Химичен елемент флуоро: валентните свойства характерни

Флуор (F) - най-реактивен химичен елемент и лесен халоген група 17 (Vila) от периодичната таблица. Това флуор характеристика поради способността му да привлича електрони (най-електроотрицателна елемент) и малкия размер на неговите атоми.

История на откриването

флуор-съдържащ минерално на флуорит е описан през 1529 от немски лекар и минералог Georgiem Agrikoloy. Възможно е флуороводородна киселина се първо получено в неизвестен английски glassmaker 1720 GA 1771 в шведски химик Карл Вилхелм Шееле полученият суров флуороводородна киселина при нагряване флуорит с концентрирана сярна киселина в стъклена колба, която до голяма степен кородирала под действието на получения продукт , Ето защо, в следващите експерименти, съдове са изработени от метал. Почти безводен киселина се получава през 1809 година след две години Френската физика André-Мари Ампер Предполага се, че тази водород съединение с неизвестен елемент, аналогичен хлор, за които се предлага името от гръцката флуоро φθόριος «смущения». Флуорошпатът се обърна на калциев флуорид.

Флуорът освобождаване е един от основните нерешени проблеми на неорганична химия до 1886, когато френски химик Anri Muassan е елемент чрез електролиза на разтвор на калиев хидрофлуорид в флуороводород. За това през 1906 г. той получава Нобелова награда. Трудността при справянето с този елемент и токсични свойства са допринесли флуор бавен напредък в областта на химията на този елемент. До Втората световна война той е бил лаборатория любопитство. След това, обаче, използването на уранов хексафлуорид в отделяне на уранови изотопи, заедно с повишаване на търговски органични съединения на елемента, което го прави един химикал, който носи значителни ползи.

преобладаване

Съдържащия флуор флуорит (флуорит, Кафе ₂₎ от векове се използва като поток (почистващ агент) в металургичните процеси. Минерална по-късно се оказа източник на елемент, който също е наречен Fluor. Безцветни кристали прозрачни флуорит по осветление имат синкав оттенък. Това свойство се нарича флуоресценция.

Флуоро - елемент, който се среща в природата само под формата на неговите съединения, с изключение на много малки количества свободен елемент в флуорит, радий изложени на радиация. Съдържанието на елемента в земната кора е около 0.065%. Основните флуорид минерали са флуорошпат, криолит (Na ₃ ALF _6), флуорапатит (Са ₅ [РО _{4] 3} [F, CI]), топаз (Al ₂ SiO ₄ [F, OH] ₂₎ и лепидолит.

Физични и химични свойства на флуор

При стайна температура, флуор газ е бледожълто с дразнещо миризма. Вдишването на своята опасна. При охлаждане става жълта течност. Има само един стабилен изотоп на химичния елемент - флуор-19.

Първият йонизация енергията на халогенът е много висока (402 ккал / мол), който е стандартен образуване на топлина катион F ⁺ 420 ккал / мол.

Малкият размер на елемента на атом могат да се настанят тяхното относително голямо количество около централния атом да образуват множество стабилни комплекси, например, хексафлуоросиликат (SIF ₆₎ ^2- geksaftoralyuminata и (ALF ₆₎ ^3-. Флуоро - елемент, който има най-силните окислителни свойства. Никоя друга субстанция не се окислява флуорид аниони, то се превръща в свободен елемент, и поради тази причина елементът не е в свободно състояние в природата. Тази характеристика на флуор в продължение на повече от 150 години, не е позволено да го получите от всеки химичен метод. Това е възможно само чрез използването на електролиза. Въпреки това, през 1986 г. американският химик Карл Krayst каза за първия "химикала" все флуорид. Той използва K ₂ НОН _{6 и} антимонов пентафлуорид (SBF _5), който може да бъде получен от разтвор на HF.

Флуоро: валентност и окисление

Външната обвивка съдържа несдвоен електрон халогена. Ето защо валентността на флуор в съединенията, е равен на единица. Въпреки това, VIIa група елемент атоми могат да увеличат броя на електроните да валентността на 7. Максимален флуор и окисление състояние равна на 1. Елемент не е в състояние да увеличи своята валентност черупки, тъй като атом офлайн г-орбиталния. Други несъдържащи халоген благодарение на неговото присъствие може да бъде валентност до 7.

Висока елемент капацитет окисление позволява да се постигне възможно най-високото държавно окисление на други елементи. Флуоро (валентност I) може да се образува съединение, което не съществува нито по друг халид: дифлуорид сребро (AgF _2), кобалт трифлуорид (COF ₃₎ heptafluoride рений (Реф ₇₎ пентафлуорид бром (BRF ₅₎ и йод heptafluoride (IF _7).

връзки

Формула флуор (F ₂₎ се състои от два атома от един елемент. Той може да влезе в връзка с всички други елементи, с изключение на хелий и неон, за да образуват йонни или ковалентни флуориди. Някои метали като никел, бързо покрити със слой от халоген, предотвратяване на по-нататъшно комуникация с металния елемент. Някои сухи метали като стомана, мед, алуминий или монел (никел 66% и 31.5% медна сплав) не реагират при обикновени температури, с флуор. За работа с елемента при температури до 600 ° С е подходяща монел; Синтеровано алуминиев оксид е стабилен до 700 ° С

Флуоровъглеводородните масла са най-подходящи лубриканти. Елемент реагира бурно с органични материали (например, гума, дърво и текстил), така контролирано флуориране на органични съединения елементарен флуор само възможни, когато се вземат специални мерки.

производство

Флуорошпатът е основен източник на флуорид. При производството на флуороводород (HF) се дестилира от прахообразен флуорит с концентрирана сярна киселина в оловен блок или чугун. По време на дестилацията образува калциев сулфат (CaSO _4), е неразтворим в HF. флуорид на водород се получава достатъчно безводен състояние чрез фракционна дестилация в медни или стоманени съдове и се съхранява в стоманени бутилки. Общите онечиствания в търговската флуороводород са сяра и сярна киселина и флуороводородна киселина (H ₂ SIF _6), образувани поради наличието на силициев диоксид в флуорит. Следи от влага могат да бъдат отстранени чрез електролиза използване платинови електроди чрез третиране с елементарен флуор, или за съхранение в продължение на силна киселина на Люис (MF _5, където М - метал), който може да образува соли (H ₃ О) ⁺ (MF ₆₎ ^-: H ₂ О + SBF ₅ + HF → (H ₃ О) ⁺ (SBF ₆₎ ^-.

флуорид на водород, използван при получаването на различни промишлени органични и неорганични флуорни съединения, например natriyftoridalyuminiya (Na ₃ ALF ₆₎ се използва като електролит в топене на алуминий. Разтвор на флуороводород газ във водата се казва, флуороводородна киселина, голямо количество метал, който се използва за почистване и полиране на стъкло или придаване мътност своята ецване.

Получаване на свободната от клетки чрез използване на електролитни процедури в отсъствието на вода. Обикновено те са под формата на калиев флуорид стопи електролиза на флуороводород (в съотношение 2.5-5 1) при температура от 30-70, 80-120 или 250 ° С По време на процеса на съдържанието на водороден флуорид в намалява електролитни и издига точка на топене. Поради това, че е необходимо добавянето му се състоя непрекъснато. В високата температура на електролита камера се заменя, когато температурата надвиши 300 ° С Флуор може безопасно да се съхранява под налягане в цилиндъра на неръждаема стомана, ако вентил цилиндър без следи от органични вещества.

използването на

Елемент се използва за производство на различни флуорид като хлор трифлуорид (ClF _3), серен хексафлуорид (SF ₆₎ или кобалт трифлуорид (COF _3). Хлорни съединения и кобалт са важни флуориращи агенти на органични съединения. (С подходящи предпазни мерки директно флуор може да се използва за тази цел). Серен хексафлуорид се използва като газообразен диелектрик.

Елементарният флуор разрежда с азот често реагира с въглеводороди, за да образуват съответните флуоровъглероди, в които част или всички от водород е заместен с халоген. Получените съединения обикновено се характеризират с висока стабилност, химическа инертност, високо електрическо съпротивление, както и други ценни физични и химични свойства.

Флуорирането може да се направи чрез третиране на органични съединения на кобалт трифлуорид (COF ₃₎ електролиза или техни разтвори в безводен флуороводород. Полезни пластмаси с незалепващи свойства, като политетрафлуоретилен [(CF ₂ CF _{2) X],} известни в търговската мрежа като тефлон, произведени от ненаситени флуорирани въглеводороди.

Органични съединения, съдържащи хлор, бром или йод, се флуорирани да произвежда вещества като дихлородифлуорометан (CL ₂ CF ₂₎ хладилен агент, който се използва широко в домашни хладилници и климатици. Тъй като хлорофлуоровъглероди като дихлородифлуорометан, играе активна роля в изчерпването на озоновия слой и тяхното производство и употреба е ограничена, а сега се предпочита охладител съдържащ хидрофлуоровъглероди.

Елементът се използва също за производство на уран хексафлуорид (UF _6), използвани в процеса на газообразен дифузия на разделяне на уран-235 от уран 238 в производството на ядрено гориво. Флуороводород и борен трифлуорид (BF ₃₎ са произведени в индустриален мащаб, тъй като те са добри катализатори за реакции на алкилиране използвани за получаване на много органични съединения. Натриев флуорид обикновено се прибавя към водата за пиене, за да се намали честотата на зъбен кариес при деца. През последните години, най-важното приложение на придобитите флуорид във фармацевтичната и селскостопански области. Селективно заместване на флуор драстично променят биологичните свойства на веществата.

анализ на

Трудно е да се определи точно количеството на халогенни съединения. Безплатна флуорид, което е равно на валентността на 1, тя може да се открие чрез окисление на живак Hg + F ₂ → HGF _2, и измерване на увеличението на теглото на живак и изменението на обема на газа. Основните качествени тестове за наличието на йони на елемент са:

• подбор на флуороводород под действието на сярна киселина,
• образуване на утайка от калциев флуорид чрез добавяне на разтвор на калциев хлорид,
• жълто оцветяване тетраоксид разтвор на титанов (TiO ₄₎ и водороден пероксид в сярна киселина.

Количествени методи за анализ:

• утаяване на калциев флуорид в присъствието на натриев карбонат и третиране на утайките се използва оцетна киселина,
• депозиране олово chlorofluoride чрез добавяне на натриев хлорид и оловен нитрат,
• титруване (определяне на концентрацията на разтвореното вещество) с разтвор на торий нитрат (Th [NO _{3] 4)} като се използва натриев alizarinsulfonate като индикатор: Th (NO _{3) 4} + 4KF ↔ ТХФ ₄ + 4KNO _3.

Ковалентно свързан флуор (валентност I), като флуоровъглероди да се анализира по-сложно. Това изисква връзка с метален натрий, последвано от анализ на F ^- йони, както е описано по-горе.

елемент имоти

Накрая ние представяме някои свойства на флуор:

• Атомен номер: 9.
• Атомно тегло: 18.9984.
• Възможна флуор валентност: 1.
• Точка на топене: -219,62 ° С
• Точка на кипене: -188 ° С
• Плътност (1 атм, 0 ° С): 1696 грама / л.
• Електронни формула флуор: 1s 2s ^{2 2 5} _2p.