فلورو عنصر شیمیایی: خواص ظرفیت مشخصه

فلوئور (F) - واکنش پذیر ترین عنصر شیمیایی و ساده ترین گروه هالوژن 17 (VIIA) از جدول تناوبی. این ویژگی فلوئور توجه به توانایی خود برای جذب الکترون (عنصر الکترونگاتیو ترین) و اندازه کوچک اتم آن است.

تاریخچه کشف

این ماده معدنی حاوی فلوئور فلوریت در 1529 توسط پزشک و معدن آلمان Georgiem Agrikoloy شرح داده شد. این احتمال وجود دارد که اسید هیدروفلوریک برای اولین بار در انگلیسی شیشه ساز ناشناخته 1720 GA 1771 در شیمیدان سوئدی را Carl Wilhelm Scheele تحت حرارت فلوریت با اسید سولفوریک غلیظ در یک تلافی شیشه ای، که تا حد زیادی تحت عمل در نتیجه محصول خورده به دست آمده اسید هیدروفلوئوریک خام به دست آمد . بنابراین، در آزمایش های بعدی، کشتی ها از فلز ساخته شده است. تقریبا اسید بدون آب در سال 1809 سال به دست آمد، دو سال بعد فیزیکدان فرانسوی آندره ماری آمپر عهده گرفت که این ترکیب هیدروژن با عنصر ناشناخته، کلر مشابه، برای آن است که این نام را از φθόριος فلورو یونانی پیشنهادی، «اختلال». فلورسبر تبدیل فلورید کلسیم.

انتشار فلوراید یکی از مشکلات عمده حل نشده شیمی معدنی تا سال 1886، زمانی که شیمیدان فرانسوی از Anri Muassan عنصر از الکترولیز محلول hydrofluoride پتاسیم در فلورید هیدروژن بود. برای آن در سال 1906، او جایزه نوبل را دریافت کرد. مشکل در برخورد با این عنصر و خواص سمی فلوئور پیشرفت آهسته در زمینه شیمی این عنصر نقش داشته است. تا جنگ جهانی دوم او یک کنجکاوی آزمایشگاهی بود. سپس، با این حال، استفاده از هگزافلوراید اورانیوم را در جدایی از ایزوتوپهای اورانیوم، همراه با افزایش در تجاری ترکیبات آلی از این عنصر، و آن را یک ماده شیمیایی که مزایای قابل توجهی به ارمغان می آورد.

شیوع

فلوئور حاوی فلوریت (فلوریت، CAF ₂₎ برای قرن ها شده است به عنوان یک شار (عامل پاک کننده) در فرآیندهای متالورژیکی استفاده می شود. مواد معدنی بعد یک منبع از یک عنصر، که همچنین به نام بود فلوئور به اثبات رساند. کریستال فلوریت بی رنگ و شفاف تحت نور یک رنگ مایل به آبی. این ویژگی به عنوان فلورسانس شناخته شده است.

فلورو - یک عنصر که در طبیعت تنها در قالب ترکیبات آن رخ می دهد، به جز مقدار بسیار کمی از عنصر آزاد در فلوریت، رادیوم در معرض امواج. محتوای این عنصر در پوسته زمین مورد .065٪ است. مواد معدنی اساسی فلوراید فلوریت هستند، فلورید سدیم و (سدیم ₃ AlF _{6 و)،} fluorapatite (کلسیم ₅ [PO _{4] 3} [F، کلر])، توپاز (آل ₂ SiO در ₄ [F، OH] ₂₎ و لپدولیت.

خواص فیزیکی و شیمیایی فلوئور

در دمای اتاق، گاز فلوئور زرد کم رنگ با بوی تحریک کننده است. استنشاق خطرناک آن است. پس از خنک کننده آن را به یک مایع زرد شد. تنها یک ایزوتوپ پایدار عنصر شیمیایی وجود دارد - فلورو-19.

اولین انرژی یونیزاسیون از هالوژن بسیار بالا است (402 kcal / mol است) است، که یک شکل کاتیون حرارت استاندارد F ⁺ 420 kcal / mol است.

اندازه کوچک از این عنصر را از اتم می توانید مقدار نسبتا زیادی خود را در اطراف اتم مرکزی به شکل یک کثرت از مجتمع پایدار، به عنوان مثال، hexafluorosilicate (SIF ₆₎ ^2- geksaftoralyuminata و (ALF ₆₎ ^3- خود جای ^دهد. فلورو - یک عنصر که دارای قوی ترین خواص اکسید کننده. هیچ ماده دیگر آنیون فلوراید اکسیده نمی، آن را به یک عنصر آزاد تبدیل می شود، و به همین دلیل آیتم در حالت آزاد در طبیعت است. این ویژگی فلوئور برای بیش از 150 سال اجازه به آن را دریافت توسط هر روش شیمیایی. این تنها از طریق استفاده از الکترولیز ممکن بود. با این وجود، در سال 1986 شیمیدان آمریکایی کارل Krayst در مورد اولین "شیمیایی" گرفتن فلوراید است. او با استفاده از K ₂ MNF _{6 و} پنتافلوئورید آنتیموان (SBF _5)، که می تواند از محلول HF به دست آمده.

فلورو: ظرفیت و حالت اکسیداسیون

پوسته بیرونی شامل یک هالوژنها الکترون جفت نشده. به همین دلیل ظرفیت فلوئور در ترکیبات با یک برابر است. با این حال، VIIA اتم گروه عنصر می توانید تعدادی از الکترون به ظرفیت 7. حداکثر فلوئور و حالت اکسیداسیون آن -1 برابر افزایش می دهد. عنصر است قادر به گسترش لایه ظرفیت خود، از آن نمی آفلاین اتم D-مداری. دیگر تشکر هالوژن آزاد به حضور خود می تواند یک ظرفیت تا 7.

عنصر ظرفیت اکسیداسیون بالا اجازه می دهد تا برای رسیدن به بالاترین حالت اکسیداسیون ممکن است از عناصر دیگر. فلورو (ظرفیت من) می توانید یک ترکیب، که وجود ندارد و نه در هر هالوژن دیگر شکل: نقره ای دیفلورید (AGF _2)، تری فلوئورید کبالت (COF ₃₎ رنیوم هپتافلوئورید (کد عکس ₇₎ برم پنتافلوئورید (BRF ₅₎ و هپتافلورید ید (IF _7).

اتصالات

فرمول فلوئور (F ₂₎ از دو اتم از یک عنصر تشکیل شده است. او ممکن است به اتصال با تمام عناصر دیگر به جز هلیوم و نئون را وارد کنید، به شکل فلورید یونی یا کووالانسی است. برخی از فلزات مانند نیکل، به سرعت توسط یک لایه از هالوژن تحت پوشش، جلوگیری از ارتباط بیشتر با عنصر فلزی است. برخی از فلزات خشک مانند فولاد، مس، آلومینیوم، و یا مونل (نیکل 66٪ و 31.5٪ آلیاژ مس) در درجه حرارت معمولی با فلوئور واکنش نشان نمی دهند. برای کار با این عنصر در درجه حرارت تا 600 درجه سانتی گراد مونل مناسب است. آلومینیومی رسوب پایدار تا 700 درجه سانتی گراد است

روغن لایه های فلورید گریس مناسب ترین هستند. عنصر به شدت با مواد آلی (به عنوان مثال، لاستیک، چوب و منسوجات) فلوئوردار بنابراین کنترل از ترکیبات آلی فلوئور تنها ممکن است در هنگام گرفتن اقدامات احتیاطی خاص.

تولید

فلورسبر منبع اصلی فلوراید است. در تولید هیدروژن فلورید (HF) از فلوریت پودر با اسید سولفوریک غلیظ در یک واحد سرب و یا چدن مقطر. در طول تقطیر تشکیل سولفات کلسیم (CASO _4)، نامحلول در HF است. فلوراید هیدروژن است که در حالت به اندازه کافی بی آب بوسیله تقطیر جزئی در مس یا فولاد عروق به دست آمده و ذخیره شده در سیلندرهای فولادی. ناخالصی مشترک در فلورید هیدروژن تجاری هستند این اسید و سولفوریک و اسید fluorosilicic (H ₂ SIF ₆₎ تشکیل به دلیل حضور سیلیس در فلوریت. اثری از رطوبت ممکن است توسط الکترولیز حذف با استفاده از الکترود پلاتین توسط درمان با فلوئور عنصری، و یا ذخیره سازی بیش از یک اسید لوئیس قوی تر (MF _5، در جایی M - فلز) که می تواند نمک (H ₃ O) ⁺ (MF ₆₎ تشکیل می دهند ^-: H ₂ O + SBF ₅ + HF → (H ₃ O) ⁺ (SBF ₆₎ ^-

فلوراید هیدروژن مورد استفاده در آماده سازی انواع مختلف صنعتی ترکیبات فلوئور آلی و معدنی، به عنوان مثال، natriyftoridalyuminiya (سدیم ₃ AlF _{6 و)} به عنوان الکترولیت در ذوب فلز آلومینیوم استفاده شده است. یک راه حل از گاز فلورید هیدروژن در آب به اسید هیدروفلوئوریک، مقدار زیادی از فلز است که برای تمیز کردن و برای صیقل شیشه ای و یا انتقال مه اچ آن قابل استفاده باشد.

آماده سازی سلول با استفاده از روش های الکترولیتی در غیاب آب رایگان برای. معمولا آنها در قالب پتاسیم فلوراید هستند ذوب الکترولیز فلورید هیدروژن (در نسبت 2.5-5 به 1) در دمای 30-70، 80-120 و یا 250 درجه سانتی گراد در طی فرایند محتویات فلورید هیدروژن در کاهش الکترولیت و افزایش نقطه ذوب. بنابراین، لازم است که علاوه بر آن به طور مداوم صورت گرفت. در درجه حرارت بالا محفظه الکترولیت جایگزین شده است که درجه حرارت بیش از 300 درجه سانتی گراد فلوئور می توان با خیال راحت تحت فشار در یک سیلندر فولاد ضد زنگ ذخیره می شود، اگر شیر کپسول رایگان اثری از مواد آلی.

استفاده از

عنصر به تولید انواع فلوراید مانند تری فلوئورید کلر (CLF _3)، هگزا فلوراید گوگرد (SF ₆₎ و یا تری فلوئورید کبالت (COF ₃₎ استفاده می _شود. ترکیبات با کلر و کبالت عوامل fluorinating مهم از ترکیبات آلی هستند. (با اقدامات احتیاطی مناسب به طور مستقیم فلوئور می توان برای این منظور استفاده می شود). هگزا فلورید گوگرد به عنوان یک دی الکتریک گازی استفاده می شود.

فلوئور عنصری رقیق شده با نیتروژن است که اغلب با هیدروکربن به شکل فلوئوروکربن مربوطه که در آن یک بخش یا تمام هیدروژن با هالوژن جایگزین واکنش نشان می دهد. ترکیبات نتیجه به طور کلی توسط پایداری بالا، بیاثری شیمیایی، مقاومت الکتریکی بالا، و همچنین دیگر خواص فیزیکی و شیمیایی با ارزش است.

فلوئوردار نیز می تواند با درمان از ترکیبات آلی از تری فلوئورید کبالت (COF ₃₎ الکترولیز یا راه حل های آن در الکترولیت تند و سوزنده ساخته شده است. پلاستیک مفید با خواص نچسب، مانند پلی [(CF ₂ CF _{2) X]،} و به عنوان تفلون شناخته شده، تولید شده از هیدروکربن های فلوئوردار غیر اشباع.

ترکیبات آلی حاوی کلر، برم یا ید، فلوئوردار است برای تولید موادی مانند دیکلرودیفلوئورومتان (کلر ₂ CF ₂₎ مبرد، که به طور گسترده در یخچال و فریزر خانگی و سیستم های تهویه مطبوع استفاده می شود. از آنجا که کلروفلوروکربن ها، مانند دیکلرودیفلوئورومتان، یک نقش فعال در تخریب لایه ی اوزون بازی و تولید و استفاده از آنها، محدود شد و در حال حاضر مبرد ترجیح حاوی هیدروفلوروکربن.

این عنصر همچنین برای تولید هگزافلوراید اورانیوم UF ₆ مورد استفاده در فرایند انتشار گازی جدا اورانیوم 235 از اورانیوم 238 در تولید سوخت هسته ای استفاده می شود. هیدروژن فلوراید و تری فلوئورید بور (BF ₃₎ در مقیاس صنعتی تولید می شود، از آنجایی که آنها کاتالیزور خوب برای واکنش های الکیل دار استفاده برای تهیه بسیاری از ترکیبات آلی هستند. سدیم فلوراید است که معمولا به آب آشامیدنی به منظور کاهش بروز پوسیدگی دندان در کودکان اضافه شده است. در سال های اخیر، مهمترین کاربرد فلوراید به دست آورد در زمینه های دارویی و کشاورزی است. جایگزینی گزینشی فلوئور به طور چشمگیری خواص بیولوژیکی مواد را تغییر دهد.

تجزیه و تحلیل

دشوار است به دقت میزان ترکیبات هالوژن تعیین می کند. فلوراید آزاد، به ظرفیت 1 برابر است، می توان آن را با استفاده از اکسیداسیون از جیوه جیوه + F ₂ → HGF ₂ تشخیص _داده، و اندازه گیری افزایش وزن از جیوه و تغییر حجم گاز. آزمون اصلی کیفی برای حضور یونهای این عنصر عبارتند از:

• انتخاب فلورید هیدروژن تحت عمل اسید سولفوریک،
• تشکیل رسوب از فلورید کلسیم با اضافه کردن محلول کلرید کلسیم،
• زرد راه حل تغییر رنگ تترو از تیتانیم (TiO ₄₎ و پراکسید هیدروژن در اسید سولفوریک.

روش تجزیه و تحلیل کمی:

• بارش فلوراید کلسیم در حضور کربنات سدیم و لجن با استفاده از اسید استیک،
• واریز chlorofluoride سرب با اضافه کردن کلرید سدیم و نیترات سرب،
• تیتراسیون (تعیین غلظت ماده حل شده) با محلول نیترات توریم (TH [NO _{3] 4)} با استفاده از alizarinsulfonate سدیم به عنوان شاخص: توریم (NO _{3) 4} + 4KF ↔ THF ₄ + 4KNO _3.

فلوئور پیوند کووالانسی (ظرفیت من)، از جمله به عنوان fluorocarbons به تجزیه و تحلیل پیچیده تر است. این نیاز به یک اتصال با سدیم فلزی، و به دنبال تجزیه و تحلیل از F ^- یون همانطور که در بالا توضیح داده شد.

خواص عنصر

در نهایت ما در حال حاضر برخی از خواص فلوئور:

• عدد اتمی: 9.
• وزن اتمی: 18.9984.
• ممکن ظرفیت فلوئور: 1.
• نقطه ذوب: -219،62 درجه سانتی گراد
• نقطه جوش: -188 درجه سانتی گراد
• چگالی (1 اتمسفر، 0 درجه سانتی گراد): 1696 گرم / L.
• فرمول فلوئور الکترونیک: 1S 2S ^{2 2 5} _2P.