Kemisk elements fluor: valens egenskaper som är karakteristiska

Fluor (F) - den mest reaktiva kemiska elementet och enklaste halogengrupp 17 (Vila) i det periodiska systemet. Denna fluor karakteristik på grund av dess förmåga att attrahera elektroner (den mest elektro delen) och den lilla storleken på dess atomer.

History of discovery

Den fluorinnehållande mineral flusspat beskrevs 1529 av den tyska läkaren och mineralogen Georgiem Agrikoloy. Det är troligt att fluorvätesyra erhölls först i det okända engelska glastillverkaren 1720 GA 1771 i den svenska kemisten Carl Wilhelm Scheele erhållna råa fluorvätesyra under upphettning flusspat med koncentrerad svavelsyra i ett glas retort, som till stor del korroderas under inverkan av den resulterande produkten . Därför, i efterföljande experiment, är kärl av metall. Nästan vattenfri syra erhölls i 1809 år, två år senare den franska fysikern André-Marie Ampère antas att denna väteförening med en okänd element, analogt klor, för vilken det föreslås namnet från det grekiska fluor φθόριος, «avbrott». Flusspat vände kalciumfluorid.

Fluoridfrigöring var en av de stora olösta problemen i oorganisk kemi tills 1886, när den franska kemisten Anri Muassan var elementet genom elektrolys av lösning av kaliumhydrofluorid i vätefluorid. För det 1906 fick han Nobelpriset. Svårigheten att hantera detta element och toxiska egenskaper bidrog fluor långsamma framsteg inom kemin för detta element. Fram till andra världskriget var han ett laboratorium nyfikenhet. Då emellertid användningen av uranhexafluorid vid separation av uranisotoper, tillsammans med en ökning i kommersiella organiska föreningar av elementet, vilket gör det en kemikalie som ger betydande fördelar.

prevalens

Den fluorhaltiga flusspat (flusspat, CaF ₂₎ i århundraden använts som ett flussmedel (rengöringsmedel) i metallurgiska processer. Mineral senare visade sig vara en källa till ett element, som också hette Fluor. Färglösa transparenta fluorit kristaller enligt belysning har en blåaktig ton. Denna egenskap är känd som fluorescens.

Fluor - ett element som förekommer i naturen endast i form av dess föreningar, med undantag för mycket små mängder av fri elementet i flusspat, radium utsätts för strålning. Innehållet i grundämnet i jordskorpan är cirka 0,065%. De grundläggande fluorid mineraler är flusspat, kryolit (Na ₃ AlF _6), fluorapatit (Ca ₅ [PO _{4] 3} [F, Cl]), Topaz (Al ₂ SiO ₄ [F, OH] ₂₎ och lepidolit.

Fysikaliska och kemiska egenskaper hos fluor

Vid rumstemperatur, är fluorgas en blekgul med en irriterande lukt. Inandning av dess farliga. Vid kylning den blev en gul vätska. Det finns bara en stabil isotop av det kemiska elementet - fluor-19.

Den första joniseringsenergi av halogenen är mycket hög (402 kcal / mol), som är en standardvärme katjon bildning F ⁺ 420 kcal / mol.

Den lilla storleken av elementet av atomen kan rymma deras relativt stor mängd runt den centrala atomen för att bilda ett flertal stabila komplex, till exempel, hexafluorsilikat (SiF ₆₎ ^2- geksaftoralyuminata och (AlFa ₆₎ ^3-. Fluor - ett element som har de starkaste oxiderande egenskaper. Ingen annan substans inte oxiderad fluoridanjon, det förvandlas till en fri element, och därför objektet inte i ett fritt tillstånd i naturen. Denna egenskap av fluor i mer än 150 år är inte tillåtet att få det genom någon kemisk metod. Detta var möjligt endast med hjälp av elektrolys. Men i 1986 den amerikanske kemisten Karl Krayst sagt om den första "kemiska" få fluor. Han använde K ₂ MNF _6, och antimonpentafluorid (SbF _5), som kan erhållas från HF-lösning.

Fluor: valens och oxidationstillstånd

Det yttre skalet innehåller en oparad elektron halogener. Det är därför valens av fluor i föreningar är lika med ett. Emellertid kan VIIa grupp elementsatomer öka antalet elektroner med valensen för 7. Maximal fluor och dess oxidationstillstånd lika med -1. Elementet är inte i stånd att utvidga sin valensskalet, eftersom det atom offline d-orbital. Andra halogenfria tack vare dess närvaro kan vara en valens av upp till 7.

Hög oxidation kapacitet inslag gör det möjligt att uppnå högsta möjliga oxidationstillståndet för andra element. Fluor (valens I) kan bilda en förening, som inte finns och inte heller i någon annan halogenid: difluorid silver (AgF _2), kobolt trifluorid (CoF ₃₎ heptafluoride rhenium (ref ₇₎ pentafluorid brom (BrF ₅₎ och jod heptafluoride (IF _7).

anslutningar

Formeln fluor (F ₂₎ är sammansatt av två atomer av ett element. Han kan ingå samband med alla andra element utom helium och neon, för att bilda joniska eller kovalenta fluorider. Vissa metaller såsom nickel, snabbt täckt av ett skikt av halogen, förhindra ytterligare kommunikation med metallelementet. Några torra metaller såsom mjukt stål, koppar, aluminium, eller Monel (nickel 66% och 31,5% kopparlegering) inte reagerar vid vanliga temperaturer med fluor. Att arbeta med elementet vid temperaturer upp till 600 ° C är lämplig monel; Sintrad aluminiumoxid är stabil upp till 700 ° C.

Fluorkololjor är mest lämpliga smörjmedel. Elementet reagerar häftigt med organiska material (t ex gummi, trä och textilier) så kontrollerad fluorering av organiska föreningar elementärt fluor endast möjliga när man tar speciella försiktighetsåtgärder.

produktion

Flusspat är den huvudsakliga källan till fluorid. I produktionen av vätefluorid (HF) destilleras från pulveriserad flusspat med koncentrerad svavelsyra i en ledningsenhet eller gjutjärn. Under destillationen bildas kalciumsulfat (CaSO _4), är olösligt i HF. Vätefluorid erhålles i tillräckligt vattenfritt tillstånd genom fraktionerad destillation i koppar- eller stålkärl och lagras i stålcylindrar. Vanliga föroreningar i kommersiella vätefluorid är svavelsyrlighet och svavelsyra och fluorkiselsyra (H ₂ SiF ₆₎ som bildas på grund av närvaron av kiseldioxid i den flusspat. Spår av fukt kan avlägsnas genom elektrolys med användning av platinaelektroder genom behandling med elementärt fluor, eller lagring under en starkare Lewis-syra (MF _5, vari M - metall), som kan bilda salter (H ₃ O) ⁺ (MF ₆₎ ^-: H ₂ O + SbF ₅ + HF → (H ₃ O) ⁺ (SbF ₆₎ ^-.

Vätefluorid används vid framställningen av en mängd olika industriella organiska och oorganiska fluorföreningar, t ex natriyftoridalyuminiya (Na ₃ AlF ₆₎ används som elektrolyt vid smältning av aluminiummetall. En lösning av vätefluorid-gas i vattnet sägs fluorvätesyra, en stor mängd av metall som används för rengöring och för polering av glas eller förläna slöjbildning till sin etsning.

Framställning av cellfritt genom användning av elektrolytiska procedurer i frånvaro av vatten. Oftast de är i form av kaliumfluorid smälta elektrolys av vätefluorid (i förhållandet 2,5-5 till 1) vid temperaturer av 30-70, 80-120 eller 250 ° C. Under processen de vätefluoridinnehållet i elektrolyten minskar och smältpunkten stiger. Därför är det nödvändigt att dess tillägg ägde rum kontinuerligt. I den höga temperaturen elektrolyten kammaren ersätts då temperaturen överstiger 300 ° C. Fluor kan lagras säkert under tryck i en cylinder av rostfritt stål, om cylinderventilen fri från spår av organiska substanser.

användningen av

Element används för att producera en mängd av fluorid, såsom klor trifluorid (CIF _3), svavelhexafluorid (SF ₆₎ eller kobolt trifluorid (CoF _3). Klorföreningar och kobolt är viktiga fluoreringsmedel av organiska föreningar. (Med lämpliga försiktighetsåtgärder direkt fluor kan användas för detta ändamål). Svavelhexafluorid används som ett gasformigt dielektrikum.

Den elementär fluor utspädd med kväve är ofta reagerar med kolväten under bildning av motsvarande fluorkolväten, i vilken en del av eller allt väte är ersatt med halogen. De resulterande föreningarna i allmänhet kännetecknas av hög stabilitet, kemisk inerthet, hög elektrisk resistans, såväl som andra värdefulla fysikaliska och kemiska egenskaper.

Fluorering kan även göras genom behandling av organiska föreningar av kobolt trifluorid (CoF ₃₎ elektrolys eller lösningar därav i vattenfri vätefluorid. Användbara plaster med klibbfria egenskaper, såsom polytetrafluoreten [(CF ₂ CF _{2) x],} kända kommersiellt som Teflon, som tillverkats av omättade fluorerade kolväten.

Organiska föreningar innehållande klor, brom eller jod, fluoreras för att producera substanser såsom diklordifluormetan (Cl ₂ CF ₂₎ köld, som ofta används i kylskåp för hushållsbruk och luftkonditioneringsanläggningar. Eftersom klorfluorkarboner, såsom diklordifluormetan, spelar en aktiv roll i utarmningen av ozonlagret och deras produktion och användning begränsades, och nu det föredragna kylmediet innehåller fluorkolväten.

Elementet används också för framställning av uranhexafluorid (UF ₆₎ som används i den gasformiga diffusionsprocessen för separering av uran-235 från uran-238 vid framställning av kärnbränsle. Vätefluorid och bortrifluorid _(BF3) produceras i industriell skala, eftersom de är goda katalysatorer för alkyleringsreaktioner används för att framställa många organiska föreningar. Natriumfluorid vanligtvis till dricksvattnet för att minska förekomsten av karies hos barn. Under de senaste åren, den viktigaste tillämpningen av förvärvad fluorid inom läkemedels- och åkrar. Selektiv substitution av fluor dramatiskt förändra de biologiska egenskaperna hos substanser.

analys av

Det är svårt att exakt fastställa mängden av de halogenföreningar. Fri fluorid, som är lika med valensen för en, kan den detekteras genom oxidation av kvicksilver Hg + F ₂ → HGF _2, och mätning av ökningen i vikt av kvicksilver och volymförändringen av gasen. De viktigaste kvalitativa tester för närvaro av joner av elementet är:

• urval av vätefluorid under verkan av svavelsyra,
• bildning av en fällning av kalciumfluorid genom tillsats av kalciumkloridlösning,
• gul missfärgning tetraoxid lösning av titan (TiOa ₄₎ och väteperoxid i svavelsyra.

Kvantitativa analysmetoder:

• utfällning av kalciumfluorid i närvaro av natriumkarbonat och slambehandling med användning av ättiksyra,
• avsättning av bly chlorofluoride genom tillsats av natriumklorid och blynitrat,
• titrering (bestämning av koncentrationen av upplöst substans) med en lösning av toriumnitrat (Th [NO _{3] 4)} med användning av natrium-alizarinsulfonate som indikator: Th (NO _{3) 4} + 4KF ↔ _ThF4 + 4KNO _3.

Kovalent bunden fluor (valens I), såsom fluorkolväten för att analysera mer komplicerat. Detta kräver en anslutning med metalliskt natrium, följt av analys av F ^- joner såsom beskrivits ovan.

Elementegenskaper egenskaper~~POS=HEADCOMP

Slutligen presenterar vi några egenskaper hos fluor:

• Atomnummer: 9.
• Atomvikt: 18,9984.
• Möjlig fluor valens: 1.
• Smältpunkt: -219,62 ° C.
• Kokpunkt: -188 ° C.
• Densitet (1 atm, 0 ° C): 1696 g / l.
• Elektronisk fluor formeln: 1s 2s ^{2 2 5} _2p.