Kemikali kipengele fluoro: Valence mali tabia

Florini (F) - tendaji zaidi kemikali kipengele na rahisi halogen kundi 17 (VIIa) ya meza ya upimaji. Hii tabia florini kutokana na uwezo wake wa kuvutia elektroni (kipengele zaidi electronegative) na ndogo chembe zake.

Historia ya ugunduzi

florini zenye madini flospa ulielezewa katika 1529 na daktari Mjerumani na mineralogist Georgiem Agrikoloy. Kuna uwezekano kuwa asidi hidrofloriki mara ya kwanza kupatikana katika haijulikani English glassmaker 1720 GA 1771 katika Swedish duka la dawa Carl Wilhelm Scheele kupatikana ghafi asidi hidrofloriki chini ya joto flospa na kujilimbikizia sulfuriki katika udaku kioo, ambayo kwa kiasi kikubwa vimeota kutu chini ya hatua ya kusababisha bidhaa . Kwa hiyo, katika majaribio ya baadaye, mishipa ni maandishi ya chuma. Karibu asidi isiyo mara kupatikana katika mwaka 1809, miaka miwili baadaye Kifaransa mwanafizikia André-Marie Ampère kudhani kwamba hii kiwanja hidrojeni na kipengele haijulikani, sawa klorini, ambapo inapendekezwa jina kutoka Kigiriki fluoro φθόριος, «usumbufu». Fluorspar akageuka calcium fluoride.

Floridi kutolewa mara moja ya matatizo makubwa ya unsolved ya kemia isokaboni mpaka 1886, wakati Kifaransa duka la dawa Anri Muassan alikuwa kipengele na electrolysis ya ufumbuzi wa hydrofluoride potassium katika floridi hidrojeni. Kwa hiyo katika 1906, alipokea Tuzo ya Nobel. ugumu katika kukabiliana na kipengele hiki na mali sumu imechangia florini polepole maendeleo katika uwanja wa kemia ya kipengele hiki. Hadi Vita Kuu ya Pili ya Dunia alikuwa maabara udadisi. Kisha, hata hivyo, matumizi ya urani uraniamu katika mgawanyo wa isotopu uranium, pamoja na kuongezeka kwa biashara misombo ya kikaboni ya kipengele, na kuifanya kemikali ambayo huleta faida kubwa.

kiwango cha maambukizi

florini zenye flospa (flospa, CAF ₂₎ kwa karne imekuwa kutumika kama flux (utakaso wakala) katika michakato metallurgiska. Madini baadaye imeonekana chanzo cha kipengele, ambayo ilikuwa pia jina lake Fluor. Colorless uwazi fuwele fluorite chini ya kuja na tint kibluu. Mali hii inajulikana kama umeme.

Fluoro - kipengele kwamba hutokea katika asili tu katika mfumo wa misombo yake, isipokuwa kwa kiasi kidogo sana ya bure kipengele katika flospa, radium wazi kwa mnururisho. maudhui ya kipengele katika mkusanyiko wa dunia ni juu ya 0.065%. msingi floridi madini ni flospa, cryolite (Na ₃ Alf _6), fluorapatite (Ca ₅ [PO _{4] 3} [F, Cl]), Topaz (Al ₂ SIO ₄ [F, OH] ₂₎ na lepidolite.

Kimwili na kemikali mali ya florini

Kwenye joto, florini gesi ni ya rangi ya njano na harufu inakera. Kuvuta pumzi ya hatari yake. Baada ya baridi ikawa maji njano. Kuna mmoja tu imara isotopu ya kipengele kemikali - fluoro-19.

kwanza ionization nishati ya halogen juu sana (402 kcal / Mol), ambayo ni kiwango cha joto kataioni malezi F ⁺ 420 kcal / Mol.

kawaida kidogo ya kipengele cha chembe inaweza kubeba kiasi yao kiasi kikubwa karibu chembe ya kati na kuunda wingi wa complexes imara, kwa mfano, hexafluorosilicate (SIF ₆₎ ^2- geksaftoralyuminata na (Alf ₆₎ ^3-. Fluoro - kipengele ambayo ina nguvu vioksidishaji mali. Hakuna kitu kingine si iliyooksidishwa floridi anion, ni zamu katika kipengele bure, na kwa sababu hii bidhaa haiko katika hali bure katika asili. tabia hii ya florini kwa umri wa miaka 150 hawaruhusiwi kupata kwa njia ya kemikali yoyote. Hii ilikuwa inawezekana tu kwa kutumia electrolysis. Hata hivyo, mwaka 1986 mwanakemia American Karl Krayst alisema kuhusu kwanza "kemikali" kupata floridi. Alikuwa K ₂ MNF _6, na antimoni pentafloridi (SBF _5), ambayo inaweza kupatikana kutoka ufumbuzi HF.

Fluoro: Valence na oxidation hali

ganda la nje lina thiol elektroni halojeni. Ndio maana Valence ya florini katika misombo ni sawa na moja. Hata hivyo, VIIa kundi kipengele atomi inaweza kuongeza idadi ya elektroni ya valency ya 7. Kiwango cha juu florini na hali yake ya oxidation sawa na -1. Element haina uwezo wa kupanua Valence yake shell, kwa vile chembe offline d-orbital. Nyingine halogen ya bure kutokana na uwepo wake unaweza kuwa Valence ya hadi 7.

High oxidation uwezo kipengele inaruhusu kufikia juu iwezekanavyo oxidation hali ya mambo mengine. Fluoro (Valence I) huweza kutengeneza kiwanja, ambayo haipo wala katika halidi mwingine yeyote, difluoride fedha (AGF _2), cobalt inayeyuka (COF ₃₎ heptafluoride rhenium (ref ₇₎ pentafloridi bromini (BRF ₅₎ na madini heptafluoride (IF _7).

uhusiano

Mfumo florini (F ₂₎ inaundwa na chembe mbili za kipengele. Anaweza kuingia katika uhusiano na mambo mengine yote isipokuwa helium na neon, ili kuunda ionic au covalent floridi. Baadhi vyuma kama vile nikeli, haraka kufunikwa na safu ya halogen, kuzuia mawasiliano zaidi na kipengele chuma. Baadhi vyuma kavu kama vile chuma kali, shaba, alumini, au Monel (nikeli 66% na 31.5% shaba alloy) haina kuguswa katika joto la kawaida na florini. Kufanya kazi na kipengele kwa joto hadi 600 ° C yanafaa monel, Sintered aluminiumoxid ni imara hadi 700 ° C.

mafuta Fluorocarbon ni kulainisha kufaa zaidi. Element humenyuka vikali ikiwa na vifaa vya kikaboni (kwa mfano, mpira, mbao na nguo) ili kudhibiti fluorination ya misombo ya kikaboni watawala florini tu inawezekana wakati kuchukua tahadhari maalum.

uzalishaji

Fluorspar ni chanzo kikuu cha fluoride. Katika uzalishaji wa floridi hidrojeni (HF) ni distilled kutoka flospa poda na kujilimbikizia sulfuriki katika kitengo kuongoza au chuma kutupwa. Wakati wa kunereka sumu calcium sulfate (Caso _4), ni hakuna katika HF. floridi hidrojeni hupatikana katika hali ya kutosha isiyo na maji na za sehemu kunereka katika vyombo shaba au chuma na kuhifadhiwa katika mitungi chuma. uchafu kawaida katika floridi hidrojeni kibiashara ni sulfurous na sulfuriki na asidi fluorosilicic (H ₂ SIF ₆₎ sumu kutokana na kuwepo kwa silika katika flospa. Athari ya unyevu zinaweza kuondolewa na electrolysis kutumia electrodes platinum na matibabu kwa kutumia florini watawala, au kuhifadhi juu ya nguvu Lewis asidi (MF _5, ambapo M - chuma) ambayo huweza kutengeneza chumvi (H ₃ O) ⁺ (MF ₆₎ ^-: H ₂ O + SBF ₅ + HF → (H ₃ O) ⁺ (SBF ₆₎ ^-.

floridi hidrojeni kutumika katika maandalizi ya aina ya viwanda kikaboni na misombo florini, kwa mfano, natriyftoridalyuminiya (Na ₃ Alf ₆₎ ni kuajiriwa kama electrolyte katika smelting ya chuma alumini. ufumbuzi wa floridi hidrojeni gesi katika maji inasemekana asidi hidrofloriki, kiasi kikubwa cha chuma ambayo hutumiwa kwa ajili ya kusafisha na kwa polishing kioo au kupasha haze kwa etching yake.

Maandalizi ya kiini bure kwa kutumia taratibu electrolytic kutokana na kukosekana kwa maji. Kwa kawaida wao ni katika hali ya floridi potasiamu kuyeyusha electrolysis ya floridi hidrojeni (katika uwiano wa 2.5-5 kwa 1) kwa joto la 30-70, 80-120 au 250 ° C. Wakati wa mchakato wa yaliyomo floridi hidrojeni katika kupungua electrolyte na kuongezeka hatua ya kiwango. Kwa hiyo, ni muhimu kuwa kuongezwa yake yalifanyika kuendelea. Katika joto la juu electrolyte chumba ni kubadilishwa wakati joto unazidi 300 ° C. Florini kinaweza kuhifadhiwa chini ya shinikizo katika mitungi ya chuma cha pua, kama silinda valve bila ya athari ya vitu hai.

matumizi ya

Element hutumika kuzalisha aina ya floridi kama vile klorini inayeyuka (CLF _3), kiberiti uraniamu (SF ₆₎ au cobalt inayeyuka (COF _3). Klorini misombo na cobalt ni muhimu mawakala fluorinating ya misombo ya kikaboni. (Pamoja na tahadhari sahihi moja kwa moja florini inaweza kutumika kwa kusudi hili). Sulphur uraniamu ni kutumika kama dielectric gesi.

florini watawala maji mengi na nitrojeni ni mara nyingi huathiriwa na hidrokaboni kuunda fluorocarbons sambamba ambapo sehemu au yote ya hidrojeni ni kubadilishwa kwa halogen. misombo kusababisha ujumla sifa ya utulivu juu, kemikali inertness, high umeme upinzani, pamoja na thamani mali nyingine za kimwili na kemikali.

Fluorination pia inaweza kufanywa na matibabu ya misombo ya kikaboni ya cobalt inayeyuka (COF ₃₎ electrolysis au ufumbuzi wake katika floridi hidrojeni isiyo na maji. plastiki muhimu na mali zisizo fimbo, kama vile polytetrafluoroethylene [(CF ₂ CF _{2) x],} inayojulikana kibiashara kama Teflon, zinazozalishwa kutoka hidrokaboni isokefu florini.

misombo ya kikaboni yenye klorini, bromini au iodini, ni fluorinated kuzalisha vitu kama vile DICHLORODIFLUOROMETHANE (Cl ₂ CF ₂₎ refrigerant, ambayo ni sana kutumika katika majokofu nyumbani na viyoyozi hewa. Tangu CFC, kama vile DICHLORODIFLUOROMETHANE, jukumu kubwa katika kupungua kwa ozoni na uzalishaji wao na matumizi mara vikwazo, na sasa refrigerant kuliko zenye hydrofluorocarbons.

kipengele pia kutumika kwa ajili ya kuzalisha uranium uraniamu (UF ₆₎ kutumika katika gesi utbredningen mchakato wa kutenganisha uranium-235 kutoka uranium-238 katika utengenezaji wa mafuta ya nyuklia. floridi hidrojeni na inayeyuka boroni (BF ₃₎ zinazozalishwa kwa kiwango viwanda, kwa kuwa wao ni vichocheo nzuri kwa ajili ya athari alkylation hutumiwa kutayarisha misombo mingi kikaboni. Sodiamu floridi ni kawaida aliongeza kwa maji ya kunywa ili kupunguza matukio ya caries meno kwa watoto. Katika miaka ya karibuni, maombi muhimu zaidi ya alipewa floridi katika nyanja ya kilimo dawa na. Kuchagua badala ya florini kasi hugeuza kibiolojia ya vitu.

uchambuzi wa

Ni vigumu kwa usahihi kuamua kiasi cha misombo halogen. Free floridi, ambayo ni sawa na Valence ya 1, inaweza kuwa wanaona na oxidation ya zebaki Hg + F ₂ → HgF _2, na kupima ongezeko la uzito wa zebaki na mabadiliko kiasi cha gesi. kuu ya ubora vipimo kwa uwepo wa ioni ya kipengele ni:

• uteuzi wa floridi hidrojeni chini ya hatua ya asidi sulfuriki,
• malezi ya precipitate ya floridi kalsiamu kwa kuongeza kalsiamu kloridi ufumbuzi
• njano kubadilika rangi dinitrojeni ufumbuzi wa titanium (TiO ₄₎ na peroksidi hidrojeni katika asidi sulfuriki.

uchambuzi mbinu upimaji kiasi:

• hapa na pale ya calcium floridi mbele ya carbonate sodium na sludge matibabu kwa kutumia asidi asetiki,
• kuweka chlorofluoride kuongoza kwa kuongeza sodium chloride na nitrate risasi,
• titration (uamuzi wa mkusanyiko wa dutu zilizoyeyushwa) na ufumbuzi wa thorium nitrate (Th [NO _{3] 4)} kwa kutumia sodium alizarinsulfonate kama kiashiria: Th (NO _{3) 4} + 4KF ↔ THF ₄ + 4KNO _3.

Covalently Bonded florini (Valence I), kama vile fluorocarbons kuchambua ngumu zaidi. Hii inahitaji uhusiano na sodium metali, ikifuatiwa na uchambuzi wa F ^- ions kama ilivyoelezwa hapo juu.

mali ya kipengele

Hatimaye sisi sasa baadhi tabia za florini:

• Atomiki simu: 9.
• Atomiki uzito: 18.9984.
• Uwezekano florini valency: 1.
• Kiwango myeyuko: -219,62 ° C.
• Kiwango mchemko: -188 ° C.
• Density (1 atm, 0 ° C): 1,696 g / l.
• Electronic florini formula: 1s 2S ^{2 2 5} _2p.