היווצרות, חינוך ובתי ספר תיכוניים
Fluoro אלמנט כימי: תכונות ערכיות מאפיין
פלואור (F) - את תגובתי ביותר היסוד הכימי וקבוצת הלוגן קלה 17 (VIIa) של הטבלה המחזורית. מאפיין פלואור זה בשל יכולתה למשוך אלקטרונים (האלמנט אלקטרו ביותר) ואת הגודל הקטן של האטומים שלה.
היסטוריה של גילוי
המינרל המכילים פלואור fluorspar תוארה ב 1529 על ידי רופא והמינרלוג גרמנית Georgiem Agrikoloy. סביר להניח כי חומצה הידרופלואורית הושגה לראשונה זגג אנגלית ידוע 1720 GA 1771 ב הכימאי השבדי קרל וילהלם שלה השיג חומצה הידרופלואורית גולמית תחת fluorspar חימום עם חומצה גופרתית מרוכזת בתוך גבת זכוכית, אשר אכולה ברובו תחת הפעולה של המוצר המתקבל . לכן, בניסויים הבאים, כלים עשויים מתכת. כמעט נטולת חומצה הושגה בשנת 1809, שנים מאוחר יותר הפיזיקאי הצרפתי אנדרה מרי אמפר להניח כי תרכובת מימן זה עם אלמנט לא ידוע, כלור מקביל, שעליה הוא הציע את השם מן φθόριος fluoro היווני, «שיבוש». Fluorspar פנתה פלואוריד הסידן.
שחרור פלואוריד היה אחת הבעיות הגדולות פתורה כימיה לא אורגנית עד 1886, כאשר כימאי צרפתי אנרי Muassan היה האלמנט ידי אלקטרוליזה של פתרון של hydrofluoride אשלגן פלואוריד מימן. עבור אותו 1906, הוא קיבל את פרס נובל. הקושי בהתמודדות עם אלמנט זה ומאפיינים רעילים תרם התקדמות פלואור איטית בתחום הכימיה של אלמנט זה. עד מלחמת העולם השנייה הוא היה קוריוז במעבדה. ואז, עם זאת, השימוש hexafluoride אורניום הפרדת איזוטופים של אורניום, יחד עם גידול מסחרי תרכובות אורגניות של האלמנט, מה שהופך אותו כימיקל שמביא תועלת משמעותית.
שכיח
Fluorspar פלואור המכיל (פלואוריט, CAF 2) במשך מאות שנים שמש (סוכן טיהור) שטף בתהליכי מתכות. מינרליים מאוחר הוכיחו מקור אלמנט, אשר נקרא גם פלואוריד. יש גבישים פלוּאוֹרִיט שקוף וחסר צבע תחת תאורה גוון כחלחל. מאפיין זה נקרא פלואורסצנטי.
Fluoro - אלמנט המתרחש בטבע רק בצורה של התרכובות שלה, למעט כמויות קטנות מאוד של אלמנט החופשי רדיום, פלואוריט שנחשף לקרינה. התוכן של אלמנט קרום כדור הארץ הוא כ 0.065%. מינרלים פלואוריד בסיסיים הם פלואוריט, cryolite (Na 3 אלף 6), fluorapatite (Ca 5 [PO 4] 3 [F, Cl]), טופז (Al 2 SiO 4 [F, OH] 2) ו לפידוליט.
תכונות פיסיקליות וכימיות של פלואור
בטמפרטורת החדר, גז פלואור הוא צהוב חיוור עם ריח מעצבן. שאיפה שלה מסוכן. לאחר הקירור הפך נוזל צהוב. יש רק איזוטופ יציב אחד יסוד כימי - fluoro-19.
אנרגית היינון הראשונה של ההלוגן היא גבוהה מאוד (402 קלוריות / mol), שהינה היווצרות קטיון חום סטנדרטית F + 420 קלוריות / mol.
גודלו הקטן של אלמנט של האטום יכול להכיל כמות שלהם יחסית גדול סביב האטום המרכזי ליצירת ריבוי של מתחמי יציבה, למשל, hexafluorosilicate (SIF 6) 2- geksaftoralyuminata ו (ALF 6) 3. Fluoro - רכיב בעל תכונות החמצון החזקות. אין חומר אחר אינו מתחמצן אניון פלואוריד, זה הופך אלמנט חופשי, ומסיבה זו הפריט אינו במצב חופשי בטבע. מאפיין זה של פלואור במשך יותר מ 150 שנים אינם רשאים לקבל אותו בכל דרך כימית. זה היה אפשרי רק באמצעות אלקטרוליזה. עם זאת, בשנת 1986 הכימאי האמריקאי קארל Krayst אמר על פלואוריד "כימי" הראשון מקבל. הוא השתמש K 2 MNF 6, ו pentafluoride אנטימון (SBF 5), אשר ניתן לקבל את הפתרון HF.
Fluoro: הערכיות וחמצון המדינה
המעטפת החיצונית מכילה הלוגנים אלקטרון מזווג. זו הסיבה הערכית של פלואור התרכובות שווה אחד. עם זאת, אטומי אלמנט בקבוצת VIIa ניתן להגדיל את מספר האלקטרונים אל ולנסי של 7. פלואור מקסימאלי ומדינת החמצון שלה שווים -1. האלמנט אינו מסוגל להאריך פגז הערכיות שלה, שכן הוא מחובר אטום ד-מסלולית. נטול הלוגן אחר בזכות נוכחותה יכולה להיות ערכי של עד 7.
אלמנט קיבולת חמצון גבוה מאפשר להגיע למצב החמצון הגבוה ביותר האפשרי של גורמים אחרים. Fluoro (אני ערכי) יכול ליצור תרכובת, אשר אינו קיימת ולא בשום הליד אחר: כסף difluoride (AGF 2), trifluoride קובלט (COF 3) heptafluoride רניום (נ"צ 7) pentafluoride ברום (BRF 5) ויוד heptafluoride (IF 7).
חיבורים
פלואור פורמולה (F 2) מורכב משני אטומים של יסוד. הוא עלול להיכנס בקשר עם כל שאר האלמנטים מלבד הליום ניאון, כדי ליצור ופלוארידים יונים או קוולנטי. כמה מתכות כגון ניקל, מכוסה במהירות על ידי שכבה של הלוגן, מניעת תקשורת נוספת עם אלמנט המתכת. מתכות יבשות מסוימות כגון פלדה קלה, נחושת, אלומיניום, או מונל (ניקל 66% ו סגסוגת נחושת 31.5%) אינן מגיבות בטמפרטורות רגילות עם פלואור. כדי לעבוד עם אלמנט בטמפרטורות עד 600 ° C הוא מונל מתאים; אלומינה Sintered יציבה עד 700 ° C.
שמני Fluorocarbon הם שמנים המתאימים ביותר. האלמנט מגיב באלימות עם חומרים אורגניים (לדוגמא, גומי, עץ וטקסטיל) כך נשלט fluorination של תרכובות אורגניות פלואור יסודות אפשריות רק כאשר נקיטת אמצעי זהירות מיוחדת.
ייצור
Fluorspar הוא המקור העיקרי של פלואוריד. בשנת הייצור של מימן פלואורי (HF), שמופק פלואוריט אבקת חומצה גופריתית מרוכזת ביחידה עופרת או ברזל יצוק. במהלך סידן גופרתי נוצר זיקוק (קאסו 4), הוא מסיס HF. פלואוריד המימן מתקבל במצב נטול מים מספיק בזיקוק בכלי נחושת או פלדה ומאוחסן גלילי פלדה. זיהומים נפוצות מימן פלואורי מסחריים הם חומצה גופריתית ואת גופרתית וחומצה fluorosilicic (H 2 SIF 6) נוצר בשל נוכחותם של הסיליקה פלואוריט. עקבות של לחות ניתן להסיר על ידי אלקטרוליזה באמצעות אלקטרודות פלטינה על ידי טיפול עם פלואור היסודות, או לאחסון מעל חומצת לואיס חזק (5 MF, שבו M - מתכת) אשר יכולים ליצור מלחים (H 3 O) + (MF 6) -: H 2 O + SBF 5 + HF → (H 3 O) + (SBF 6) -.
פלואוריד המימן המשמש להכנת מגוון רחבה של תרכובות פלואור אורגניות תעשייתיות אורגניות, למשל: natriyftoridalyuminiya (Na 3 אלף 6) מועסק בתור האלקטרוליט להתכת מתכת אלומיניום. פתרון של גז המימן פלואורי במים הוא אמר חומצה הידרופלואורית, כמות גדולה של מתכת המשמשת לניקוי פוליש זכוכית או הקניית אובך התחריט שלה.
הכנת התא בחינם באמצעות נהלים אלקטרוליטי בהעדר מים. בדרך כלל הם בצורת פלואוריד אשלגן להמיס אלקטרוליזה של מימן פלואורי (ביחס של 2.5-5 כדי 1) בטמפרטורות של 30-70, 80-120 או 250 ° C. במהלך התהליך התכול פלואוריד מימן ירידות אלקטרוליט ואת עולה נקודת התכה. לכן, יש צורך כי בנוסף שלה התקיימו ברציפות. בשנת הטמפרטורה הגבוהה קאמרי אלקטרוליט מוחלף כאשר הטמפרטורה עולה מעל 300 ° C. פלואור ניתן לאחסן בבטחה תחת לחץ בתוך גלילים מנירוסטה, אם שסתום הצילינדר ללא עקבות של חומרים אורגניים.
השימוש
אלמנט משמש לייצור מגוון של פלואוריד כגון trifluoride כלור (CLF 3), hexafluoride גופרית (SF 6) או trifluoride קובלט (COF 3). תרכובות כלור וקובלט הנם סוכני fluorinating חשובים של תרכובות אורגניות. (עם אמצעי זהירות מתאימה ישירות פלואור יכול לשמש למטרה זו). hexafluoride גופרית משמש דיאלקטרי גזים.
פלואור היסודות מדולל עם חנקן הוא לעתים קרובות מגיב עם פחמימנים כדי ליצור את fluorocarbons המקביל שבו חלק או את כל המימן מוחלף הלוגן. התרכובות וכתוצאה מאופיינות לרוב יציבות גבוהה, אדישות כימית, התנגדות חשמלית גבוהה, כמו גם תכונות פיסיקליות וכימיות יקרות ערך אחרים.
Fluorination יכול להתבצע גם על ידי טיפול של תרכובות אורגניות של trifluoride קובלט (3 COF) אלקטרוליזה או פתרונות ממנו ב פלואוריד מימן נטול מים. פלסטיק שימושי עם תכונות שאינן מקלות, כגון polytetrafluoroethylene [(CF 2 CF 2) x], ידועות מסחרי כמו טפלון, המופקות פחמימנים בלתי רוויים פלואור.
תרכובות אורגניות המכילות כלור, ברום או יוד, הוא fluorinated לייצר חומרים כגון dichlorodifluoromethane (Cl 2 CF 2) קירור, שנמצא בשימוש נרחב במקררים ביתיים ומזגנים. מאז כלורו, כגון dichlorodifluoromethane, לשחק תפקיד פעיל דלדול שכבת האוזון הייצור והשימוש בהם הוגבל, ועכשיו הקרר העדיפו המכיל הידרו פלואורי.
האלמנט משמש גם לייצור אורניום הקספלואוריד (UF 6) המשמשים בתהליך דיפוזיה גזי של הפרדת אורניום 235 מאורניום-238 בייצור דלק גרעיני. פלואוריד מימן trifluoride בורון (BF 3) מיוצרים בקנה מידה תעשייתי, שכן הם זרזים טוב תגובות אלקילציה המשמשים להכנת תרכובות אורגניות רבות. פלואוריד נתרן בדרך כלל מתווסף מי השתייה על מנת להפחית את שכיחות עששת אצל ילדים. בשנים האחרונות, היישום החשוב ביותר של פלואוריד רכשה בתחומי הפארמצבטיקה ושדות חקלאיים. החלפה סלקטיבית של פלואור באופן דרמטי לשנות את המאפיינים הביולוגיים של חומרים.
ניתוח של
קשה לקבוע בדיוק את כמות תרכובות הלוגן. פלואוריד חינם, אשר שווה הערכיות של 1, זה יכול להיות מזוהה על ידי חמצון של כספית Hg + F 2 → HGF 2, ו מדידת העלייה במשקל של כספית השינוי בנפח של הגז. הבדיקות האיכותיות העיקריות בנוכחות היונים של האלמנט הן:
- הבחירה של מימן פלואורי תחת הפעולה של חומצה גופרתית,
- היווצרות משקעת של פלואוריד הסידן על ידי הוספת פתרון כלוריד סידן,
- פתרון דהוי tetraoxide צהוב של טיטניום (טיו 4) ואת מי מימן חומצה גופרתית.
שיטות ניתוח כמותי:
- משקעים של פלואוריד הסידן בנוכחות סודיום קרבונט וטיפול בבוצה באמצעות חומצה אצטית,
- הפקדת chlorofluoride להוביל על ידי הוספת נתרן כלורי חנק להוביל,
- טיטרציה (קביעת ריכוז של חומר מומס) עם פתרון של ניטראט תוריום (Th [NO 3] 4) באמצעות נתרן alizarinsulfonate כאינדיקטור: Th (NO 3) 4 + 4KF ↔ THF 4 + 4KNO 3.
קוולנטית ערובת פלואור (אני ערכי), כגון fluorocarbons לנתח יותר מסובך. זה מחייב חיבור עם נתרן מתכתי, ואחריו ניתוח של F - יונים כמתואר לעיל.
מאפייני אלמנט
לבסוף אנו מציגים כמה תכונות של פלואור:
- מספר אטומי: 9.
- משקל אטומי: 18.9984.
- ולנסי פלואור אפשריים: 1.
- נקודת התכה: -219,62 ° C.
- נקודת רתיחה: -188 ° C.
- צפיפות (1 ATM, 0 ° C): 1696 גר '/ ליטר.
- הנוסחה פלואור אלקטרונית: 1s 2s 2 2 5 2P.
Similar articles
Trending Now