Frumefni flúor: gildis eiginleika sem einkenna

Flúor (F) - hvarfgjamasti frumefnið og auðveldasta halógenhóp 17 (Vlla) í lotukerfinu. Þetta flúor eiginleiki vegna getu þess til að laða rafeindir (mest rafeindadrægri tekna) og á smæð atómum þess.

Saga af uppgötvun

The flúorinnihaldandi steinefni fluorspar var lýst í 1529 af þýska lækni og steindafræðingnum Georgiem Agrikoloy. Það er líklegt að hydrofluoric Sýran var fyrst fengin í óþekkt ensku glassmaker 1720 GA 1771 í sænska efnafræðingur Carl Wilhelm Scheele Efnið, sem fæst af flúorsýru bætt út með hitun Fluorspar með óblandaðri brennisteinssýru í gler eimingartækinu, sem að mestu leyti corroded undir aðgerð af afurðinni sem myndast . Því í síðari tilraunum, eru skip úr málmi. Næstum vatnsfrí sýru var fengin í 1809 ár, tveimur árum síðar franska eðlisfræðingur André-Marie Ampère ráð fyrir að þetta vetni efnasamband með óþekktum frumefni, hliðstætt klór, sem það er lagt nafn af grísku flúor φθόριος, «truflun». Fluorspar sneri kalsíum flúoríðs.

Flúor út var einn af helstu óleyst vandamál af ólífrænni efnafræði til 1886, þegar franska efnafræðingur Anri Muassan sé sá þáttur með rafgreiningu á lausn af kalíum hýdróflúoríð í vetnisflúoríð. Fyrir það árið 1906, fékk hann Nóbelsverðlaunin. Erfiðleikarnir í að takast á við þennan þátt og eitraðar eignir stuðlað flúor hægur framfarir á sviði efnafræði á þennan þátt. Allt þar til í seinni heimsstyrjöldinni var hann rannsóknarstofu forvitni. Þá, þó notkun úran hexaflúoriði í aðskilnað úran samsæta, ásamt aukningu í atvinnuskyni lífrænna efnasambanda úr þættinum, sem gerir það efni sem koma verulega ávinning.

algengi

The flúorinnihaldandi Fluorspar (fluorspar, _CaF2) öldum saman verið notað sem Flux (notaður til að hreinsa) í málmvinnslu. Mineral reyndist síðar uppspretta af frumefni, sem var einnig heitir Fluor. Litlaus gagnsæ flúoríteiningar kristallar yngri en lýsingu eru með bláleit blær. Þessi eign er þekkt sem flúrljómun.

Flúoró - þáttur sem á sér stað í náttúrunni aðeins í formi samböndum þess, nema fyrir mjög litlu magni af frjálsa frumefni í Fluorspar, radíum kemst í snertingu við geislun. Innihald frumefnisins í jarðskorpunni er um 0,065%. Grunn flúor steinefni eru fluorspar krýólítt (Na ₃ AlF _6), fluorapatite (Ca ₅ [PO _{4] 3} [F, Cl]), Topaz (Al ₂ SiO ₄ [F, OH] ₂₎ og lepidolite.

Eðlis- og efnafræðilega eiginleika flúor

Við stofuhita, flúor gas er fölgult með pirrandi lykt. Innöndun hættulegt hennar. Við kælingu það varð gulur vökvi. Það er aðeins ein stöðugur samsæta af frumefnið - flúor-19.

Fyrsta jónun orka af halógen er mjög mikil (402 kcal / mól), sem er staðall hita katjón myndun F ⁺ 420 kcal / mól.

Þessi litla stærð af the þáttur af the atóm ræður tiltölulega mikið magn sína um miðlæga atóm til að mynda fjölda af stöðugum komplexum, til dæmis, hexafluorosilicate (SIF ₆₎ ^2- geksaftoralyuminata og (AlF ₆₎ ^3-. Flúoró - þáttur sem hefur sterkasta Oxunareiginleikar. Engin önnur efni er ekki oxast flúoríð anion, það breytist í frjálsa frumefni, og þess vegna hluturinn er ekki í frjálsu ríki í náttúrunni. Þessi einkenni flúors í meira en 150 ára mega ekki fá það með hvaða efnafræðilega aðferðin. Þetta var aðeins hægt með því að nota rafgreiningu. Engu að síður, árið 1986 American efnafræðingur Karl Krayst sagt um fyrsta "Chemical" fá flúor. Hann notaði K ₂ MNF _6, eða antímon pentafluoride (SBF _5), sem hægt er að ná út úr HF lausninni.

Flúr: gildisrafeindir og oxunarstig

The ytri skel inniheldur óparaða rafeind halógenum. Þess vegna er gildishleðsla flúors í efnasamböndunum er jafnt einum. Hins vegar, VIIa-hópur frumefni atóm getur aukið fjölda rafeinda til valency hinn 7. Hámark flúor og oxunar ástand þess jafnt og -1. Element er ekki hægt að framlengja gildisrafeindir skel, þar sem það atóm auðkenni D-svigrúm. Aðrir halógen-frjáls þökk nærveru sinni getur verið gildishleðsla allt að 7.

High oxun getu þáttur gerir að ná hæsta mögulega oxunarstig af öðrum þáttum. Flúr (gildisrafeindir I) er hægt að mynda efnasamband, sem er ekki fyrir hendi né með öðrum halíði: difluoride silfur (AGF _2), kóbalti tríflúoríð (cof ₃₎ heptafluoride renín (ref ₇₎ pentafluoride brómi (Brf ₅₎ og joð heptafluoride (IF _7).

tengingar

Formula flúor _(F-2) er samsett úr atómin tvö í stak. Hann getur öðlast tengslum við öllum öðrum þáttum nema helíum og neon, til að mynda jónandi eða samgild flúoríð. Sumir málmar eins og nikkel, sem falla hratt með lag af halógen, koma í veg fyrir frekari samskipti við málmþáttarins. Sum þurr málma eins og mjúku stáli, kopar, áli, eða Monel (nikkel 66% og 31,5% kopar ál) er ekki hvarfast við venjulegt hitastig með flúor. Til að vinna með the frumefni við hitastig upp að 600 ° C er hentugur Monel; Hertu súrál er stöðugt i allt að 700 ° C.

Flúorókolefiiis olíur eru hentugur smurefni. Element hvarfast kröftuglega við lífræn efni (t.d., gúmmí, tré og vefnaði) þannig stýrðri flúorinering lífrænna efnasambanda sem frumefni flúor aðeins hægt þegar þeir taka sérstakar varúðarráðstafanir.

framleiðslu

Fluorspar er helsta uppspretta flúor. Í framleiðslu á vetnisflúoríðs (HF) er síðan eimað úr duftformi Fluorspar með óblandaðri brennisteinssýru f a leiða einingu eða steypujárni. Á meðan á eimingu myndast kalsíum súlfat (Caso _4), er óleysanlegt í HF. The vetnisflúoríð fæst í nægilega vatnsfirrtu ríki með þrepa-eimingu í kopar eða stáli skipa og geymd í strokka stáli. Common óhreinindi í atvinnuskyni vetnisflúoríði eru brennisteinssýrlingi og brennisteinssýru og fluorosilicic sýru (H ₂ SIF ₆₎ sem _er mynduð vegna nærveru af kísli í Fluorspar. Leifar af raka er hægt að fjarlægja með því að raflausn með platínu rafskautunum með meðhöndlun með hreinum flúori, eða geyma yfir sterkara Lewis sýru (MF _5, þar sem M - málm) sem geta myndað sölt (H ₃ O) ⁺ (MF ₆₎ ^-: H ₂ O + SBF ₅ + HF → (H ₃ O) ⁺ (SBF ₆₎ ^-.

The vetnisflúoríð sem notuð eru í framleiðslu á ýmsum iðnaðar lífrænum og ólífræn flúor-sambönd, t.d., natriyftoridalyuminiya (Na ₃ AlF ₆₎ er notað sem raflausnarinnar í bræðslu ál með rafgreiningu. Lausn af vetnis ° gass í vatninu er sagt að hydrofluoric sýru, að miklu magni af málmi sem er notað til hreinsunar og til að fægja gler eða breiða Haze að ætingu þess.

Undirbúningur frumu frjáls með því að nota Rafgreiningin aðferðir í fjarveru af vatni. Venjulega eru á formi kalíum flúorið brætt rafgreiningu á vetnisflúoríðs (í hlutföllunum 2,5-5 til að 1) við hitastig sem er 30-70, 80-120 eða 250 ° C. Á meðan á process vetni flúor innihald í raflausninni minnkar og bræðslumark rís. Því er nauðsynlegt að viðbót hennar átti sér stað stöðugt. Við mikinn hita raflausn hólfið er skipt út þegar hitastigið fer yfir 300 ° C. Flúor má örugglega geymdur undir þrýstingi í ryðfríum strokka stáli, ef loka gaskútsins frjálsa að snefill af lífrænum efnum.

notkun

Element er notað til að framleiða margs konar flúoríðs eins og klór er tríflúoríð (CLF _3), brennisteins hexaflúoríði _(SF6) eða kóbalt tríflúoríð (cof _3). Klór efnasamböndum og cobalt eru mikilvægir flúrað umboðsmenn lífrænna efnasambanda. (Með viðeigandi varúðarráðstafanir beint flúor er hægt að nota í þessum tilgangi). Brennisteinshexaflúoríð er notað sem loftkenndu dielectric.

Hefur frumefnagreiningu eins flúor þynnt með köfnunarefni er oft hvarfast við kolvetnis til að mynda samsvarandi flúorókolefni, þar sem hluti eða öllum sem vetnið er skipt út með innihaldi halógen. Sú Efnasamböndin eru almennt einkennast af mikilli stöðugleika, efna- inertness, hár rafviðnám, auk annarra verðmæta eðlis- og efnafræðilega eiginleika.

Flúorinering er einnig hægt að búa til með meðhöndlun lífrænna efnasambanda kóbalt tríflúoríð (cof ₃₎ rafgreiningu eða lausnir þar af í vatnsfríu vetnisflúoríð. Gagnlegar plastefni með ekki stafur eiginleika á borð vlð polytetrafluoroethylene _{[(CF2 CF2) x],} þekkt í viðskiptum sem Teflon, eru framleidd úr ómettuðum flúraðra kolvetni.

Lífræn efnasambönd sem innihalda klór, bróm eða joð, er flúrað til að framleiða efni á borð við díklórdíflúormetani (CL _{2 CF2)} kælimiðils, sem er víða notuð í kæliskápar til heimilisnota og loft hárnæring. Þar sem klórflúorkolefni er, svo sem diklóródlflúrómetan, virkan þátt í eyðingu ósonlagsins og framleiðslu þeirra og notkun var bundin, og nú sýnd æskilegasta kælimiðils sem inniheldur hydrofluorocarbons.

The þáttur er einnig notað til að framleiða úran hexafluoride (UF ₆₎ sem notuð eru hins loftkennda flæði ferli aðskilnaður úran-235 frá úran-238 í framleiðslu á kjarnorkueldsneyti. Hydrogen flúoríð og bór tríflúoríð (BF ₃₎ eru framleidd á iðnaðarstigi, þar sem þeir eru góðir hvatar fyrir alkýleringaraðferðunum viðbragða sem notuð eru til að undirbúa mörg lífræn efnasambönd. Natríum flúoríð er yfirleitt bætt í drykkjarvatnið í því skyni að draga úr hættu á tannskemmdum hjá börnum. Á undanförnum árum, mikilvægasta forritið áunnins flúors í lyfja-og landbúnaði sviðum. Selective skipting á flúori breytt markvert til líffræðilegra eiginleika efna.

greining

Það er erfitt að nákvæmlega ákvarða magn af halógen efnasamböndum. Free flúoríð, sem er jafnt og Valence af 1, það er hægt að uppgötva með oxun kvikasilfurs Hg á + F ₂ → HGF _2, og að mæla aukningu á miðað við þyngd af kvikasilfurs og hækkun hljóðstyrksins breytingu á gasi. Helstu eigindlegar próf fyrir tilvist jónum frumefnis eru:

• Úrval af vetnisflúoríði undir aðgerð af brennisteinssýru,
• myndun af botnfall af kalsíum-flúoríð með því að bæta við kalsíumklóríði lausn,
• gulra bletta tetraoxide Lausn af títaníum (TiO ₄₎ og vetnisperoxíð í brennisteinssýru.

Eigindleg Greining:

• útfellingu kalsíum flúoríð í nærveru natríum karbónats og seyru meðferð með því að nota ediksýru,
• afhendir leiða chlorofluoride með því að bæta natríum klóríð og leiða nítrat,
• Títrun (ákvörðun á styrk uppleysts efnis) með lausn af Þórín nítrat (Th [NO _{3] 4)} með því að nota natríum alizarinsulfonate notað sem litvísir: Th (NO _{3) 4} + 4KF ↔ THF ₄ + 4KNO _3.

Samgilt tengdu flúor (Valence I), svo sem eins og flúorkolefnunum að greina flóknari. Þetta kallar á tengingu við metallischem Natrium, fylgt með greiningu á F ^- jónir eins og lýst er hér að ofan.

þáttur eiginleikar

Að lokum eru birtar nokkrar eiginleika flúors:

• Atomic númer: 9.
• Atómmassi: 18,9984.
• Möguleg flúor valency: 1.
• Melting point: -219,62 ° C.
• Suðumark: -188 ° C.
• Density (1 loftþyngd, 0 ° C): 1696 g / l.
• Rafræn flúor Formula: 1S 2s ^{2 2 5} _2P.