Formado, Malĉefa eduko kaj lernejoj
Kemia elemento fluoro: valencia ecoj karakterizaj
Fluoro (F) - la plej reakciaj kemia elemento kaj plej facila halogena grupo 17 (VIIa) de la perioda tabelo. Ĉi fluoro karakteriza pro ĝia kapablo altiri elektronojn (la plej elektronegativa elemento) kaj la malgranda grandeco de liaj atomoj.
Historio de malkovro
La fluoro-enhavantaj minerala fluorspar estis priskribita en 1529 fare de germana kuracisto kaj mineralogo Georgiem Agrikoloy. Verŝajne fluorhídrico acido estis unue akiris en la nekonata angla glassmaker 1720 GA 1771 en la sveda kemiisto Carl Wilhelm Scheele akiris kruda fluorhídrico acido sub hejtado fluorspar kun koncentrita sulfata acido en glaso repliko, kiu plejparte korodita sub la ago de la produkto resultante . Sekve, en postaj eksperimentoj, vazoj estas faritaj el metalo. Preskaŭ anhidra acido estis akirita en 1809 jaro, du jaroj poste la franca fizikisto André-Marie Ampère supozis ke tiu hidrogeno komponaĵo kun nekonata elemento, analoga kloron, por kiu ĝi estas proponita la nomo de la greka fluoro φθόριος, «ĉesigo». Fluorspar turnis kalcio fluoro.
Fluoruro eldono estis unu el la plej gravaj nesolvitaj problemoj de neorganika kemio ĝis 1886, kiam la franca kemiisto Anri Muassan estis la elemento per elektrolizo de solvo de kalio hydrofluoride en hidrogeno fluoro. Ĉar en 1906, li ricevis la Nobel-premion. La malfacilaĵo en traktanta ĉi elemento kaj venenajn proprietojn kontribuis fluoro malrapida progreso en la kampo de kemio de ĉi tiu elemento. Supren ĝis la dua mondmilito li estis laboratorio scivolemo. Poste, tamen, la uzo de uranio hexafluoruro en la disiĝo de uranio izotopoj, krom pliigo en komerca organikaj komponaĵoj de la elemento, tial estas kemia kiu alportas signifa avantaĝojn.
prevalencia
La fluoro-enhavantaj fluorspar (fluorspar, CAF 2) dum jarcentoj estis uzita kiel fluo (purigado agento) en metalurgia procezoj. Mineral poste montriĝis fonto de elemento, kiu ankaŭ estis nomita Fluor. Senkolora travidebla fluorita kristaloj sub lumigado havas blueca nuanco. Tiu posedaĵo estas konata kiel fluorescencia.
Fluoro - elemento kiu okazas en naturo nur en la formo de liaj komponaĵoj, krom tre malgrandaj kvantoj de libera elemento en la fluorspar, radiumo malkovrita al radiado. La enhavo de la elemento en la krusto de la Tero estas ĉirkaŭ 0,065%. La baza fluoro mineraloj estas fluorspar, criolita (Na 3 Alf 6), fluorapatite (Ca 5 [PO 4] 3 [F, Cl]), Topazo (Al 2 SiO 4 [F, OH] 2) kaj lepidolite.
Fizikaj kaj kemiaj ecoj de fluoro
Al temperaturo medio, fluoro gaso estas palflava kun irritante odoro. Inhalación de lia danĝera. Sur malvarmigo ĝi fariĝis flava likvaĵo. Ekzistas nur unu stabila izotopo de la kemia elemento - fluoro-19.
La unua ionización energio de la halogena estas tre alta (402 kcal / mol), kiu estas norma varmego katjono formado F + 420 kcal / mol.
La malgranda grandeco de la elemento de la atomo povas akomodi iliajn relative granda kvanto ĉirkaŭ la centra atomo por formi pluralidad de stabilan kompleksoj, ekzemple, hexafluorosilicate (SIF 6) 2- geksaftoralyuminata kaj (ALF 6) 3-. Fluoro - elemento kiu havas la plej forta oksidiga ecoj. Neniu alia substanco ne oksidiĝas fluoro anjono, ĝi igas libera elemento, kaj tial la ero ne estas en libera stato en la naturo. Ĉi tiu karakterizaĵo de fluoro por pli ol 150 jaroj ne rajtas ricevi ĝin de iu ajn kemia metodo. Ĉi tio eblis nur helpe de elektrolizo. Tamen, en 1986 la usona kemiisto Karl Krayst diris pri la unua "kemia" ricevas fluoro. Li uzis K 2 MNF 6 kaj antimono pentafluoride (SBF 5), kiu povas esti akirita de la HF solvo.
Fluoro: valencia kaj oksidiĝa
La ekstera ŝelo enhavas neparaj elektrono halogenaj. Tial la valencia de fluoro en la komponaĵoj egalas unu. Tamen, VIIa grupo elemento atomoj povas pliigi la numero de elektronoj al la valenco de 7 Maksimuma fluoro kaj ĝia oksidiĝa egala al -1. Elemento ne povas etendi lian valenta ŝelo, ĉar ĝi atomon offline d-orbita. Aliaj halogena-liberaj danke al lia ĉeesto povas esti valencia de ĝis 7.
Alta oxidación kapablo elemento permesas atingi la plej alta ebla stato de oxidación de aliaj elementoj. Fluoro (valencia mi) povas formi komponaĵon, kiu ne ekzistas nek en ajna alia halide: difluoride arĝento (AGF 2), kobalto trifluoruro (Cof 3) heptafluoride renio (Ref 7) pentafluoride bromo (BrF 5) kaj jodo heptafluoride (SE 7).
ligojn
Formulo fluoro (F 2) konsistas el du atomoj de elemento. Ĝi povas, rilate al ĉiuj aliaj elementoj krom heliumo kaj neono, formi jona aŭ kovalentaj fluoruros. Iuj metaloj, kiel nikelo, rapide kovrita de mantelo de halogena, malhelpante la komunikadon kun la metalo elemento. Iuj seka metaloj kiel ekzemple milda ŝtalo, kupro, aluminio, aŭ Monel (nikelo 66% kaj 31.5% kupro alojo) ne reagas je ordinaraj temperaturoj kun fluoro. Labori kun la elemento en temperaturoj ĝis 600 ° C taŭgas Monel; Sintered alúmina estas stabila ĝis 700 ° C.
Fluorocarbon oleoj estas plej taŭga lubricantes. Element reagas perforte kun organikaj materialoj (ekz, kaŭĉuko, ligno kaj tekstilaj) tiel kontrolita fluorination de organikaj substancoj elementaj fluoro nur ebla kiam prenante speciala singardemon.
produktado
Fluorspar estas la ĉefa fonto de fluoro. En la produktado de hidrogeno fluoro (HF) distilas de pulvora fluorspar kun koncentrita sulfata acido en plumbo unuo aŭ gisfero. Dum la destilación formis kalcio sulfato (Kazo 4), estas nesolvebla en HF. La hidrogeno fluoro akiras en sufiĉe anhidra stato de destilación frakciita en kupro aŭ ŝtalo vazoj kaj stokita en ŝtalo cilindroj. Komuna malpuraĵoj en komercaj hidrogeno fluoro estas sulfurosos kaj sulfata acido kaj fluorosilicic acido (H 2 Sif 6) formis pro la ĉeesto de siliko en la fluorspar. Spuroj de malsekeco povas esti forigita per elektrolizo uzanta plateno elektrodojn per traktado kun elementaj fluoro, aŭ stokante super forta Lewis acido (MF 5, kiu M - metalo) kiu povas formi salojn (H 3 O) + (MF 6) -: H2 O + SBF 5 + HF → (H 3 O) + (SBF 6) -.
La hidrogeno fluoro uzita en la preparado de diversaj industriaj organikaj kaj neorganikaj fluoro komponaĵoj, ekz-e, natriyftoridalyuminiya (Na 3 Alf 6) estas utiligita kiel la elektrolito en la fundición de aluminio metalo. Solvo de hidrogeno fluoro gaso en la akvo laŭdire fluorhídrico acido, granda kvanto de metalo kiu estas uzita por purigado kaj polurante vitro aŭ aldonado nebuleto por lia akvaforto.
Preparado de ĉelo libera uzante elektroliza proceduroj en foresto de akvo. Kutime ili estas en la formo de kalio fluoro fandi elektrolizo de hidrogeno fluoro (en la rilatumo de 2.5-5 al 1) al temperaturoj de 30-70, 80-120 aŭ 250 ° C. Dum la procezo la hidrogeno fluoro enhavo en la electrolito malpliiĝas kaj la punkto de fandado levas. Sekve, estas necese, ke lia Krome okazis senĉese. En la alta temperaturo electrolito ĉambro estas anstataŭita kiam la temperaturo superas 300 ° C. Fluoro povas sekure stokita sub premo en neoksidebla ŝtalo cilindroj, se la cilindron valvo sen spuroj de organikaj substancoj.
la uzo de
Elemento estas uzata por produkti diversajn fluoro, kiel kloron trifluoruro (CLF 3), hexafluoruro de sulfuro (SF 6) aŭ kobalto trifluoruro (Cof 3). Kloro komponaĵoj kaj kobalto estas grava fluorinating agentoj de organikaj komponaĵoj. (Kun taŭgaj antaŭzorgoj rekte fluoro povas esti uzata por ĉi tiu celo). Hexafluoruro de sulfuro estas uzata kiel gasa dielektriko.
La elementaj fluoro diluita kun nitrogeno estas ofte reagas kun hidrokarbonoj por formi la respondajn fluorocarbons en kiu parto aŭ ĉiuj de la hidrogeno estas anstataŭita kun halogena. La rezultanta komponaĵoj ĝenerale karakterizita per alta stabileco, kemia inertecon, alta elektra rezisto, kaj ankaŭ aliajn valorajn fizikaj kaj kemiaj ecoj.
Fluorination povas ankaŭ esti farita de traktado de organikaj kombinaĵoj de kobalto trifluoruro (Cof 3) elektrolizo aŭ solvoj Sur anhidra hidrogeno fluoro. Utilaj plastoj kun ne-bastono propraĵoj, kiel polytetrafluoroethylene [(CF 2 CF 2) x], konata komerce kiel Teflon, produktitaj de saturitaj fluorinated hidrokarbonoj.
Organikaj kombinaĵoj enhavantaj kloro, bromo aŭ jodo, estas fluorinated produkti substancojn kiel ekzemple dichlorodifluoromethane (Cl 2 CF 2) refrigerante, kiu estas vaste uzata en domanaro fridujoj kaj aero condicionantes. Ekde chlorofluorocarbons, kiel dichlorodifluoromethane, ludi aktivan rolon en la elĉerpiĝo de la mantelo de ozono kaj ilia produktado kaj uzo estis limigita, kaj nun la preferata refrigerante enhavantaj hydrofluorocarbons.
La elemento estas uzata ankaŭ por produkti uranion hexafluoruro (UF 6) uzita en la disvastigo gaseosa procezo de disigante la 235 de uranio-238 en la fabrikado de nuklea fuelo. Hidrogeno fluoro kaj boro trifluoruro (BF 3) estas produktataj sur industria skalo, ĉar ili estas bonaj kataliziloj por alquilación reagoj uzita por prepari multaj organikaj kombinaĵoj. Natrio fluoro estas kutime aldonitaj al la trinkebla akvo por redukti la efikon de Kario en infanoj. En la lastaj jaroj, la plej grava apliko de akirita fluoro en la farmacia kaj agrikulturaj kampoj. Selective anstataŭigo de fluoro draste ŝanĝi la biologiaj proprietoj de substancoj.
analizo de
Estas malfacile precize determini la kvanton de la halogena komponaĵoj. Liberaj fluoro, kiu estas egala al la valencia de 1, ĝi povas esti detektita de oxidación de hidrargo Hg + F 2 → HgF 2, kaj mezurante la kresko de pezo de hidrargo kaj la volumo ŝanĝo de la gaso. La ĉefa kvalita testoj por la ĉeesto de jonoj de la elemento estas:
- elekto de hidrogeno fluoro sub la ago de sulfata acido,
- formado de precipitado de kalcio fluoro aldonante kalcio klorido solvo,
- flava decoloración tetraoxide solvo de titanio (TiO 4) kaj hidrogeno peróxido en sulfata acido.
Kvanta analizo metodoj:
- hasto de kalcio fluoro en la ĉeesto de natrio karbonaton kaj ŝlimon traktado uzante acida acético,
- deponi plumbo chlorofluoride aldonante natria klorido kaj nitrato de plumbo,
- taksado (determino de la koncentriĝo de solvita substanco) kun solvo de torio nitrato (Th [NE 3] 4) uzante natrio alizarinsulfonate kiel indikilo: Th (NE 3) 4 + 4KF ↔ THF 4 + 4KNO 3.
Kovalente ligitaj fluoro (valencia mi), kiel ekzemple fluorocarbons analizi pli komplika. Tio postulas ligon kun metala natrio, sekvita de analizo de la F - jonoj kiel priskribita supre.
elemento ecoj
Fine ni prezentas kelkajn ecojn de fluoro:
- Atomnumero 9.
- Atoma pezo: 18,9984.
- Eblaj fluoro valenco: 1.
- Frostopunkto: -219,62 ° C.
- Bolpunkto: -188 ° C.
- Denseco (1 atm, 0 ° C): 1.696 g / l.
- Elektronika fluoro formulo: 1s 2s 2 2 5 2p.
Similar articles
Trending Now