Fluor: valenca, kemijske lastnosti, lastnosti

Kje je fluorid v periodnem sistemu? Valenca tega elementa je ena, zato je tipičen predstavnik sedme skupine glavne podskupine. Podali smo kratek opis tega nekovinskega materiala, ugotovili njegove osnovne fizikalne in kemijske lastnosti.

Strani z zgodovino

Razmislite o strukturi atoma fluora, vendar se bomo najprej osredotočili na zgodovino njegovega odkritja. Na začetku 16. stoletja je nemški zdravnik in mineralog Gregory Agricola opisal mineral, ki je vseboval fluorid. Valenca elementa še ni bila znana, zato je bilo težko predvideti njene osnovne lastnosti.

Konec 18. stoletja je švedski kemik Karl Scheele uspel sintetizirati spojino vodikov fluorid v stekleni posodi s koncentrirano žveplovo kislino in fluoritom. Snov, ki jo je znanstvenik pridobil, ni sodeloval s kovinami, zato je Scheele zaključil, da kemična aktivnost fluorovodikove kisline ni zelo malo.

V svoji brezvodni obliki je bila pridobljena šele v začetku devetnajstega stoletja, vendar nihče ni mogel izolirati čistega fluora iz spojine. Valenca tega nekovinskega je že dolgo prava skrivnost za kemike.

Šele leta 1886 je Moissan uspelo z elektrolizo vodne raztopine kalcijevega fluorida izolirati čisti fluor. Ni določil nekovinske valence, ampak je za svoje raziskave prejel Nobelovo nagrado za kemijo (1906).

Zaradi strupenih lastnosti, ugotovljenih v tem kemijskem elementu, je bila njena študija precej dolga. Šele po drugi svetovni vojni je fluor začel prejemati z industrijsko predelavo fluorida.

Biti v naravi

Fluorina molekula ni v naravi v čisti obliki. Med najpogostejšimi spojinami fluora opazimo fluorit. To je fluorit, ki se že več stoletij uporablja kot čistilna sestavina v metalurški proizvodnji. Raziskovalci so lahko ugotovili, da ima mineral, ki se uporablja za poudarjanje fluora, lastnost fluorescence, to je sposobnost, da daje modrikasto barvo z dodatno razsvetljavo.

Fluorna formula je bila določena veliko kasneje, razlog za to je bila zanemarljiva prevalenca v skorji (ne več kot 0,065 odstotka). Topaz, kriolit in lepidolit se lahko obravnavajo kot glavne spojine.

Lastnosti nepremičnine

Ta nekovinski material je v normalnih pogojih bledo rumeni plin z dražljivim vonjem. Vdihavanje fluorida je nevarno za ljudi, zato ni bilo zanesljivih podatkov o fizikalnih lastnostih tega halogena že tako dolgo. Med raziskavo smo identificirali en stabilen izotop tega elementa, ki ima obliko fluorina-19. Specifična struktura atoma fluora razloži njegovo sposobnost, da postavi stabilne komplekse okoli atoma. Na primer, heksafluorosilikati in heksafluoroaluminati so bili identificirani, pri čemer ima fluor močne oksidativne lastnosti.

Noben drug nekovinski material, ki se nahaja v periodnem sistemu, nima takšne sposobnosti, da bi tvoril anione. Zato se fluor v naravi ne nahaja v njegovi čisti obliki. Šele ob koncu dvajsetega stoletja je ameriški kemik Carl Crist uspel pridobiti fluor. Za to je porabil elektrolizo raztopine antimonovega pentafluorida.

Kemijske lastnosti fluora temeljijo na njegovi sposobnosti, da poveže elektron z drugimi elementi. Ob sedmih valentnih elektronih na zunanji ravni kaže oksidacijsko stanje -1.

Osnovne kemijske lastnosti fluora lahko razložimo s posebnostmi strukture atoma. Ta element nima prostih d-orbital, kot je klor, zato pozitivne vrednosti niso značilne za njega. oksidacijska stanja.

Zaradi visoke oksidacijske sposobnosti tega elementa tvori spojine, ki niso značilne za druge halogenide: kobaltov trifluorid, srebrov difluorid, renijev heptafluorid, jod heptafluorid.

Tipične spojine

Večina fluora je v obliki različnih spojin praktičnega pomena. Na primer, fluoroogljična olja veljajo za optimalna maziva. Fluor z lahkoto komunicira z lesom, gumo, tkaninami, ki je našel uporabo pri fluoriranju organskih snovi. Pomembno je, da sprejmete previdnostne ukrepe, da ne bi čutili strupenih učinkov tega elementa.

Proizvodnja

Proizvodnja fluora temelji na predelavi fluorita. Proizvodnja vodikovega fluorida spremlja destilacija fluorita v prahu s koncentriranim žveplove kisline. Ta postopek se izvaja v litoželeznem ali svinčenem aparatu. Po destilaciji se tvori kalcijev sulfat, ki se ne more raztopiti v vodikov fluorid. Za pridobitev HF s frakcijsko destilacijo v jeklenih ali bakrenih posodah. Vodikov fluorid je shranjen v jeklenih rezervoarjih.

Kot glavne nečistoče, ki jih vsebuje ta spojina, upoštevamo žveplovo, žveplovo in fluorovodikovo kislino. Nastanejo zaradi prisotnosti silicijevega dioksida v fluoritu. Za odstranitev sledi vlage iz reakcijske zmesi se izvede elektroliza na platinastih elektrodah. Končna formula fluorida je shranjena močna kislina Lewis lahko tvori soli.

HF povpraševanje

Vodikov fluorid je potreben pri proizvodnji različnih organskih in anorganskih fluornih spojin. Na primer z njegovo pomočjo nastane Na3AlF6, ki se uporablja kot elektrolit pri taljenju aluminija. Fluorovodikova kislina, ki je raztopina HF, je potrebna v velikih količinah za čiščenje in poliranje kovin. To daje steklo mat barvo, je potrebno za jedkanje.

Čisti fluor se lahko postavi v jeklenke pod pritiskom le, če na ventilih ni organskih snovi.

Fluoridi

Obravnavani kemični element se uporablja pri proizvodnji različnih fluoridov, na primer kobaltov trifluorid, žveplov heksafluorid. Te spojine so trdne snovi, ki povzročajo fluoriranje organskih snovi. Kot dielektrični plin smo uporabili žveplov heksafluorid.

Elementarni fluor, zmešan z dušikom, lahko reagira z ogljikovodiki. Kot reakcijski produkt nastane določen fluoroogljik, kjer vodik popolnoma ali delno nadomesti s halogenom. Dobljene spojine odlikuje visoka stabilnost, odlična električna upornost in kemična inertnost.

Značilnosti fluoridacije

Ta postopek lahko izvedemo z obdelavo organske spojine s kobaltovim trifluoridom, kot tudi z elektrolizo njegove vodne raztopine. Teflon, znan tudi ruskim hostesam, je v kemiji znan kot politetrafluoroetilen, pridobljen s halogeniranjem nenasičenih ogljikovodikov.

V klimatskih napravah in hladilnikih uporabite posebno hladilno sredstvo (diklorodiftometan). Zaradi dejstva, da so imeli takšni reagenti negativen vpliv na ozračje, je prispevalo k izčrpavanju ozonski plašč, postopno je bila njihova proizvodnja omejena. Trenutno jih zamenjujejo hladilna sredstva, ki vsebujejo fluorirane ogljikovodike.

Zaključek

Fluor ima najmočnejše oksidativne lastnosti vseh članov halogenske podskupine. Ima majhen polmer atoma, kar pomeni, da je veliko lažje sprejeti en elektron, zato se fluoridi uporabljajo za proizvodnjo fluoridov.

Na primer, uranov heksafluorid se uporablja v procesu difuzije plina pri pridobivanju 235 urana iz 238, kar je značilno za proizvodnjo jedrskega goriva. Borov trifluorid in vodikov fluorid se proizvajajo v velikih količinah, ker so te komponente odlični katalizatorji za alkiliranje, v proizvodnji organskih spojin. Na primer, kadar se pitni vodi doda natrijev fluorid, se lahko zmanjša pojavnost kariesa.

Trenutno je uporaba fluorida v kmetijski in farmacevtski industriji zelo pomembna. Na primer, pri kvantitativnem obarjanju kalcijevega fluorida in njegovi naknadni obdelavi z ocetno kislino se lahko izračuna vsebnost tega elementa in dobljeni rezultati se lahko uporabijo za kvantitativno analizo.

Zahvaljujoč sodobnim metodam kakovosti in kvantitativna analiza V analitski kemiji se je pogosto uporabljala vrsta fluornih spojin. Prav ta predstavnik halogenske podskupine je eden najbolj iskanih elementov v organski in anorganski kemiji.