Chemical elemento fluorine: valence properties katangi

Fluorine (F) - ang pinaka-reactive chemical element at pinakamadaling halogen pangkat 17 (VIIa) ng periodic table. Ito fluorine katangi dahil sa kanyang kakayahan upang maakit ang mga electron (ang pinaka-elektronegatibo elemento) at ang maliit na sukat ng kanyang atoms.

Kasaysayan ng pagtuklas

Ang fluorine-naglalaman ng mineral fluorspar ay inilarawan sa 1529 sa pamamagitan ng Aleman manggagamot at mineralohista Georgiem Agrikoloy. Ito ay malamang na hydrofluoric acid ay unang nakuha sa hindi kilalang Ingles glassmaker 1720 GA 1771 sa Suweko botika Carl Wilhelm Scheele nakuha magaspang hydrofluoric acid sa ilalim ng heating fluorspar na may puro sulpuriko acid sa isang baso masakit na sagot, na kung saan higit sa lahat ay corroded sa ilalim ng pagkilos ng ang mga nagresultang produkto . Samakatuwid, sa kasunod na mga eksperimento, sasakyang-dagat ay gawa sa bakal. Halos walang tubig asido ay natamo sa 1809 taon, dalawang taon mamaya sa French pisisista André-Marie Ampère ipinapalagay na ang hydrogen compound na may isang hindi kilalang elemento, analogous kloro, na kung saan ito ay iminungkahi na ang mga pangalan mula sa salitang Griyego na fluoro φθόριος, «pagkagambala». Fluorspar naka-kaltsyum plurayd.

Plurayd release ay isa sa mga pangunahing mga walang lutas problema ng tulagay kimika hanggang 1886, kapag ang mga Pranses botika Anri Muassan ay ang elemento sa pamamagitan ng elektrolisis ng solusyon ng potasa hydrofluoride sa hydrogen plurayd. Para sa mga ito sa 1906, natanggap niya ang Nobel Prize. Ang kahirapan sa pakikitungo sa mga ito ng elemento at nakakalason mga ari-arian contributed fluorine mabagal na pag-unlad sa larangan ng kimika ng mga sangkap na ito. Hanggang sa Ikalawang Digmaang Pandaigdig siya ay isang laboratoryo kuryusidad. Pagkatapos, gayunpaman, ang paggamit ng uranium hexafluoride sa paghihiwalay ng uranium isotopes, kasama ang isang pagtaas sa komersyal na organic compounds ng elemento, na ginagawa itong isang kemikal na nagdudulot ng makabuluhang mga benepisyo.

pagkalat

Ang fluorine-naglalaman ng fluorspar (fluorspar, Cafe ₂₎ para sa siglo ay ginagamit bilang isang flux (hugas ahente) sa metalurhiko proseso. Mineral mamaya proved isang pinagmulan ng isang elemento, na kung saan ay din na pinangalanang Fluor. Walang kulay transparent fluorite crystals sa ilalim ng pagbibigay-liwanag ay may isang mala-bughaw na tint. Ang property na ito ay kilala bilang pag-ilaw.

Fluoro - isang sangkap na nangyayari sa kalikasan lamang sa anyo ng compounds nito, maliban sa napakaliit na mga halaga ng mga libreng element sa fluorspar, radyum nailantad sa radiation. Ang nilalaman ng mga elemento sa crust ng Earth ay tungkol sa 0.065%. Ang pangunahing fluoride mineral ay fluorspar, krayolayt (Na ₃ Alf _6), fluorapatite (Ca ₅ [PO _{4] 3} [F, CL]), Topaz (Al ₂ SiO ₄ [F, OH] ₂₎ at lepidolite.

Pisikal at kemikal na mga katangian ng fluorine

Sa kuwarto temperatura, fluorine gas ay isang maputla dilaw na may isang nanggagalit amoy. Paglanghap ng kanyang mapanganib. Sa paglamig ito ay naging isang dilaw na likido. Mayroon lamang isang matatag isotope ng chemical element - fluorine-19.

Ang unang ionization enerhiya ng halogen ay masyadong mataas (402 kcal / mol), na kung saan ay isang karaniwang init kasyon formation F ⁺ 420 kcal / Mol.

Ang maliit na laki ng mga elemento ng atom ay maaaring mapaunlakan ang kanilang mga relatibong malaking halaga sa paligid ng gitnang atom upang bumuo ng isang mayorya ng matatag complexes, halimbawa, hexafluorosilicate (SIF ₆₎ ^2- geksaftoralyuminata at (ALF ₆₎ ^3-. Fluoro - isang elemento na may strongest oxidizing katangian. Walang iba pang mga sangkap ay hindi oxidized fluoride anion, ito ay lumiliko sa isang libreng elemento, at para sa kadahilanang ito ang item ay hindi sa isang libreng estado sa kalikasan. Ang katangiang ito ng fluorine para sa higit sa 150 taon gulang ay hindi pinapayagan upang makakuha ng ito sa pamamagitan ng anumang paraan ng kemikal. Ito ay posible lamang sa pamamagitan ng paggamit ng elektrolisis. Gayunpaman, noong 1986, isang kimikong Amerikano Karl Krayst sinabi tungkol sa ang unang "kemikal" sa pagkuha ng plurayd. Gumamit siya K ₂ MNF _6, at antimony pentafluoride (SBF _5), na kung saan ay maaaring makuha mula sa HF solusyon.

Fluoro: valence at oksihenasyon estado

Ang panlabas na shell ay naglalaman ng isang unpaired electron halogens. Iyon ang dahilan kung bakit ang valence ng fluorine sa compounds ay katumbas ng isa. Gayunman, VIIa grupo na sangkap atoms ay maaaring taasan ang bilang ng mga electron sa valency ng 7. Ang maximum fluorine at oksihenasyon estado nito katumbas ng -1. Element ay hindi magagawang upang pahabain ang valence shell, dahil ito atom offline d-orbital. Iba pang mga halogen-free salamat sa presence ay maaaring maging isang valence ng hanggang sa 7.

Mataas oksihenasyon kapasidad elemento ay nagbibigay-daan upang makamit ang pinakamataas na posibleng estado oksihenasyon ng iba pang mga elemento. Fluoro (valence I) ay maaaring bumuo ng isang compound, na kung saan ay hindi na umiiral o sa anumang iba pang halide: difluoride silver (AGF _2), kobalt trifluoride (COF ₃₎ heptafluoride reniyum (Ref ₇₎ pentafluoride bromine (BRF ₅₎ at yodo heptafluoride (KUNG _7).

koneksyon

Formula fluorine (F ₂₎ ay binubuo ng dalawang atoms ng isang elemento. Maaari siyang pumasok na may kaugnayan sa lahat ng iba pang mga sangkap maliban sa helium at neon, upang bumuo ionic o covalent fluorides. Ang ilang mga metal tulad ng nikelado, mabilis na sakop ng isang layer ng halogen, na pumipigil sa karagdagang pakikipag-usap sa mga metal na elemento. Ang ilang mga dry metal tulad ng banayad na asero, tanso, aluminum, o Monel (magnikela 66% at 31.5% tanso haluang metal) ay hindi reaksyon sa ordinaryong temperatura na may fluorine. Upang gumana sa mga elemento sa temperatura ng hanggang sa 600 ° C ay angkop monel; Sintered alumina ay matatag hanggang sa 700 ° C.

Fluorocarbon mga langis ay pinaka-angkop lubricants. Element reacts marahas na may organic na mga materyales (hal, goma, kahoy at Tela) kaya kontrolado fluorination ng mga organic compounds simple fluorine lamang posible kapag ang pagkuha ng mga espesyal na pag-iingat.

produksyon

Fluorspar ay ang pangunahing pinagkukunan ng plurayd. Sa produksyon ng hydrogen plurayd (HF) ay dalisay mula sa may pulbos fluorspar may puro sulpuriko acid sa isang lead unit o cast iron. Sa panahon ng paglilinis nabuo calcium sulfate (Caso _4), ay hindi malulutas sa HF. Ang hydrogen plurayd ay nakuha sa sapat na walang tubig estado sa pamamagitan ng fractional paglilinis sa tanso o bakal vessels at naka-imbak sa bakal cylinders. Karaniwang mga impurities sa komersyal na hydrogen plurayd ay sulfurous at sulpuriko acid at fluorosilicic acid (H ₂ SIF ₆₎ nabuo dahil sa pagkakaroon ng kwats sa fluorspar. Bakas ng kahalumigmigan ay maaaring alisin sa pamamagitan ng elektrolisis gamit platinum electrodes sa pamamagitan ng paggamot na may elemental fluorine, o pag-iimbak sa loob ng isang mas malakas Lewis acid (MF _5, kung saan M - metal) na maaaring bumuo ng asing-gamot (H ₃ O) ⁺ (MF ₆₎ ^-: H ₂ O + SBF ₅ + HF → (H ₃ O) ⁺ (SBF ₆₎ ^-.

Ang hydrogen plurayd ginamit sa paghahanda ng isang iba't ibang mga pang-industriya organic at tulagay fluorine compounds, hal, natriyftoridalyuminiya (Na ₃ Alf ₆₎ ay nagtatrabaho bilang ang electrolyte sa smelting ng aluminyo metal. Ang isang solusyon ng hydrogen plurayd gas sa tubig ay sinabi na hydrofluoric acid, ang isang malaking halaga ng mga metal na ginagamit para sa paglilinis at para sa buli glass o imparting haze sa kanyang ukit.

Paghahanda ng mga cell sa libre sa pamamagitan ng paggamit electrolytic pamamaraan sa kawalan ng tubig. Karaniwan ang mga ito ay sa anyo ng potassium fluoride matunaw elektrolisis ng hydrogen plurayd (sa ratio ng 2.5-5 sa 1) sa mga temperatura ng 30-70, 80-120 o 250 ° C. Sa panahon ng proseso ang mga nilalaman hydrogen plurayd sa bumababa electrolyte at ang temperatura ng pagkatunaw rises. Samakatuwid, ito ay kinakailangan na ang karagdagan naganap patuloy. Sa mataas na temperatura electrolyte silid ay napalitan kapag ang temperatura ay lumampas sa 300 ° C. Fluorine ay maaaring ligtas na naka-imbak sa ilalim ng presyon sa isang hindi kinakalawang na asero cylinders, kung ang silindro balbula walang bakas ng organic na mga sangkap.

ang paggamit ng

Element ay ginagamit upang makabuo ng isang iba't ibang mga fluoride tulad ng kloro trifluoride (CLF _3), sulfur hexafluoride (SF ₆₎ o kobalt trifluoride (COF _3). Murang luntian compounds at kobalt ay mahalaga fluorinating ahente ng organic compounds. (Na may naaangkop na pag-iingat nang direkta fluorine ay maaaring gamitin para sa hangaring ito). Kulay ng asupre hexafluoride ay ginagamit bilang isang puno ng gas dielectric.

Ang simple fluorine diluted na may nitrogen ay madalas reacts sa hydrocarbons upang mabuo ang kaukulang fluorocarbons kung saan ang isang bahagi o lahat ng ang hydrogen ay pinalitan ng halogen. Ang resultang compounds ay karaniwang nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na katatagan, kemikal kawalang-kilos, mataas na mga de-koryenteng pagtutol, pati na rin ang iba pang mahalagang mga pisikal at kemikal na mga katangian.

Fluorination Pwede ring gawin sa pamamagitan ng paggamot ng organic compounds ng kobalt trifluoride (COF ₃₎ elektrolisis o solusyon hinggil doon sa walang tubig hydrogen plurayd. Kapaki-pakinabang na plastik na may mga ari-arian non-stick, tulad ng polytetrafluoroethylene [(CF ₂ CF _{2) x],} na kilala sa komersyo bilang Teflon, na ginawa mula sa unsaturated fluorinated hydrocarbons.

Organic compounds na naglalaman ng kloro, bromine o yodo, ay fluorinated upang makabuo ng mga sangkap tulad ng DICHLORODIFLUOROMETHANE (CL ₂ CF ₂₎ nagpapalamig, na kung saan ay malawakang ginagamit sa mga refrigerator sambahayan at air conditioners. Dahil chlorofluorocarbons, tulad ng DICHLORODIFLUOROMETHANE, i-play ang isang aktibong papel sa ubos ng osono layer at ang kanilang produksyon at paggamit ay limitado, at ngayon ay ang mga ginustong nagpapalamig naglalaman hydrofluorocarbons.

element ay ginagamit din para sa paggawa ng uranium hexafluoride (UF ₆₎ na ginagamit sa mga puno ng gas pagsasabog proseso ng paghihiwalay uranium-235 mula sa yureyniyum-238 sa paggawa ng nuclear fuel. Hydrogen plurayd at boron trifluoride (BF ₃₎ ay ginawa sa isang pang-industriya scale, dahil ang mga ito ay magandang mga catalysts para alkylation reaksyon ginagamit upang maghanda ng maraming mga organic compounds. Sosa plurayd ay karaniwang idinagdag sa pag-inom ng tubig upang bawasan ang saklaw ng mga dental karies sa mga bata. Sa mga nakaraang taon, ang pinaka-mahalagang mga application ng nakuha plurayd sa pharmaceutical at agrikulturang mga patlang. Selective pagpapalit ng fluorine kapansin-pansing baguhin ang biological katangian ng sangkap.

pagtatasa ng

Ito ay mahirap na tumpak na matukoy ang halaga ng halogen compounds. Libre plurayd, na kung saan ay katumbas ng valence ng 1, maaari itong nakita ng oksihenasyon ng mercury Hg + F ₂ → hgf _2, at pagsukat ng pagtaas sa timbang ng mercury at ang dami ng pagbabago ng gas. Ang pangunahing mapaghambing pagsubok para sa pagkakaroon ng mga ions ng elemento ay ang mga:

• pagpili ng hydrogen plurayd sa ilalim ng pagkilos ng sulpuriko acid,
• pagbuo ng isang namuo ng kaltsyum plurayd sa pamamagitan ng pagdaragdag kaltsyum klorido solusyon,
• dilaw pagkawalan ng kulay tetraoxide solusyon ng titanium (TiO ₄₎ at hydrogen peroxide sa sulpuriko acid.

Nabibilang na mga pamamaraan sa pagtatasa:

• precipitation ng kaltsyum plurayd sa presensya ng sosa karbonat at putik paggamot gamit ng suka acid,
• pagdedeposito ng lead chlorofluoride pamamagitan ng pagdagdag ng sodium chloride at lead nitrayd,
• titration (pagpapasiya ng ang konsentrasyon ng dissolved sangkap) na may isang solusyon ng thorium nitrayd (Th [NO _{3] 4)} ang paggamit ng sosa alizarinsulfonate bilang tagapagpahiwatig: Th (NO _{3) 4} + 4KF ↔ THF ₄ + 4KNO _3.

Covalent bond fluorine (valence I), gaya ng fluorocarbons upang pag-aralan mas komplikado. Ito ay nangangailangan ng isang koneksyon sa metal sosa, na sinusundan ng pag-aaral ng F ^- ions tulad ng inilarawan sa itaas.

katangian ng elemento

Sa wakas ipinapakita namin ang ilang mga katangian ng fluorine:

• Atomic number: 9.
• Atomic timbang: 18.9984.
• Posibleng fluorine valency: 1.
• Temperatura ng pagkatunaw: -219,62 ° C.
• Boiling point: -188 ° C.
• Density (1 atm, 0 ° C): 1,696 g / l.
• Electronic fluorine formula: 1s 2s ^{2 2 5} _2p.