Fluoro Elfen gemegol: eiddo falens nodweddiadol

Fflworin (F) - y mwyaf adweithiol elfen gemegol a grŵp halogen hawsaf 17 (VIIa) o'r tabl cyfnodol. Mae'r nodwedd fflworin oherwydd ei allu i ddenu electronau (yr elfen fwyaf electronegatif) a maint bychan ei atomau.

Hanes o ddarganfod

Mae'r mwynau fflworin-sy'n cynnwys fflwrospar Disgrifiwyd ym 1529 gan feddyg Almaeneg a mwynolegydd Georgiem Agrikoloy. Mae'n debygol bod asid hydrofflẅorig Cafwyd gyntaf yn y glassmaker Saesneg anhysbys 1720 GA 1771 yn y fferyllfa Swedish Carl Wilhelm Scheele cael asid hydrofflẅorig crai o dan wresogi fflwrospar ag asid sylffwrig crynodedig mewn retort gwydr, a oedd wedi rhydu yn bennaf o dan y camau y cynnyrch sy'n deillio . Felly, mewn arbrofion dilynol, llestri yn cael eu gwneud o fetel. Mae bron asid anhydrus gafwyd yn 1809 flwyddyn, cymryd yn ganiataol ddwy flynedd yn ddiweddarach y ffisegydd Ffrangeg André-Marie Ampère bod y cyfansoddyn hydrogen gydag elfen anhysbys, clorin cyfatebol, er y bwriedir i'r enw o'r φθόριος fluoro Groeg, «tarfu». Trodd fflwrospar fflworid calsiwm.

rhyddhau fflworid oedd un o'r prif broblemau heb eu datrys o cemeg anorganig tan 1886, pan fydd y fferyllydd Ffrengig Anri Muassan oedd yr elfen trwy electrolysis o hydoddiant potasiwm hydrofluoride yn hydrogen fflworid. Ar ei gyfer yn 1906, derbyniodd y Wobr Nobel. Yr anhawster wrth ymdrin â'r elfen hon ac eiddo gwenwynig Cyfrannodd cynnydd araf fflworin ym maes cemeg yr elfen hon. Hyd at yr Ail Ryfel Byd yr oedd yn chwilfrydedd labordy. Yna, fodd bynnag, y defnydd o hecsafflworid wraniwm yn gwahanu isotopau wraniwm, ynghyd â chynnydd yn fasnachol cyfansoddion organig yr elfen, gan ei wneud yn gemegyn sy'n dod â manteision sylweddol.

nifer yr achosion

Mae'r fflworin-sy'n cynnwys fflwrospar (fflwrospar, CAF ₂₎ ers canrifoedd cael ei ddefnyddio fel fflwcs (asiant glanhau) mewn prosesau metelegol. ddiweddarach profodd Mwynau ffynhonnell elfen, sydd hefyd enwyd Fluor. crisialau fflworsbar dryloyw Di-liw o dan goleuo cael arlliw glasaidd. Mae'r eiddo wedi ei adnabod fel fflworoleuedd.

Fluoro - elfen sy'n digwydd ym myd natur yn unig yn y ffurf ei gyfansoddion, ac eithrio ar gyfer symiau bach iawn o elfen am ddim yn y fflwrospar, radiwm hamlygu i ymbelydredd. Mae cynnwys yr elfen yng nghramen y Ddaear yw tua 0.065%. Mae'r mwynau fflworid sylfaenol fflwrospar, cryolite (Na ₃ Alf _6), fluorapatite (Ca ₅ [PO _{4] 3} [F, Cl]), Topaz (Al ₂ SiO ₄ [F, OH] ₂₎ a lepidolite.

priodweddau ffisegol a chemegol o fflworin

Ar dymheredd ystafell, nwy fflworin yn melyn golau gyda arogl cythruddo. Anadlu o'i beryglus. Ar ôl oeri daeth yn hylif melyn. Dim ond un isotop sefydlog yr elfen gemegol - fluoro-19.

Mae'r egni ionization cyntaf y halogen yn uchel iawn (402 kcal / môl), sy'n ffurfio cation gwres safonol F ⁺ 420 kcal / môl.

Gall maint bach yr elfen yr atom ddarparu ar eu swm cymharol fawr o amgylch yr atom canolog i ffurfio lluosog cyfadeiladau sefydlog, er enghraifft, hexafluorosilicate (SIF ₆₎ ^2- geksaftoralyuminata a (ALF ₆₎ ^3. Fluoro - yn elfen sydd â'r eiddo oxidizing cryfaf. Nid oes unrhyw sylwedd arall yn cael ei oxidized anion fflworid, mae'n troi i mewn i elfen am ddim, ac am y rheswm nad yw'r eitem mewn cyflwr rhydd yn natur. Nid yw'r nodweddiadol o fflworin am fwy na 150 mlwydd oed yn cael ei gael drwy unrhyw ddull cemegol. Roedd hyn yn bosib dim ond drwy ddefnyddio electrolysis. Serch hynny, yn 1986 y fferyllydd Americanaidd Karl Krayst ddweud am y cyntaf "cemegol" gael fflworid. Defnyddiodd K ₂ MnF _6, a pentafluoride antimoni (FfCY _5), y gellir ei chael oddi wrth yr ateb HF.

Fluoro: falens a ocsidio wladwriaeth

Mae'r gragen allanol yn cynnwys halogenau electron heb bâr. Dyna pam y falens fflworin yn y cyfansoddion yn hafal i un. Fodd bynnag, gall VIIa elfen grŵp atomau cynyddu nifer yr electronau falens i o 7. fflworin Uchafswm ac mae ei gyflwr ocsidiad cyfartal i -1. Nid yw elfen yn gallu ymestyn ei plisgyn falens, gan ei fod yn all-lein atom d-orbital. Gall diolch di-halogen arall ei bresenoldeb fod yn falens o hyd at 7.

Elfen capasiti ocsideiddio Uchel yn caniatáu i gyflawni'r ocsidiad cyflwr uchaf posibl o elfennau eraill. Fluoro (falens I) yn gallu ffurfio cyfansawdd, nad yw'n bodoli nac mewn unrhyw halid arall: arian difluoride (AgF _2), trifluoride cobalt (COF ₃₎ heptafluoride rheniwm (cyf ₇₎ pentafluoride bromin (BRF ₅₎ a heptafluoride ïodin (OS _7).

cysylltiadau

Fformiwla fflworin (F ₂₎ yn cynnwys dau atom o elfen. Efallai y bydd yn mynd i mewn i gysylltiad â phob elfen arall ac eithrio heliwm a neon, i ffurfio fflworidau ïonig neu gofalent. Mae rhai metelau fel nicel, a gwmpesir yn gyflym gan haen o halogen, atal cyfathrebu ymhellach gyda'r elfen metel. Nid yw rhai metelau sych megis dur meddal, copr, alwminiwm, neu Monel (nicel 66% a 31.5% aloi copr) yn adweithio ar dymheredd cyffredin gyda fflworin. Gweithio gyda'r elfen ar dymheredd hyd at 600 ° C yn monel addas; alwmina sintered yn sefydlog hyd at 700 ° C.

olewau fluorocarbon yn ireidiau mwyaf addas. Elfen yn adweithio'n ffyrnig â deunyddiau organig (ee, rwber, pren a thecstilau) fluorination rheoli fel cyfansoddion organig fflworin elfennol ond yn bosibl wrth gymryd rhagofalon arbennig.

cynhyrchu

Fflwrospar yw'r brif ffynhonnell o fflworid. Wrth gynhyrchu hydrogen fflworid (HF) yn cael ei ddistyllu o fflwrospar powdr ag asid sylffwrig crynodedig mewn uned arweiniol neu haearn bwrw. Yn ystod y distyllu a ffurfiwyd calsiwm sylffad (CaSO _4), yn anhydawdd mewn HF. Mae'r hydrogen fflworid yn cael ei sicrhau mewn cyflwr digon anhydrus drwy ddistylliad ffracsiynol mewn gopr neu ddur llongau a storio mewn silindrau dur. amhureddau cyffredin mewn hydrogen fflworid masnachol asid sylffwrig sulfurous a ac asid fluorosilicic (H ₂ SIF ₆₎ a ffurfiwyd oherwydd presenoldeb o silica yn y fflwrospar. Gall olion leithder yn cael ei symud gan electrolysis gan ddefnyddio electrodau platinwm drwy driniaeth gyda fflworin elfennol, neu storio dros asid Lewis cryfach (MF _5, wherein M - metel) a all ffurfio halwynau (H ₃ O) ⁺ (MF ₆₎ ^-: H ₂ O + FfCY ₅ + HF → (H ₃ O) ⁺ (FfCY ₆₎ ^-.

Mae'r hydrogen fflworid a ddefnyddiwyd wrth baratoi'r amrywiaeth o gyfansoddion fflẅorin organig ac anorganig diwydiannol, e.e. natriyftoridalyuminiya (Na ₃ ALF ₆₎ yn cael ei gyflogi fel y electrolyt yn y toddi metel alwminiwm. Mae datrysiad o nwy hydrogen fflworid yn y dŵr yn dweud i asid hydrofflẅorig, swm mawr o fetel sy'n cael ei ddefnyddio ar gyfer glanhau ac ar gyfer caboli gwydr neu drosglwyddo haze at ei ysgythru.

Paratoi cell rhad ac am ddim drwy ddefnyddio gweithdrefnau electrolytig yn absenoldeb dŵr. Fel arfer maent yn y ffurf o fflworid potasiwm toddi electrolysis o hydrogen fflworid (yn y gymhareb o 2.5-5 i 1) ar dymheredd o 30-70, 80-120 neu 250 ° C. Yn ystod y broses y cynnwys fflworid hydrogen yn y gostyngiadau electrolyt a'r codiadau ymdoddbwynt. Felly, mae angen bod ei ben yn digwydd yn barhaus. Yn y tymheredd uchel siambr electrolyt ei ddisodli pan fydd y tymheredd yn fwy na 300 ° C. Gellir Fflworin yn cael ei storio'n ddiogel dan bwysau mewn silindrau dur di-staen, os yw'r falf y silindr yn rhad ac am olion o sylweddau organig.

y defnydd o

Elfen cael ei ddefnyddio i gynhyrchu amrywiaeth o fflworid fel clorin trifluoride (CLF _3), sylffwr hecsafflworid (SF ₆₎ neu trifluoride cobalt (COF _3). cyfansoddion clorin a cobalt yn asiantau fluorinating bwysig o gyfansoddion organig. (Gyda rhagofalon priodol yn uniongyrchol fflworin yn cael ei ddefnyddio at y diben hwn). sylffwr hecsafflworid yn cael ei ddefnyddio fel deuelectrig nwyol.

Mae'r fflworin elfennol wanhau gyda nitrogen yn aml yn adweithio â hydrocarbonau i ffurfio fluorocarbons cyfatebol lle mae rhan neu'r cyfan o'r hydrogen yn cael ei disodli gyda halogen. Mae'r cyfansoddion sy'n deillio yn cael eu nodweddu yn gyffredinol gan sefydlogrwydd uchel, anadweithedd cemegol, gwrthiant trydanol uchel, yn ogystal â nodweddion ffisegol a chemegol gwerthfawr eraill.

Gellir fluorination hefyd yn cael ei wneud gan drin o gyfansoddion organig o trifluoride cobalt (COF ₃₎ electrolysis neu atebion hynny mewn hydrogen fflworid anhydrus. plastigau defnyddiol gydag eiddo non-stick, megis polytetrafluoroethylene [(CF ₂ CF _{2) x],} a elwir yn fasnachol fel Teflon, a gynhyrchir o hydrocarbonau fflẅorinedig annirlawn.

Cyfansoddion organig sy'n cynnwys clorin, bromin neu ïodin, yn cael ei wedi'u fflworeiddio i gynhyrchu sylweddau fel DICHLORODIFLUOROMETHANE (Cl ₂ CF ₂₎ oerydd, a ddefnyddir yn eang mewn oergelloedd cartref a tymheru. Ers clorofflworocarbonau, megis DICHLORODIFLUOROMETHANE, yn chwarae rhan weithredol yn y gostyngiad yn yr haen osôn ac mae eu cynhyrchu a defnyddio ei gyfyngu, ac yn awr yr oerydd a ffefrir sy'n cynnwys hydrofflworocarbonau.

Mae'r elfen yn cael ei ddefnyddio hefyd ar gyfer cynhyrchu hecsafflworid wraniwm (UF ₆₎ a ddefnyddir yn y broses trylediad nwyol o wahanu wraniwm-235 o wraniwm-238 wrth gynhyrchu tanwydd niwclear. hydrogen fflworid a trifluoride boron (BF ₃₎ yn cael eu cynhyrchu ar raddfa ddiwydiannol, gan eu bod yn gatalyddion da ar gyfer adweithiau alkylation a ddefnyddir i baratoi llawer o gyfansoddion organig. Sodiwm fflworid yn cael ei ychwanegu fel rheol at y dŵr yfed er mwyn lleihau nifer yr achosion o bydredd dannedd mewn plant. Yn y blynyddoedd diwethaf, mae'r cais yn bwysicaf o fflworid a gaffaelwyd yn y fferyllol a chaeau amaethyddol. amnewid dethol o fflworin yn newid yn ddramatig priodweddau biolegol o sylweddau.

dadansoddiad o

Mae'n anodd penderfynu yn gywir swm y cyfansoddion halogen. fflworid am ddim, sydd yn hafal i falens 1, gellir ei ganfod gan ocsideiddio o fercwri Hg + F ₂ → HGF _2, a mesur y cynnydd mewn pwysau mercwri a'r newid cyfaint y nwy. Y prif profion ansoddol ar gyfer presenoldeb ïonau yr elfen yw:

• detholiad o hydrogen fflworid dan effaith asid sylffwrig,
• ffurfio gwaddod o fflworid calsiwm drwy ychwanegu hydoddiant clorid calsiwm,
• melyn ateb tetraoxide discoloration o titaniwm (tio ₄₎ a hydrogen perocsid mewn asid sylffwrig.

dulliau dadansoddi meintiol:

• dyddodiad o fflworid calsiwm ym mhresenoldeb sodiwm carbonad a thriniaeth llaid gan ddefnyddio asid asetig,
• dyddodi chlorofluoride arwain drwy ychwanegu sodiwm clorid a nitrad plwm,
• titradiad (penderfynu y crynodiad o sylwedd toddedig) â chymysgedd o nitrad thoriwm (Th [NO _{3] 4)} gan ddefnyddio sodiwm alizarinsulfonate fel dangosydd: Th (NO _{3) 4} + 4KF ↔ THF ₄ + 4KNO _3.

fflworin bondio gofalent (falens I), fel fluorocarbons i ddadansoddi yn fwy cymhleth. Mae hyn yn gofyn cysylltiad â sodiwm metelaidd, ac yna dadansoddiad o'r F ^- ïonau fel y disgrifir uchod.

eiddo yr elfen

Yn olaf, rydym yn cyflwyno rhai priodweddau fflworin:

• rhif atomig: 9.
• pwysau atomig: 18.9984.
• falens fflworin posibl: 1.
• pwynt toddi: -219,62 ° C.
• berwbwynt: -188 ° C.
• Dwysedd (1 atm, 0 ° C): 1,696 g / l.
• fformiwla fflworin Electronig: 1s 2s ^{2 2 5} _2c.