Chemický prvek fluor: valenční vlastnosti charakteristické

Fluor (F) - nejvíce reaktivní chemický prvek a nejjednodušší halogenová skupina 17 (Vila) periodické tabulky. Tato charakteristika fluoru kvůli jeho schopnosti přitahovat elektrony (nejvíce elektronegativní prvek) a malé velikosti svých atomů.

Historie objevu

Fluor obsahující minerální fluorit byl popsán v roce 1529 německý lékař a mineralog Georgiem Agrikoloy. Je pravděpodobné, že kyseliny fluorovodíkové se nejprve získá v neznámém anglickém skláře 1720 GA 1771 ve švédském chemik Carl Wilhelm Scheele získané surové kyseliny fluorovodíkové při zahřívání fluoritu s koncentrovanou kyselinou sírovou ve skleněné retortě, která do značné míry zkorodovaný působením výsledného produktu , Proto v dalších pokusech, nádoby jsou vyrobeny z kovu. Téměř Kyselina se získá 1809 rok, dva roky později francouzský fyzik André-Marie Ampère Předpokládá se, že tento vodík sloučenina s neznámým elementem, analogický chloru, pro které se navrhuje jméno z řeckého fluor φθόριος, «porucha». Fluorit obrátila fluorid vápenatý.

Fluorid vydání bylo jedním z hlavních nevyřešených problémů anorganické chemie až do roku 1886, kdy francouzský chemik Anri Muassan byl prvek elektrolýzou roztoku hydrofluoridu draselného v fluorovodíku. Pro ni v roce 1906 získal Nobelovu cenu. Obtíže při jednání s tímto prvkem a toxickými vlastnostmi přispěl fluoru pomalý pokrok v oblasti chemie tohoto prvku. Až do druhé světové války působil jako laboratoř zvědavost. Potom se však, že použití hexafluoridu uranu v separaci izotopů uranu, spolu se zvýšením obchodních organických sloučenin prvku, což je chemická látka, která přináší významné výhody.

převládání

Fluorované fluorit (kazivec, _CaF2) po celá staletí byly použity jako toku (čisticího prostředku) v metalurgických procesech. Minerální později se ukázal jako zdroj prvku, který byl také jmenoval Fluor. Bezbarvé průhledné fluorit krystaly pod osvětlením mají modravý nádech. Tato vlastnost se označuje jako fluorescence.

Fluor - prvek, který se v přírodě vyskytuje pouze ve formě svých sloučenin, s výjimkou velmi malých množství volný element v kazivce, radia vystaveny záření. Obsah prvku v zemské kůře je asi 0,065%. Základní fluoridů minerály jsou fluorit, kryolit (Na ₃ AlF _6), fluorapatit (Ca ₅ [PO _{4] 3} [F, Cl]), Topaz (Al ₂ SiO ₄ [F, OH] ₂₎ a lepidolith.

Fyzikální a chemické vlastnosti fluoru

Při pokojové teplotě, fluor plyn je světle žlutá s dráždivou zápachu. Vdechování jeho nebezpečné. Po ochlazení se stala žlutá kapalina. Existuje pouze jeden stabilní izotop chemického prvku - fluor-19.

První ionizační energie halogenu je velmi vysoká (402 kcal / mol), což je standardní tvorba tepla kation F ⁺ 420 kcal / mol.

Malá velikost prvku atomu pojme své relativně velké množství kolem centrálního atomu pro vytvoření množství stabilních komplexů, například, hexafluorkřemičitan (SIF ₆₎ ^2- geksaftoralyuminata a (AlF ₆₎ ^3-. Fluor - prvek, který má nejsilnější oxidační vlastnosti. Žádná jiná látka není oxiduje fluoridový anion, to promění volný element, a proto položka není ve volném stavu v přírodě. Tato charakteristika fluoru pro více než 150 let se nesmí dostat libovolným chemickým způsobem. To bylo možné jen pomocí elektrolýzy. Nicméně, v roce 1986 americký chemik Karl Krayst řekl o první „chemický“ Získání fluorid. Použil K ₂ MNF _{6 a} fluorid antimoničný (SBF _5), kterou lze získat z roztoku HF.

Fluor: valenční a oxidační

Vnější plášť obsahuje nepárový elektron halogeny. To je důvod, proč mocenství fluoru ve sloučeninách je roven jedné. Nicméně, VIIa atomy skupina prvek může zvýšit počet elektronů mocenství 7. Maximální fluoru a jeho oxidačního stavu se rovná 1. Prvek není schopen rozšířit svou valenční slupku, protože atom v režimu offline d-orbitalu. Další bezhalogenové díky své přítomnosti může být valenční až 7.

Vysoká oxidační kapacita prvek umožňuje, aby se dosáhlo co nejvyššího oxidačního stavu ostatních prvků. Fluor (valence I) za vzniku sloučeniny, která neexistuje ani žádným jiným halogenidem: difluorid stříbra (AGF _2), kobaltu trifluorid (CoF ₃₎ heptafluoride rhenia (odkaz _7), fluorid bromem (Rámec ₅₎ a fluorid jodistý (IF _7).

připojení

Vzorec fluor (F ₂₎ se skládá ze dvou atomů prvku. Může vstoupit do souvislosti se všemi ostatními prvky kromě helia a neonu, tvořit iontové nebo kovalentní fluoridy. Některé kovy, jako například nikl, rychle pokryta vrstvou z halogenem, aby se zabránilo dalšímu komunikaci s kovovým prvkem. Některé suché kovy, jako je měkká ocel, měď, hliník, nebo Monel (66% niklu a 31,5% slitiny mědi) nereaguje při běžných teplotách s fluorem. Pro práci s prvkem při teplotách až do 600 ° C je vhodná Monel; Slinutý kysličník hlinitý je stabilní až do 700 ° C.

Fluorované uhlovodíkové oleje jsou nejvhodnější maziva. Prvek prudce reaguje s organickými materiály (např., Guma, dřevo a textilie), aby kontrolované fluoraci organických sloučenin, elementární fluor jen možné, když se vezme zvláštní bezpečnostní opatření.

výroba

Fluorit je hlavním zdrojem fluoridu. Při výrobě fluorovodíku (HF) je destilován z práškového kazivce s koncentrovanou kyselinou sírovou v olověné jednotce nebo litiny. Během destilace vytvořen síran vápenatý (CaSO _4), je nerozpustný v HF. Fluorovodík se získá v dostatečně bezvodém stavu frakční destilací v měděných nebo ocelových nádob a uloží do ocelových lahví. Běžné nečistoty v komerční fluorovodíku jsou sirný a kyseliny sírové a kyseliny fluorokřemičité (H ₂ SiF ₆₎ vytvořený v důsledku přítomnosti oxidu křemičitého v kazivce. Stopy vlhkosti může být odstraněna elektrolýzou pomocí platinových elektrod reakcí s elementárním fluorem, nebo skladování více než silnější Lewisovy kyseliny (MF _5, vyznačující se tím, M - kov), které mohou tvořit soli (H ₃ O) ⁺ (MF ₆₎ ^-: H ₂ O + SbF ₅ + HF → (H ₃ O) ⁺ (SbF ₆₎ ^-.

Fluorovodík použitý při přípravě různých průmyslových organických a anorganických sloučenin fluoru, např., Natriyftoridalyuminiya (Na ₃ AlF ₆₎ se použije jako elektrolyt v tavení kovového hliníku. Roztok plynným fluorovodíkem ve vodě se říká, že je kyselina fluorovodíková, velké množství kovu, který se používá pro čištění a pro leštění skla nebo předávání zákalu jeho leptání.

Příprava buněk bez pomocí elektrolytické postupy, v nepřítomnosti vody. Obvykle jsou ve formě fluoridu draselného při teplotě v rozmezí 30-70, 80-120 nebo 250 ° C roztavit elektrolýzu fluorovodíku (v poměru 2,5 až 5 na 1) Během procesu se obsah fluorovodíku klesá elektrolytů a teplotě tání tyčí. Z tohoto důvodu je nutné, aby její přidávání se konala nepřetržitě. Při vysoké teplotě se elektrolyt komora nahrazen, když teplota překročí 300 ° C Fluor může být bezpečně uloženy pod tlakem za válců z nerezové oceli, je-li ventil láhve bez stopových množství organických látek.

Použití

Prvek se používá k výrobě různých fluoridu, jako je chlor-trifluorid (CLF _3), fluorid sírový _(SF6), nebo kobaltu trifluorid (COF _3). Sloučeniny chloru a kobalt jsou důležitými fluorační činidla organických sloučenin. (S odpovídajícími opatřeními přímo fluor mohou být použity pro tento účel). Fluorid sírový se používá jako plynné dielektrikum.

Elementární fluor zředěný dusíkem je často reaguje s uhlovodíky za vzniku odpovídajících fluorovaných uhlovodíků, ve kterých je část nebo celý vodíku nahrazen halogenem. Výsledné sloučeniny se obecně vyznačují vysokou stabilitou, chemickou inertnost, vysoký elektrický odpor, jakož i další cenné fyzikální a chemické vlastnosti.

Fluorace může být také provedena působením organických sloučenin kobaltu boritého (CoF ₃₎ elektrolýza nebo jejich roztoky v bezvodém fluorovodíku. Vhodné plasty s vlastnostmi nepřilnavých, jako je například polytetrafluorethylen [(CF _{2CF 2) X],} známý pod obchodním názvem teflon, které jsou vyrobeny z nenasycených fluorované uhlovodíky.

Organické sloučeniny obsahující chlor, brom nebo jod, je fluorovaný vyrobit látky, jako je dichlordifluormethan (CL _{2CF 2)} chladiva, který je široce používán v domácích chladničkách a klimatizačních zařízení. Vzhledem k tomu, chlorfluorované uhlovodíky, jako je například dichlordifluormethan, hrát aktivní roli v úbytku ozonové vrstvy a jejich výroba a použití bylo omezeno, a nyní přednostní chladivo, obsahující částečně fluorovaných uhlovodíků.

Prvek se používá také pro výrobu hexafluoridu uranu (UF ₆₎ používané v plynové difuzní proces separace uranu-235 od uranu-238 pro výrobu jaderného paliva. Fluorovodík a fluorid boritý _(BF3), jsou vyráběny v průmyslovém měřítku, protože jsou dobré katalyzátory pro alkylačními reakcemi používaných pro přípravu mnoha organických sloučenin. fluorid sodný se obvykle přidává do pitné vody s cílem snížit výskyt zubního kazu u dětí. V posledních letech je nejdůležitější aplikace získaných fluoridu ve farmaceutickém a zemědělských oblastech. Selektivní substituce fluorem dramaticky změnit biologické vlastnosti látek.

analýza

Je obtížné přesně určit množství halogenu sloučenin. Volný fluorid, který se rovná mocenství 1, může být detekován pomocí oxidace rtuti Hg + F ₂ → HGF _2, a měřením nárůstu hmotnosti rtuti a změnu objemu plynu. Hlavní kvalitativní testy na přítomnost iontů prvku jsou:

• výběr fluorovodíku působením kyseliny sírové,
• tvorba sraženiny fluoridu vápenatého přidáním roztoku chloridu vápenatého,
• žlutý roztok zabarvení osmičelý titanu (TiO ₄₎ a peroxid vodíku v kyselině sírové.

Kvantitativní analytické metody:

• srážení fluorid vápenatý v přítomnosti uhličitanu sodného a zpracování kalu za použití kyseliny octové,
• ukládání olova chlorofluoride přidáním chloridu sodného a dusičnanu olovnatého,
• titrace (stanovení koncentrace rozpuštěné látky), s roztokem dusičnanu thoria (Th [NO _{3] 4)} za použití alizarinsulfonate sodný jako indikátor: Th (NO _{3) 4} + 4KF ↔ THF ₄ + 4KNO _3.

Kovalentně vázané fluoru (valence I), jako jsou fluorované uhlovodíky analyzovat složitější. To vyžaduje spojení s kovovým sodíkem, následované analýzou F ^- ionty, jak je popsáno výše.

vlastnosti elementu

Nakonec jsme představit některé vlastnosti fluoru:

• Atomové číslo: 9.
• Atomová hmotnost: 18,9984.
• Možné fluor valenční: 1.
• Teplota tání: -219,62 ° C
• Bod varu: -188 ° C
• Hustota (1 atm, 0 ° C): 1696 g / l.
• Elektronický fluor vzorec: 1s 2s ^{2 2 5} _2p.