Fluor elemento: propiedades de Valencia característicos

Flr (F) - o máis reactivo elemento e grupo halóxeno máis fácil 17 (VII-A) da táboa periódica. Isto flúor, debido á súa capacidade para atraer electróns (o elemento máis electronegativo) eo tamaño pequeno dos seus átomos.

Historia do descubrimento

O mineral que contén flúor Fluorite foi descrita en 1529 por un médico e mineralogist alemán Georgiem Agrikoloy. É probable que o ácido fluorhídrico foi obtido por primeira vez o descoñecido vidreiro Inglés 1720 GA 1771 no químico sueco Carl Wilhelm Scheele obtido ácido fluorhídrico en bruto baixo calefacción Fluorite con ácido sulfúrico concentrado nunha retorta de vidro, o que en gran parte corroídos baixo a acción do produto resultante . Polo tanto, en experiencias posteriores, os vasos son feitos de metal. Case ácido anhidro foi obtido en 1809 ano, dous anos máis tarde, o físico francés André-Marie Ampère asumido que este composto de hidróxeno cun elemento descoñecido, cloro análogo, para o cal é proposto o nome do φθόριος Fluor grego, «perturbación». Espatoflúor virou fluoruro de calcio.

A liberación de flúor foi un dos principais problemas non resoltos da química inorgánica ata 1886, cando o químico francés Anri Muassan era o elemento por electrólise de solución de fluoridrato potásico en fluoruro de hidróxeno. Por iso, en 1906, recibiu o Premio Nobel. A dificultade para xestionar este elemento e propiedades tóxicas contribuíu progreso lento flúor no campo da química deste elemento. Ata a Segunda Guerra Mundial, foi unha curiosidade de laboratorio. Logo, con todo, o uso de hexafluoruro de uranio na separación de isótopos de uranio, xunto cun aumento na comerciais compostos orgánicos do elemento, facendo-o un produto químico que trae beneficios significativos.

predominio

A Fluorite conteñen fluor (Fluorite, CAF ₂₎ durante séculos foron utilizados como un fluxo (axente de limpeza) en procesos metalúrxicos. Mineral máis tarde demostrou ser unha fonte de un elemento, que tamén foi nomeado flúor. Incoloros cristais de fluorita transparentes baixo iluminación ten un ton azulado. Esta propiedade é coñecida como fluorescencia.

Fluor - un elemento que se produce na natureza só baixo a forma dos seus compostos, agás para cantidades moi pequenas de elemento libre no Fluorite, radio exposta á radiación. O contido do elemento na codia da Terra é duns 0,065%. Os minerais de fluoruro básicos son Fluorite, criolite (Na ₃ ALF _6), fluorapatite (Ca _{5 [PO4] 3} [F, Cl]), topacio (Al ₂ SiO ₄ [F, OH] ₂₎ e lepidolita.

As propiedades físicas e químicas de flúor

Á temperatura ambiente, o gas de flúor é un amarelo pálido con un olor irritante. Inhalación do seu perigoso. Despois arrefecimento, tornouse un líquido amarelo. Só hai un isótopo estable do elemento - f luoro-19.

A primeira enerxía de ionización do haloxenan é moi alta (402 kcal / mol), que é un catião de formación de calor estándar ^F 420 kcal / mol.

O pequeno tamaño do elemento do átomo pode acomodar a cantidade relativamente grande en torno do átomo central para formar unha pluralidade de complexos estables, por exemplo, hexafluorossilicato (Sif ₆₎ ^2- geksaftoralyuminata e (ALF ₆₎ ^3-. Fluor - un elemento que ten as propiedades máis fortes oxidantes. Ningunha outra substancia non é oxidado ânion fluoruro, que se transforma en un elemento libre, e por este motivo o elemento non está nun estado libre na natureza. Esta característica de flúor por máis de 150 anos de idade non están autorizados a facelo por calquera método químico. Isto só foi posible a través do uso de electrólise. Con todo, en 1986, o químico americano Karl Krayst dixo sobre o primeiro "química" obtendo flúor. Usou-se K ₂ MNF _6, e pentafluoreto de antimonio (SbF _5), que pode ser obtido a partir da solución de HF.

Fluor: estado de Valencia e oxidación

O invólucro exterior contén un halóxenos de electróns desemparelhados. É por iso que a Valencia de flúor nos compostos é igual a un. Con todo, VIIa átomos elemento grupo pode aumentar o número de electróns para a Valencia de 7. flúor máxima eo seu estado de oxidación igual a -1. Elemento non é capaz de estender a súa capa de valencia, xa que fóra de liña átomo de D-orbital. Outros grazas exentos de halóxeno a súa presenza pode ser unha Valencia de ata 7.

Alta capacidade de oxidación elemento permite conseguir o máis alto posible estado de oxidación de outros elementos. Fluor (Valencia I) pode formar un composto, que non existe nin en calquera outro halogeneto de: prata difluoreto (AGF _2), cobalto trifluoreto de (COF ₃₎ heptafluoride renio (ref ₇₎ pentafluoreto de bromo (BRF ₅₎ e heptafluoride iodo (SE _7).

conexións

Fórmula Flr (F ₂₎ está formado por dous átomos dun elemento. Pode poñerse en conexión con todos os demais elementos, agás helio e neon, para formar fluoruros iónicos ou covalentes. Algúns metais como o níquel, rapidamente cubertos por unha capa de haloxenan, impedindo aínda máis a comunicación co elemento de metal. Algúns metais non secas, tales como aceiro suave, cobre, aluminio, ou Monel (66% de níquel e 31,5% de aliaxe de cobre) non reaccionan a temperaturas normais con flúor. Para traballar co elemento a temperaturas de ata 600 ° C e Monel axeitado; alúmina sinterizada é estable ata 700 º C.

aceites de fluorocarbonetos son lubricantes máis axeitadas. Elemento reacciona violentamente con materiais orgánicos (por exemplo, goma, madeira e téxtiles) de fluoração de xeito controlado de compostos orgánicos flúor elemental só é posible cando a toma de precaucións especiais.

produción

Espatoflúor é a principal fonte de fluoruro. Na produción de fluoruro de hidróxeno (HF) é destilado a partir de fluorspar en po con ácido sulfúrico concentrado, nunha unidade de chumbo ou ferro fundido. Durante a destilación formado sulfato de calcio _(CaSO4), é insoluble en HF. O fluoruro de hidróxeno é obtida, no estado suficientemente anhidro por destilación fraccionada en vasos de cobre ou de aceiro e almacenado en botellas de aceiro. As impurezas comúns no fluoruro de hidróxeno comercial son ácido sulfuroso e sulfúrico e ácido fluorossilícico (H ₂ Sif ₆₎ formados debido á presenza da sílice na Fluorite. Vestixios de humidade pode ser eliminada por electrólise usando electrodos de platino, por tratamento con flúor elemental ou almacenamento ao longo dun ácido de Lewis máis forte (MF _5, no que M - metálicos) que pode formar sales _(H3O) ⁺ (MF ₆₎ ^-: H ₂ O + _SbF5 + HF → _(H3O) ⁺ (SbF ₆₎ ^-.

O fluoruro de hidróxeno utilizado na preparación dunha variedade de compostos orgánicos e inorgánicos de fluor industriais, por exemplo, natriyftoridalyuminiya (Na ₃ ALF ₆₎ é empregada como electrólito na fundición de metal de aluminio. Unha solución de gas de fluoruro de hidróxeno en auga dise ácido fluorhídrico, unha gran cantidade de metal que se emprega para a limpeza e pulido de vidro ou transmitir néboa a limpeza.

Preparación de célula libre, utilizando procedementos electrolíticos en ausencia de auga. Normalmente, están en forma de fluoruro de potasio derreter electrólise de fluoruro de hidróxeno (na razón de 2,5-5 para 1) a temperaturas de 30-70, 80-120 ou 250 ° C. Durante o proceso o contido en fluoruro de hidróxeno diminúe electrólitos e as subidas de punto de fusión. Polo tanto, é necesario que a súa incorporación produciuse de forma continua. Na cámara de alta temperatura do electrólito substitúese cando a temperatura supera os 300 º C. Flúor pode ser almacenada con seguridade a presión nun cilindro de aceiro inoxidable, a chave de cilindro libre de restos de substancias orgánicas.

o uso de

Elemento emprégase para producir unha variedade de fluoruro, como trifluoreto de cloro (CLF _3), hexafluoruro de xofre (SF ₆₎ ou trifluoreto de cobalto (COF _3). Os compostos de cloro e cobalto son axentes de fluoração importantes de compostos orgánicos. (Con precaucións apropiadas directamente flúor pode ser usado para este propósito). hexafluoruro de xofre é utilizado como un dieléctrico gasoso.

O elemento flúor diluído con nitróxeno é frecuentemente reacciona con hidrocarburos para formar os correspondentes fluorocarbonetos en que unha parte ou todo o hidróxeno é substituído por halóxeno. Os compostos resultantes son xeralmente caracterizados por unha elevada estabilidade, inercia química, resistencia eléctrica elevada, así como outras propiedades físicas e químicas valiosa.

A fluoração tamén pode ser feito por tratamento de compostos orgánicos de trifluoreto de cobalto (COF ₃₎ electrólise ou solucións destes en fluoruro de hidróxeno anhidro. plásticos útiles con propiedades anti-adherentes, tales como o politetrafluoroetileno [(CF ₂ CF _{2) x],} coñecido comercialmente como teflon, producidos a partir de hidrocarburos fluorados insaturados.

compostos orgánicos que conteñen cloro, bromo ou iodo, é fluorado para producir substancias tales como diclorodifluorometano (Cl ₂ CF ₂₎ do refrixerante, que é amplamente utilizado en refrixeradores domésticos e sistemas de aire acondicionado. Xa que os clorofluorocarbonetos como diclorodifluorometano, desempeñan un papel activo na destrución da capa de ozono ea súa produción e uso era restrinxido, e agora o refrixerante preferido contén hidrofluorocarbonetos.

O elemento tamén é utilizado para a produción de hexafluoruro de uranio (UF ₆₎ utilizado no proceso de difusión gasosa de separar uranio-235 dende uranio-238 na fabricación de combustible nuclear. fluoruro de hidróxeno e trifluoreto de boro _(BF3) son producidos en escala industrial, xa que son bos catalizadores para reaccións de alquilación utilizados para preparar moitos compostos orgánicos. O fluoruro de sodio é xeralmente engadido á auga de beber, a fin de reducir a incidencia de caries dentais en nenos. Nos últimos anos, a aplicación máis importante de flúor adquirida na industria farmacéutica e campos agrícolas. substitución selectiva de flúor cambiar drasticamente as propiedades biolóxicas das substancias.

análise de

É difícil determinar con precisión a cantidade de compostos de halóxeno. fluoruro libre, que é igual á Valencia de 1, que pode ser detectada por oxidación do mercurio Hg + F ₂ → HGF _2, e medindo o aumento en peso de mercurio ea variación do volume do gas. Os principais probas cualitativos para a presenza de ións do elemento son:

• selección de fluoruro de hidróxeno baixo a acción de ácido sulfúrico,
• formación dun precipitado de fluoruro de calcio por adición de solución de cloruro de calcio,
• solución amarela decoloración tetraóxido de titanio (tío ₄₎ e peróxido de hidróxeno en ácido sulfúrico.

métodos de análise cuantitativa:

• precipitación de fluoruro de calcio en presenza de carbonato de sodio e tratamento de lodos mediante ácido acético,
• depositar clorof chumbo engadindo cloruro de sodio e nitrato de chumbo,
• titulación (determinación da concentración de substancia disolta) cunha solución de nitrato de torio (Th _{[NO3] 4)} utilizando alizarinsulfonate sódico como indicador: Th _{(NO3) 4} + 4KF ↔ THF ₄ + 4KNO _3.

flúor conectado de forma covalente (Valencia I), tales como f luorocarbonetos para analizar máis complicado. Isto require unha conexión co sodio metálico, seguido pola análise do F ^- ións, como descrito anteriormente.

propiedades do elemento

Finalmente que presentan algunhas propiedades de flúor:

• Número atómico: 9.
• peso atómico: 18,9984.
• Posible flúor Valencia: 1.
• Punto de fusión: -219,62 ° C
• Punto de ebulición: -188 º C.
• Densidade (1 atm, 0 ° C): 1696 g / l.
• fórmula flúor electrónica: 1s 2s ^{2 2 5} _2p.