fluoro elemento chimico: proprietà valenza caratteristici
Fluoro (F) – il più reattivo elemento chimico e gruppo alogeno semplice 17 (VIIa) della tavola periodica. Questa caratteristica fluoro grazie alla sua capacità di attrarre elettroni (l'elemento più elettronegativo) e le piccole dimensioni dei suoi atomi.
La storia della scoperta
Il minerale di fluoro contenente fluorite è stato descritto nel 1529 dal medico tedesco e mineralogista Georgiem Agrikoloy. E 'probabile che l'acido fluoridrico è stato ottenuto nel sconosciuta vetraio inglese 1720 GA 1771 nel chimico svedese Carl Wilhelm Scheele ottenuto acido fluoridrico greggio riscaldamento a fluorite con acido solforico concentrato in una storta di vetro, che in gran parte corroso sotto l'azione del prodotto risultante . Pertanto, in successivi esperimenti, i vasi sono fatti di metallo. Quasi acido anidro è stata ottenuta nel 1809 anno, due anni dopo il fisico francese André-Marie Ampère presume che questo composto di idrogeno con un elemento sconosciuto, cloro analogo, per cui si propone il nome dal φθόριος fluoro greca, «interruzione». Fluorite trasformato fluoruro di calcio.
rilascio di fluoro è stato uno dei principali problemi irrisolti di chimica inorganica fino al 1886, quando il chimico francese Anri Muassan era l'elemento mediante elettrolisi di una soluzione di fluoridrato potassio in acido fluoridrico. Infatti nel 1906, ha ricevuto il Premio Nobel. La difficoltà nel trattare con questo elemento e tossiche contribuito fluoro lenti progressi nel campo della chimica di questo elemento. Fino alla seconda guerra mondiale era una curiosità di laboratorio. Poi, però, l'uso di esafluoruro di uranio nella separazione degli isotopi di uranio, insieme ad un aumento commerciali composti organici dell'elemento, rendendolo una sostanza chimica che porta notevoli vantaggi.
prevalenza
L'contenente fluoro fluorite (fluorite, CaF 2) per secoli stato usato come un flusso (detergente) in processi metallurgici. Minerale poi si è rivelato una fonte di un elemento, che è stato anche nominato Fluor. Incolori cristalli fluorite trasparenti sotto illuminazione hanno una tinta bluastra. Questa struttura è conosciuta come la fluorescenza.
Fluoro – un elemento che si presenta in natura solo in forma di suoi composti, ad eccezione di piccole quantità di elemento libero in fluorite, radio esposta alle radiazioni. Il contenuto dell'elemento nella crosta terrestre è di circa 0,065%. I minerali di fluoro base sono fluorite, criolite (Na 3 AlF 6), fluorapatite (Ca 5 [PO 4] 3 [F, Cl]), Topazio (Al 2 SiO 4 [F, OH] 2) e lepidolite.
Proprietà fisiche e chimiche del fluoro
A temperatura ambiente, il gas di fluoro è un giallo pallido con un odore irritante. Inalazione dei suoi pericolosi. Al momento del raffreddamento è diventato un liquido giallo. C'è solo un isotopo stabile dell'elemento chimico – fluoro-19.
La prima energia di ionizzazione l'alogeno è molto elevata (402 kcal / mol), che è un catione formazione di calore standard F + 420 kcal / mole.
La piccola dimensione dell'elemento dell'atomo può accogliere la loro quantità relativamente grande intorno all'atomo centrale per formare una pluralità di complessi stabili, per esempio, esafluorosilicato (SiF 6) 2- geksaftoralyuminata e (AlF 6) 3-. Fluoro – un elemento che ha le proprietà ossidanti forti. Nessun altra sostanza non è ossidato anione fluoruro, si trasforma in un elemento libero, e per questo motivo l'elemento non è in uno stato libero in natura. Questa caratteristica di fluoro per più di 150 anni non sono autorizzati a farlo con qualsiasi metodo chimico. Questo è stato possibile solo attraverso l'uso di elettrolisi. Tuttavia, nel 1986 il chimico americano Karl Krayst detto a proposito della prima "chimico" ottenendo il fluoruro. Usò K 2 MnF 6, e pentafluoruro di antimonio (SBF 5), che può essere ottenuto dalla soluzione di HF.
Fluoro: valenza e stato di ossidazione
Il guscio esterno contiene un alogeni elettrone spaiato. Ecco perché la valenza di fluoro nei composti è uguale a uno. Tuttavia, VIIa atomi elemento gruppo può aumentare il numero di elettroni di valenza di 7. fluoro massima e il suo stato di ossidazione pari a -1. Elemento non è in grado di estendere il suo guscio di valenza, poiché offline atomo d-orbitale. Altri alogeni e grazie alla sua presenza può essere una valenza di fino a 7.
Elevata capacità di ossidazione elemento permette di ottenere il più alto stato di ossidazione possibile di altri elementi. Fluoro (valenza I) può formare un composto, che non esiste né in altro alogenuro: argento difluoruro (AgF 2), cobalto trifluoruro (CoF 3) heptafluoride renio (REF 7) pentafluoruro di bromo (BrF 5) e eptafluoruro di iodio (IF 7).
connessioni
Formula fluoro (F 2) è composto da due atomi di un elemento. Egli può entrare in connessione con tutti gli altri elementi tranne elio e neon, per formare fluoruri ionici o covalenti. Alcuni metalli come il nichel, rapidamente coperti da uno strato di alogeno, impedendo ulteriore comunicazione con l'elemento metallico. Alcuni metalli secchi come acciaio dolce, rame, alluminio, o Monel (nichel 66% e lega di rame 31,5%) non reagisce a temperatura ordinaria con fluoro. Per lavorare con l'elemento a temperature fino a 600 ° C è adatto monel; allumina sinterizzata è stabile fino a 700 ° C.
oli lubrificanti fluorocarburi sono più adatti. Elemento reagisce violentemente con materiali organici (ad esempio, gomma, legno e tessuti) fluorurazione in modo controllato di composti organici fluoro elementare possibili solo quando prendere precauzioni particolari.
produzione
Fluorite è la principale fonte di fluoruro. Nella produzione di fluoruro di idrogeno (HF) è distillato da fluorite in polvere con acido solforico concentrato in un'unità di piombo o ghisa. Durante la distillazione formata solfato di calcio (CaSO 4), è insolubile in HF. Il fluoruro di idrogeno è ottenuta in stato sufficientemente anidro mediante distillazione frazionata in vasi di rame o di acciaio e conservato in cilindri di acciaio. impurezze comuni fluoridrico commerciale sono acido solforoso e solforico e acido fluosilicico (H 2 SiF 6) formata a causa della presenza di silice nella fluorite. Tracce di umidità possono essere rimosse mediante elettrolisi con elettrodi di platino mediante trattamento con fluoro elementare, o la memorizzazione su un acido di Lewis forte (MF 5, in cui M – metallo) che possono formare sali (H 3 O) + (MF 6) -: H 2 O + SbF 5 + HF → (H 3 O) + (SBF 6) -.
Il fluoruro di idrogeno utilizzato nella preparazione di una varietà di composti organici ed inorganici di fluoro industriali, ad esempio, natriyftoridalyuminiya (Na 3 AlF 6) viene impiegato come elettrolita nella fusione del metallo di alluminio. Una soluzione di acido fluoridrico gassoso in acqua è detto di acido fluoridrico, una grande quantità di metallo che viene utilizzato per la pulizia e per la lucidatura vetro o impartire foschia alla sua incisione.
Preparazione di cellula libera mediante procedimenti elettrolitici in assenza di acqua. Di solito sono in forma di fluoruro di potassio sciolgono elettrolisi di acido fluoridrico (nel rapporto di 2.5-5 a 1) a temperature di 30-70, 80-120 o 250 ° C. Durante il processo il contenuto di idrogeno fluoruro in diminuisce elettrolitici e aumenti punto di fusione. Pertanto, è necessario che la sua aggiunta ha avuto luogo in modo continuo. Ad alta temperatura camera elettrolitica viene sostituito quando la temperatura supera i 300 ° C. Fluoro può essere immagazzinato in modo sicuro sotto pressione in un cilindro di acciaio inossidabile, se la valvola della bombola esenti da tracce di sostanze organiche.
l'uso di
Elemento viene utilizzato per produrre una varietà di fluoruro come cloro trifluoruro (ClF 3), l'esafluoruro di zolfo (SF 6) o cobalto trifluoruro (CoF 3). composti del cloro e cobalto sono importanti agenti di fluorurazione di composti organici. (Con le opportune precauzioni direttamente il fluoro può essere utilizzato per questo scopo). L'esafluoruro di zolfo è utilizzato come dielettrico gassoso.
Il fluoro elementare diluito con azoto è spesso reagisce con idrocarburi per formare i fluorocarburi corrispondenti in cui una parte o tutto l'idrogeno è sostituito con alogeno. I composti risultanti sono generalmente caratterizzati da elevata stabilità, inerzia chimica, elevata resistenza elettrica, nonché di altre proprietà fisiche e chimiche importanti.
Fluorurazione può essere effettuata anche mediante trattamento di composti organici di cobalto trifluoruro (CoF 3) elettrolisi o loro soluzioni in acido fluoridrico anidro. plastiche utili con proprietà antiaderenti, come politetrafluoroetilene [(CF 2 CF 2) x], denominati commercialmente Teflon, prodotto da idrocarburi fluorurati insaturi.
Composti organici contenenti cloro, bromo o iodio, é fluorurato per produrre sostanze come diclorodifluorometano (Cl 2 CF 2) refrigerante, che è ampiamente utilizzato in frigoriferi e condizionatori d'aria. Poiché clorofluorocarburi, come diclorodifluorometano, svolgere un ruolo attivo nella riduzione dello strato di ozono e la loro produzione e uso era ristretta, e ora il refrigerante preferito contenente idrofluorocarburi.
L'elemento è utilizzato anche per la produzione di esafluoruro di uranio (UF 6) utilizzato nel processo di diffusione gassosa di separare uranio-235 da uranio-238 nella produzione di combustibile nucleare. fluoruro di idrogeno e trifluoruro di boro (BF 3) sono prodotti su scala industriale, in quanto sono buoni catalizzatori per reazioni di alchilazione utilizzati per preparare molti composti organici. fluoruro di sodio viene solitamente aggiunto all'acqua potabile al fine di ridurre l'incidenza della carie dentale nei bambini. Negli ultimi anni, l'applicazione più importante di fluoro acquisita nel campo farmaceutico e agricolo. sostituzione selettiva di fluoro drammaticamente altera le proprietà biologiche delle sostanze.
analisi delle
È difficile determinare con precisione la quantità dei composti alogenati. fluoruro libero, che è uguale alla valenza di 1, può essere rilevato da ossidazione di mercurio Hg + F 2 → HGF 2, e misurando l'aumento di peso di mercurio e la variazione di volume del gas. I principali test qualitativi per la presenza di ioni dell'elemento sono:
- selezione di fluoruro di idrogeno sotto l'azione di acido solforico,
- formazione di un precipitato di fluoruro di calcio con l'aggiunta di soluzione di cloruro di calcio,
- giallo soluzione scolorimento tetrossido di titanio (TiO 4) e perossido di idrogeno in acido solforico.
metodi di analisi quantitativa:
- precipitazione di fluoruro di calcio in presenza di carbonato di sodio e dei fanghi con acido acetico,
- depositare clorofluoruro piombo aggiungendo cloruro di sodio e nitrato di piombo,
- titolazione (determinazione della concentrazione della sostanza disciolta) con una soluzione di nitrato di torio (Th [NO 3] 4) utilizzando alizarinsulfonate sodio come indicatore: Th (NO 3) 4 + 4KF ↔ THF 4 + 4KNO 3.
fluoro legato in modo covalente (valenza I), come fluorocarburi analizzare più complicato. Ciò richiede una connessione con sodio metallico, seguita da analisi della F – ioni come descritto sopra.
proprietà dell'elemento
Infine vi presentiamo alcune proprietà di fluoro:
- Numero atomico: 9.
- peso atomico: 18,9984.
- Possibile fluoro valenza: 1.
- Punto di fusione: -219,62 ° C.
- Punto di ebollizione: -188 ° C.
- Densità (1 atm, 0 ° C): 1.696 g / l.
- Formula fluoro elettronica: 1s 2s 2 2 5 2p.
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