Alkuainetta fluori: valenssi tyypilliset ominaisuudet

Fluori (F) - kaikkein reaktiivinen alkuaine ja helpoin halogeeniryhmä 17 (Vlla) jaksollisen. Tämän fluori ominaisuus, koska sen kyky houkutella elektroneja (kaikkein elektronegatiivinen osa) ja pieni koko sen atomia.

Historia löytö

Fluoria sisältävän mineraalin fluorisälpää on kuvattu 1529 Saksan lääkäri ja mineralogi Georgiem Agrikoloy. On todennäköistä, että fluorivetyhappo on ensimmäinen saatiin tuntematon Englanti glassmaker 1720 GA 1771 Ruotsin kemisti Carl Wilhelm Scheele saatiin raakaa fluorivetyhappoa kuumentaen Fluorisälvän kanssa väkevää rikkihappoa lasi retorttiin, joka suurelta osin syöpynyt vaikutuksen alaisena saadun tuotteen . Näin ollen, myöhemmissä kokeissa, alukset on valmistettu metallista. Lähes vedetöntä happoa saatiin 1809 vuosi, kaksi vuotta myöhemmin Ranskan fyysikko André-Marie Ampère olettaa, että tämä vety-yhdiste, jossa on tuntematon tekijä, analoginen klooria, jossa se on ehdotettu nimi Kreikan fluori φθόριος, «häiriöitä». Fluorisälpää kääntyi kalsiumfluoridia.

Fluorin vapautuminen oli yksi suurimmista ratkaisemattomia ongelmia epäorgaaninen kemia, kunnes 1886, kun Ranskan kemisti Anri Muassan oli osa elektrolyysin kalium vetyfluoridi vetyfluoridissa. Sillä vuonna 1906, hän sai Nobelin. Vaikeus käsitellä tämän elementin ja myrkyllisiä osaltaan fluori hidas edistyminen kemian alan tämän osan. Saakka toisen maailmansodan hän oli laboratorio uteliaisuutta. Sitten, kuitenkin käyttää uraaniheksafluoridia on uraanin isotooppien erottamiseen sekä kasvu kaupallinen orgaanisten yhdisteiden elementin, joten se kemikaali, joka tuo merkittäviä etuja.

yleisyys

Fluoria sisältävät fluorisälpää (fluorisälpää, _CaF2) vuosisatojen ajan käytetty vuon (puhdistusaine) metallurgisissa prosesseissa. Mineraali myöhemmin osoittautunut lähde elementin, joka on myös nimeltään Fluor. Värittömän läpinäkyvän fluorite kiteitä alle valaistus on sinertävä sävy. Tämä ominaisuus tunnetaan fluoresenssi.

Fluori - elementti, joka esiintyy luonnossa vain muodossa sen yhdisteet, lukuun ottamatta hyvin pieniä määriä vapaata elementin fluorisälpää, radium altistua säteilylle. Sisällön elementin maankuoren on noin 0,065%. Perus fluoridi mineraalit ovat fluorisälpää, kryoliittia (Na ₃ AlF _6), fluoriapatiitti (Ca ₅ [PO _{4] 3} [F, Cl]), Topaz (Al ₂ SiO ₄ [F, OH] ₂₎ ja lepidoliitti.

Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet fluorin

Huoneenlämpötilassa, fluori kaasu on vaaleankeltainen ärsyttävä haju. Hengittämällä sen vaarallista. Jäähdytettäessä se muuttui keltainen neste. On vain yksi stabiili isotooppi alkuaine - fluori-19.

Ensimmäinen ionisaatioenergia halogeeni on erittäin korkea (402 kcal / mol), joka on standardi lämpöä kationin muodostumisen F ⁺ 420 kcal / mol.

Pieni koko elementin atomin mahtuu niiden suhteellisen suuri määrä ympäri Keski atomin muodostamaan useita stabiileja komplekseja, esimerkiksi, heksafluorisilikaatti (SiF ₆₎ ^2- geksaftoralyuminata ja (AlF ₆₎ ^3-. Fluori - elementti, joka on vahvin hapettavat ominaisuudet. Mikään muu aine ei ole hapettunut fluoridianionia, se muuttuu vapaa elementtiin, ja tästä syystä kohde ei ole vapaassa tilassa luonnossa. Tämä ominaisuus fluori yli 150 vuosi vanha, eivät saa saada se millä tahansa kemiallisella menetelmällä. Tämä oli mahdollista vain käyttämällä elektrolyysin. Kuitenkin vuonna 1986 amerikkalainen kemisti Karl Krayst sanottu ensimmäinen "kemiallinen" saada fluoria. Hän käytti K ₂ MNF _6, ja antimonipentafluoridi (SbF _5), joka voidaan saatu HF-liuosta.

Fluori: valenssi ja hapetusaste

Ulkokuori sisältää parittoman elektronin halogeenit. Siksi valenssin fluorin yhdisteiden on yhtä kuin yksi. Kuitenkin, Vlla ryhmä atomeja voi kasvattaa elektronien valenssia 7. Suurin fluorin ja sen hapetustila on yhtä suuri -1. Elementti ei pysty laajentamaan valenssiaan kuori, koska se atomi offline d-kiertoradan. Muut halogeeniton ansiosta sen läsnäolo voi olla valenssi jopa 7.

Korkealla hapetusasteella kapasiteetti elementin avulla saavuttaa korkein mahdollinen hapetusaste muita elementtejä. Fluori (valenssi I) mukaisen yhdisteen muodostamiseksi, joka ei ole olemassa eikä mikään muu halogenidi: fluoridi hopea (vkk _2), koboltti liaminorikkitrifluoridia (CoF ₃₎ heptafluoride renium (REF ₇₎ pentafluoride bromia (BRF ₅₎ ja jodiheptafluoridi (IF _7).

liitännät

Kaavan fluori (F ₂₎ koostuu kahdesta atomien elementin. Hän voi päästä yhteyteen kaikkien muiden elementtien paitsi heliumia ja neon, muodostamaan ionisia tai kovalenttisia fluorideja. Jotkut metallit, kuten nikkeli, nopeasti peitettynä halogeeni, estää edelleen yhteydessä metallin elementti. Kuivat metallit, kuten teräs, kupari, alumiini, tai Monel (nikkeli 66% ja 31,5% kupariseoksesta) ei reagoi tavallisissa lämpötiloissa fluorilla. Työskennellä elementin lämpötiloissa jopa 600 ° C on sopiva monel; Sintrattu alumiinioksidi on stabiili jopa 700 ° C: ssa

Fluorihiilipolymeerit öljyt ovat sopivimpia voiteluaineita. Elementti reagoi kiivaasti orgaanisten materiaalien (esim., Kumi, puu ja tekstiilit) säädetään siten, fluoraamalla orgaanisten yhdisteiden alkuainefluoria mahdollista vain silloin, kun otetaan erityisiä varotoimenpiteitä.

tuotanto

Fluorisälvän on tärkein lähde fluoria. Tuotannon fluorivetyä (HF) tislataan jauhettu fluorisälvästä väkevällä rikkihapolla johtaa yksikön tai valurautaa. Tislauksen aikana muodostunut kalsiumsulfaatti (CaSO _4), on liukenematon HF. Vetyfluoridi saadaan riittävän vedettömässä tilassa jakotislaamalla kuparista tai teräksestä alusten ja tallennetaan teräspulloissa. Yhteinen epäpuhtaudet kaupallinen fluorivedyn ovat rikkihapoke ja rikkihappo ja heksafluoripiihappoa (H ₂ SiF _{6), joka} muodostuu johtuen piidioksidin läsnäolo fluorisälpätuotannon. Jälkiä kosteus voidaan poistaa elektrolyysillä käyttämällä platina elektrodeja, käsittely alkuainefluoria tai varastoinnin voimakkaan Lewis-happojen (MF _5, jossa M - metalli), joka voi muodostaa suolan (H ₃ O) ⁺ (MF ₆₎ ^-: H ₂ O + SbF ₅ + HF → (H ₃ O) ⁺ _(SbF6-) ^-.

Vetyfluoridi valmistuksessa käytetty erilaisia teollisuuden orgaanisten ja epäorgaanisten fluoriyhdisteet, esimerkiksi, natriyftoridalyuminiya (Na ₃ AlF ₆₎ käytetään elektrolyyttinä sulatus alumiinimetallia. Liuosta, jossa oli fluorivetyä kaasu veteen sanotaan fluorivetyhappoa, suuri määrä metallia, jota käytetään puhdistukseen ja kiillotukseen lasi tai antaen sameuden sen etsaus.

Valmistamiseksi soluvapaita käyttämällä elektrolyyttistä menettelyjä ilman vettä. Yleensä ne ovat muodossa kaliumfluoridia sulaa elektrolyysin fluorivetyä (suhteessa on 2,5-5: 1) lämpötiloissa 30-70, 80-120 tai 250 ° C: ssa Prosessin aikana fluorivetyä sisältö elektrolyyttiin pienenee ja sulamispiste nousee. Siksi on välttämätöntä, että sen lisäksi tapahtui jatkuvasti. Korkean lämpötilan elektrolyytin kammio on vaihdettava, kun lämpötila ylittää 300 ° C: ssa Fluori voidaan turvallisesti säilytetään paineistettuna ruostumattomasta teräksestä sylinterit, jos sylinterin venttiili ilman jäämiä orgaanisista aineista.

käyttö

Elementtiä käytetään tuottamaan erilaisia fluoridi, kuten klooritrifluoridia (CIF _3), rikkiheksafluoridia _(SF6) tai kobolttia liaminorikkitrifluoridia (CoF _3). Klooriyhdisteet ja koboltti ovat tärkeitä fluorausaineita orgaanisia yhdisteitä. (Kun asianmukaisia varotoimenpiteitä suoraan fluoria voidaan käyttää tähän tarkoitukseen). Rikkiheksafluoridin käytetään kaasumaisen dielektrisen.

Alkuaine fluori laimennettiin typpi on usein reagoi hiilivetyjen, jolloin muodostuu vastaava fluorihiilivedyt, jossa osa tai kaikki vety on korvattu halogeenilla. Saadut yhdisteet ovat tunnusomaista korkea pysyvyys, kemiallinen inerttiys, suuri sähkövastus, sekä muita arvokkaita fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia.

Fluoraus voidaan myös valmistaa käsittelemällä orgaanisia yhdisteitä koboltin liaminorikkitrifluoridia (CoF ₃₎ elektrolyysillä tai niiden liuoksista vedettömällä vetyfluoridilla. Käyttökelpoisia muoveja tarttumattomuusominaisuuksia, kuten polytetrafluorieteeni [(CF _{2CF 2) x],} joka tunnetaan kaupallisesti Teflon, valmistettu tyydyttymättömistä fluorattuja hiilivetyjä.

Orgaaniset yhdisteet, jotka sisältävät klooria, bromia tai jodia, on fluorattu tuottaa aineita, kuten diklooridifluorimetaania (Cl ₂ CF ₂₎ jäähdytysaine, jota käytetään yleisesti kotitalouksien jääkaapeissa ja ilmastointilaitteet. Koska kloorifluorihiilivedyt, kuten diklooridifluorimetaania, olla aktiivinen rooli otsonikerroksen kerroksen ja niiden tuotantoa ja käyttöä on rajoitettu, ja nyt edullinen kylmäainetta sisältävät fluorihiilivetyjä.

Elementti on myös käytetty tuottamaan uraaniheksafluoridia (UF _6), jota käytetään kaasudiffuusiokaskadeihin prosessi erottaa uraani-235 uraania-238 valmistuksessa ydinpolttoaineen. Fluorivetyä ja booritrifluoridi _(BF3) tuotetaan teollisessa mittakaavassa, koska ne ovat hyviä katalyyttejä alkylointireaktioita käytetään valmistettaessa monia orgaanisia yhdisteitä. Natriumfluoridi on yleensä lisätään juomaveden vähentämiseksi karieksen esiintymistä lapsilla. Viime vuosina tärkein sovellus hankittujen fluorin lääke- ja viljelykäytössä. Valikoiva korvaaminen fluorin muuttaa dramaattisesti biologisten aineiden ominaisuuksista.

analyysi

On vaikea tarkasti määritellä määrän halogeeniyhdisteitä. Vapaa fluoridi, joka on yhtä suuri kuin valenssi 1, se voidaan havaita hapettamalla elohopea Hg + F ₂ → HGF _2, ja mittaamalla painon lisääntyminen elohopean ja tilavuuden muutos kaasun. Tärkein laadullinen testit läsnä ionien elementin ovat:

• valinta fluorivetyä vaikutuksen alaisena rikkihapon,
• sakan muodostumisen kalsiumfluoridia lisäämällä kalsiumkloridia liuokseen,
• keltainen värjäytyminen tetraoksidi Liuos, jossa oli titaani (TiO ₄₎ ja vetyperoksidia rikkihappo.

Kvantitatiivinen analyysi menetelmät:

• saostuminen kalsiumfluoridia, kun läsnä on natriumkarbonaattia ja lietteen käsittely käyttämällä etikkahappoa,
• kerrostetaan johtaa chlorofluoride lisäämällä natriumkloridia ja Iyijynitraattia,
• titraus (määritys liuenneen aineen) liuoksella, jossa oli toriumnitraatti (Th [NO _{3] 4)} käyttäen natrium alizarinsulfonate indikaattorina: Th (NO _{3) 4} + 4KF ↔ THF ₄ + 4KNO _3.

Kovalenttisesti sitoutunut fluori (valenssi I), kuten fluorihiilet analysoida monimutkaisempi. Tämä vaatii yhteyden metallista natriumia, jota seuraa analyysi F ^- ionien, kuten edellä on kuvattu.

elementti ominaisuudet

Lopuksi esittelemme joitakin ominaisuuksia fluoria:

• Järjestysluku: 9.
• Atomipaino: 18,9984.
• Mahdollista fluori valenssi: 1.
• Sulamispiste: -219,62 ° C
• Kiehumispiste: -188 ° C
• Tiheys (1 atm, 0 ° C): 1,696 g / l.
• Elektroninen fluori kaava: 1s 2s ^{2 2 5} _2p.