Chemische element fluor: valentie eigenschappen karakteristiek

Fluor (F) - de reactieve chemische element en gemakkelijkste halogeengroep 17 (VIIa) van het periodiek systeem. Deze eigenschap fluor vanwege zijn vermogen om elektronen (de meest elektronegatieve element) en de geringe omvang van de atomen te trekken.

Geschiedenis van de ontdekking

De fluorbevattende minerale vloeispaat is in 1529 beschreven door Duitse arts en mineraloog Georgiem Agrikoloy. Het is waarschijnlijk dat fluorwaterstofzuur eerst verkregen op onbekende Engels glassmaker 1720 GA 1771 in de Zweedse chemicus Carl Wilhelm Scheele verkregen ruwe waterstoffluoride onder verhitting vloeispaat met geconcentreerd zwavelzuur in een glazen retort, die grotendeels onder invloed van het verkregen product gecorrodeerd . Daarom, in latere experimenten vaten uit metaal. Vrijwel watervrij zuur werd verkregen in 1809 jaar, twee jaar later de Franse natuurkundige André-Marie Ampère aangenomen dat dit waterstofverbinding met onbekende element analoog chloor, waarvoor het voorgestelde naam van het Griekse fluor φθόριος, «» verstoring. Vloeispaat bleek calciumfluoride.

Fluorideafgifte is een van de belangrijkste problemen van onopgeloste anorganische chemie tot 1886, toen de Franse chemicus Anri Muassan was het element door elektrolyse van een oplossing van kalium waterstoffluoride in waterstoffluoride. Want het in 1906 ontving hij de Nobelprijs. De moeilijkheid in het omgaan met dit element en toxische eigenschappen bijgedragen fluor trage vooruitgang op het gebied van chemie van dit element. Tot de Tweede Wereldoorlog was hij een laboratorium nieuwsgierigheid. Vervolgens is het gebruik van uraniumhexafluoride bij de scheiding van uraanisotopen, samen met een toename van commerciële organische verbindingen van het element, waardoor het een chemische stof die aanzienlijke voordelen brengt.

overwicht

De fluorbevattende vloeispaat (fluoriet _CaF2) eeuwenlang gebruikt als een flux (reinigingsmiddel) in metallurgische processen. Mineral later bleek een bron van een element, die ook werd genoemd Fluor. Kleurloze transparante kristallen fluoriet onder belichting een blauwachtige tint. Deze eigenschap is bekend als fluorescentie.

Fluor - een element dat in de natuur alleen in de vorm van verbindingen daarvan, met uitzondering van zeer kleine hoeveelheden vrij element in de vloeispaat, radium bestraald. De inhoud van het element in de aardkorst is ongeveer 0,065%. De basis fluoride mineralen vloeispaat, cryoliet _(Na3 AlF _6), fluorapatiet _(Ca5 [PO _{4] 3} [F, Cl]), topaas (Al ₂ SiO ₄ [F, OH] ₂₎ en Lepidoliet.

Fysische en chemische eigenschappen van fluor

Bij kamertemperatuur fluorgas is een lichtgeel met een irriterende geur. Inademing van de gevaarlijk. Na afkoeling werd het een gele vloeistof. Er is slechts één stabiele isotoop van het chemische element - fluor-19.

De eerste ionisatie-energie van het halogeen erg hoog (402 kcal / mol), die standaard warmte kation formatie F ⁺ 420 kcal / mol.

De kleine afmeting van het element van het atoom is geschikt de betrekkelijk ruim rond het centrale atoom om een aantal stabiele complexen vormen, bijvoorbeeld hexafluorsilicaat (SiF ₆₎ ^2- geksaftoralyuminata en (AlF ₆₎ ^3-. Fluor - een element dat de sterkste oxiderende eigenschappen heeft. Geen enkele andere stof is niet geoxideerd fluorideanion, verandert het in een vrij element, en om deze reden het item zit niet in een vrije staat in de natuur. Deze eigenschap van fluor voor meer dan 150 jaar oud zijn niet toegestaan om het te krijgen door een chemische methode. Dit was alleen mogelijk door gebruik van elektrolyse. Niettemin, in 1986 de Amerikaanse chemicus Karl Krayst gezegd over de eerste "chemische" getting fluoride. Hij gebruikte _K2 MNF _{6 en} antimoonpentafluoride _(SbF5), die kan worden verkregen uit de HF oplossing.

Fluor: valentie en oxidatietoestand

De buitenste schil bevat een ongepaard elektron halogenen. Daarom is de valentie van fluor in de verbindingen gelijk aan één is. Echter, VIIa groepselement atomen het aantal elektronen te verhogen om de valentie van 7. Maximum fluor en zijn oxydatietoestand gelijk aan -1. Element niet in staat zijn valentie verlengen, aangezien atom offline d-orbitaal. Andere halogeenvrije dankzij de aanwezigheid kan een valentie van ten hoogste 7 zijn.

Hoge oxidatiecapaciteit element laat toe om de hoogst mogelijke oxidatietoestand van andere elementen te bereiken. Fluor (valentie I) kan een verbinding, die niet bestaat, noch op enige andere halogenide vormen: difluoride silver (AgF _2), kobalt trifluoride (CoF ₃₎ heptafluoride rhenium (REF ₇₎ pentafluoride broom (BrF ₅₎ en joodheptafluoride (IF _7).

verbindingen

Formule fluor _(F2) bestaat uit twee atomen van een element. Hij kan in combinatie met alle andere elementen behalve helium en neon voeren, ionische of covalente fluoriden te vormen. Sommige metalen zoals nikkel, snel bedekt met een laag uit halogeen, waardoor verdere communicatie met het metaalelement. Wat droge metalen zoals staal, koper, aluminium of Monel (66% nikkel en 31,5% koperlegering) reageert niet bij gewone temperatuur met fluor. Werken met het element bij temperaturen tot 600 ° C geschikt monel; Gesinterd alumina stabiel tot 700 ° C

Fluorocarbon oliën zijn het meest geschikt smeermiddelen. Element reageert heftig met organische stoffen (bijvoorbeeld rubber, hout en textiel) zodanig geregeld fluorering van organische verbindingen elementair fluor alleen als speciale voorzorgsmaatregelen te nemen.

productie

Fluoriet is de belangrijkste bron van fluoride. Bij de productie van waterstoffluoride (HF) wordt gedestilleerd uit poedervormig vloeispaat met geconcentreerd zwavelzuur in een lead eenheid of gietijzer. Tijdens de destillatie gevormde calciumsulfaat (CaSO _4), onoplosbaar in HF. Waterstoffluoride wordt in voldoende watervrije toestand verkregen door gefractioneerde destillatie in koperen of stalen vaten en opgeslagen in stalen cilinders. Gemeenschappelijke onzuiverheden in commerciële waterstoffluoride zwaveligzuur en zwavelzuur en fluorokiezelzuur _(H2 SiF ₆₎ gevormd als gevolg van de aanwezigheid van silica in de vloeispaat. Sporen vocht kan worden verwijderd door elektrolyse met behulp platina-elektroden, de behandeling met elementaire fluor of opslag van een sterke Lewiszuren (MF _5, waarbij M - metaal), die een zout vormen _(CH3 O) ⁺ (MF ₆₎ ^-: _H2 O + _SbF5 + HF → _(CH3 O) ⁺ _(SbF6) ^-.

Waterstoffluoride gebruikt bij de bereiding van een groot aantal industriële organische en anorganische fluorverbindingen, bijvoorbeeld natriyftoridalyuminiya _(Na3 AlF ₆₎ wordt toegepast als elektrolyt in het smelten van aluminiummetaal. Een oplossing van waterstoffluoride gas in het water wordt gezegd dat fluorwaterstofzuur, een grote hoeveelheid metaal die gebruikt wordt voor het reinigen en polijsten van glas of verlenen troebeling zijn etsen.

Bereiding van celvrij door elektrolytische werkwijzen in afwezigheid van water. Ze zijn meestal in de vorm van kaliumfluoride smelt elektrolyse van waterstoffluoride (in een verhouding van 2,5-5 1) bij temperaturen van 30-70, 80-120 of 250 ° C Tijdens het proces waterstoffluoride inhoud in het elektrolyt afneemt en de smelttemperatuur stijgt. Daarom is het noodzakelijk dat de toevoeging plaatsvond continu. In de hoge temperatuur elektrolytkamer wordt vervangen wanneer de temperatuur 300 ° C Fluor kan veilig onder druk bewaard in een roestvrij stalen cilinders, indien de cilinderklep vrij van sporen van organische stoffen.

het gebruik van

Element kunnen verschillende fluoride produceren zoals chloortrifluoride (CLF _3), zwavelhexafluoride _(SF6) of kobalt trifluoride (CoF _3). Chloorverbindingen en kobalt zijn belangrijke fluoreringsmiddel van organische verbindingen. (Met gepaste voorzorgsmaatregelen direct fluor kunnen worden gebruikt voor dit doel). Zwavelhexafluoride wordt gebruikt als een gasvormig diëlektricum.

Het elementair fluor verdund met stikstof vaak reageert met koolwaterstoffen tot de overeenkomstige fluorkoolstoffen waarin een deel of alle waterstofatomen vervangen door halogeen vormen. De verkregen verbindingen worden in het algemeen gekenmerkt door een hoge stabiliteit, chemische inertheid, een hoge elektrische weerstand, en andere waardevolle fysische en chemische eigenschappen.

Fluorering kan ook door behandeling van organische verbindingen met cobalt trifluoride (CoF ₃₎ elektrolyse of oplossingen daarvan in watervrij waterstoffluoride. Bruikbare kunststof met niet-klevende eigenschappen, zoals polytetrafluorethyleen _{[(CF2 CF2) x],} commercieel bekend als Teflon, vervaardigd uit onverzadigde gefluoreerde koolwaterstoffen.

Organische verbindingen die chloor, broom of jood, gefluoreerd stoffen zoals dichloordifluormethaan _{(Cl2 CF2)} koelmiddel, die veelal wordt gebruikt in huishoudelijke koelkasten en airconditioners produceren. Aangezien chloorfluorkoolstoffen, zoals dichloordifluormethaan, spelen een actieve rol in de afbraak van de ozonlaag en de productie en het gebruik beperkt was, en nu de voorkeur koelmiddel bevattende fluorkoolwaterstoffen.

Het element wordt ook gebruikt voor het produceren van uraniumhexafluoride _(UF6) van de gasdiffusie scheidingsproces van uranium-235 van uranium-238 bij de vervaardiging van splijtstof. Waterstoffluoride en boortrifluoride _(BF3) worden op industriële schaal, omdat ze goede katalysatoren voor alkyleringsreacties gebruikt om vele organische verbindingen te bereiden. Natriumfluoride wordt gewoonlijk toegevoegd aan het drinkwater met het oog op het voorkomen van tandcariës bij kinderen te verminderen. In de afgelopen jaren, de belangrijkste toepassing van verworven fluoride in de farmaceutische en agrarische gebieden. Selectieve substitutie van fluor drastisch veranderen de biologische eigenschappen van stoffen.

analyse van

Het is moeilijk om nauwkeurig de hoeveelheid halogeenverbindingen. Vrije fluoride, die gelijk is aan de valentie van 1 is, kan deze worden gedetecteerd door oxidatie van kwik Hg + _F2 → HGF _{2 en} meet de gewichtstoename kwik en de volumeverandering van het gas. De belangrijkste kwalitatieve test op de aanwezigheid van ionen van het element:

• selectie van waterstoffluoride onder invloed van zwavelzuur,
• vorming van een neerslag van calciumfluoride door toevoeging van calciumchloride-oplossing,
• vergeling tetraoxide oplossing van titaan (TiO ₄₎ en waterstofperoxide in zwavelzuur.

Kwantitatieve analyse methoden:

• precipitatie van calcium fluoride in aanwezigheid van natriumcarbonaat en slibbehandeling met azijnzuur,
• afzetten leiding chloorfluoride door toevoeging van natriumchloride en loodnitraat,
• titratie (bepaling van de concentratie van opgeloste stof) met een oplossing van thoriumnitraat (Th [NO _{3] 4)} met natrium alizarinsulfonate als indicator: Th _{(NO3) 4+} 4KF ↔ THF ₄ + _{3 4KNO.}

Covalent gebonden fluor (valentie I), zoals fluorkoolstoffen analyseren ingewikkelder. Dit is een verbinding met metallisch natrium, gevolgd door analyse van de F ^- ionen zoals hierboven beschreven.

elementeigenschappen

Tot slot geven we enkele eigenschappen van fluor:

• Atoomnummer: 9.
• Atomic gewicht: 18,9984.
• Mogelijke fluor waardigheid: 1.
• Smeltpunt: -219,62 ° C.
• Kookpunt: -188 ° C
• Dichtheid (1 atmosfeer, 0 ° C): 1,696 g / l.
• Elektronische fluor formule: 1s 2s ^{2 2 5} _2p.