížiť výskyt zubného kazu u detí. V posledných rokoch je najdôležitejšie aplikácie získaných fluoridu vo farmaceutickom a poľnohospodárskych oblastiach. Selektívne substitúcie fluórom dramaticky zmeniť biologické vlastnosti látok.

analýza

Je ťažké presne určiť množstvo halogénu zlúčenín. Voľný fluorid, ktorý sa rovná mocnosťou 1, môže byť detekovaný pomocou oxidácie ortuti Hg + F ₂ → HGF _2, a meraním nárastu hmotnosti ortuti a zmenu objemu plynu. Hlavné kvalitatívne testy na prítomnosť iónov prvku sú:

• výber fluorovodíka pôsobením kyseliny sírovej,
• tvorba zrazeniny fluoridu vápenatého pridaním roztoku chloridu vápenatého,
• žltý roztok zafarbenie osmičelý titánu (TiO ₄₎ a peroxid vodíka v kyseline sírovej.

Kvantitatívne analytické metódy:

• zrážanie fluorid vápenatý v prítomnosti uhličitanu sodného a spracovania kalu za použitia kyseliny octovej,
• ukladanie olova chlorofluoride pridaním chloridu sodného a dusičnanu olovnatého,
• titrácie (stanovenie koncentrácie rozpustenej látky), s roztokom dusičnanu tória (Th [NO _{3] 4)} za použitia alizarinsulfonate sodný ako indikátor: Th (NO _{3) 4} + 4KF ↔ THF ₄ + 4KNO _3.

Kovalentne fluóru (valencie I), ako sú fluórované uhľovodíky analyzovať zložitejšie. To si vyžaduje spojenie s kovovým sodíkom, nasledované analýzou F ^- ióny, ako je popísané vyššie.

vlastnosti elementu

Nakoniec sme predstaviť niektoré vlastnosti fluóru:

• Atómové číslo: 9.
• Atómová hmotnosť: 18,9984.
• Možné fluór valenčné: 1.
• Teplota topenia: -219,62 ° C
• Bod varu: -188 ° C
• Hustota (1 atm, 0 ° C): 1696 g / l.
• Elektronický fluór vzorec: 1s 2s ^{2 2 5} _2p.