fluoro elemento químico: propriedades de valência característicos

Flr (F) – o mais reactivo elemento químico e grupo halogénio mais fácil 17 (VII-A) da tabela periódica. Esta característica flúor, devido à sua capacidade para atrair electrões (o elemento mais electronegativo) e o tamanho pequeno dos seus átomos.

História da descoberta

O mineral contendo flúor fluorite foi descrita em 1529 por um médico e mineralogist alemão Georgiem Agrikoloy. É provável que o ácido fluorídrico foi obtido pela primeira vez no desconhecido vidreiro Inglês 1720 GA 1771 no químico sueco Carl Wilhelm Scheele obtido ácido fluorídrico em bruto sob aquecimento fluorite com ácido sulfúrico concentrado numa retorta de vidro, o que em grande parte corroídos sob a acção do produto resultante . Portanto, em experiências subsequentes, os vasos são feitos de metal. Quase ácido anidro foi obtido em 1809 ano, dois anos mais tarde, o físico francês André-Marie Ampère assumido que este composto de hidrogénio com um elemento desconhecido, cloro análogo, para o qual é proposto o nome do φθόριος fluoro grego, «perturbação». Espatoflúor virou fluoreto de cálcio.

A liberação de flúor foi um dos principais problemas não resolvidos da química inorgânica até 1886, quando o químico francês Anri Muassan era o elemento pela electrólise de solução de fluoridrato de potássio em fluoreto de hidrogénio. Por isso, em 1906, ele recebeu o Prêmio Nobel. A dificuldade em lidar com este elemento e propriedades tóxicas contribuiu progresso lento flúor no campo da química deste elemento. Até a Segunda Guerra Mundial, ele foi uma curiosidade de laboratório. Em seguida, no entanto, a utilização de hexafluoreto de urânio na separação de isótopos de urânio, juntamente com um aumento na comerciais compostos orgânicos do elemento, tornando-o um produto químico que traz benefícios significativos.

predomínio

A fluorite contendo flúor (fluorite, CaF ₂₎ durante séculos foram utilizados como um fluxo (agente de limpeza) em processos metalúrgicos. Mineral mais tarde provou ser uma fonte de um elemento, que também foi nomeado Fluor. Incolores cristais de fluorita transparentes sob iluminação tem um tom azulado. Esta propriedade é conhecida como fluorescência.

Fluoro – um elemento que ocorre na natureza apenas sob a forma dos seus compostos, excepto para quantidades muito pequenas de elemento livre no fluorite, rádio exposta à radiação. O conteúdo do elemento na crosta da Terra é de cerca de 0,065%. Os minerais de fluoreto básicos são fluorite, criolite (Na ₃ AlF _6), fluorapatite (Ca _{5 [PO4] 3} [F, Cl]), topázio (Al ₂ SiO ₄ [F, OH] ₂₎ e lepidolita.

As propriedades físicas e químicas de flúor

À temperatura ambiente, o gás de flúor é um amarelo pálido com um odor irritante. Inalação do seu perigoso. Após arrefecimento, tornou-se um líquido amarelo. Existe apenas um isótopo estável do elemento químico – f luoro-19.

A primeira energia de ionização do halogéneo é muito alta (402 kcal / mol), que é um catião de formação de calor padrão F ⁺ 420 kcal / mol.

O pequeno tamanho do elemento do átomo pode acomodar a sua quantidade relativamente grande em torno do átomo central de modo a formar uma pluralidade de complexos estáveis, por exemplo, hexafluorossilicato (SiF ₆₎ ^2- geksaftoralyuminata e (AlF ₆₎ ^3-. Fluoro – um elemento que tem as propriedades mais fortes oxidantes. Nenhuma outra substância não é oxidado ânion fluoreto, ele se transforma em um elemento livre, e por este motivo o item não está em um estado livre na natureza. Esta característica de flúor por mais de 150 anos de idade não estão autorizados a fazê-lo por qualquer método químico. Isso só foi possível através do uso de eletrólise. No entanto, em 1986, o químico americano Karl Krayst disse sobre o primeiro "química" obtendo flúor. Usou-se K ₂ MNF _6, e pentafluoreto de antimónio (SbF _5), que pode ser obtido a partir da solução de HF.

Fluoro: estado de valência e oxidação

O invólucro exterior contém um halogéneos de electrões desemparelhados. É por isso que a valência de flúor nos compostos é igual a um. No entanto, VIIa átomos elemento grupo pode aumentar o número de electrões para a valência de 7. flúor máxima e seu estado de oxidação igual a -1. Elemento não é capaz de estender a sua camada de valência, uma vez que fora de linha átomo de d-orbital. Outros graças isentos de halogénio a sua presença pode ser uma valência de até 7.

Alta capacidade de oxidação elemento permite conseguir o mais alto possível estado de oxidação de outros elementos. Fluoro (valência I) pode formar um composto, que não existe nem em qualquer outro halogeneto de: prata difluoreto (AGF _2), cobalto trifluoreto de (CoF ₃₎ heptafluoride rénio (ref ₇₎ pentafluoreto de bromo (BrF ₅₎ e heptafluoride iodo (SE _7).

conexões

Fórmula flr (F ₂₎ é constituído por dois átomos de um elemento. Ele pode entrar em conexão com todos os outros elementos, exceto hélio e neon, para formar fluoretos iónicos ou covalentes. Alguns metais tais como o níquel, rapidamente cobertos por uma camada de halogéneo, impedindo ainda mais a comunicação com o elemento de metal. Alguns metais não secas, tais como aço macio, cobre, alumínio, ou Monel (66% de níquel e 31,5% de liga de cobre) não reagem a temperaturas normais com flúor. Para trabalhar com o elemento a temperaturas de até 600 ° C é monel adequado; alumina sinterizada é estável até 700 ° C.

óleos de fluorocarbonetos são lubrificantes mais adequadas. Elemento reage violentamente com materiais orgânicos (por exemplo, borracha, madeira e têxteis) de fluoração de modo controlado de compostos orgânicos flúor elementar só é possível quando a tomada de precauções especiais.

produção

Espatoflúor é a principal fonte de fluoreto. Na produção de fluoreto de hidrogénio (HF) é destilado a partir de fluorspar em pó com ácido sulfúrico concentrado, em uma unidade de chumbo ou ferro fundido. Durante a destilação formado sulfato de cálcio _(CaSO4), é insolúvel em HF. O fluoreto de hidrogénio é obtida, em estado suficientemente anidro por destilação fraccionada em vasos de cobre ou de aço e armazenado em garrafas de aço. As impurezas comuns no fluoreto de hidrogénio comercial são ácido sulfuroso e sulfúrico e ácido fluorossilícico (H ₂ SiF ₆₎ formados devido à presença da sílica na fluorite. Vestígios de humidade pode ser removida por electrólise usando eléctrodos de platina, por tratamento com flúor elementar ou armazenamento ao longo de um ácido de Lewis mais forte (MF _5, em que M – de metal) que pode formar sais _(H3O) ⁺ (MF ₆₎ ^-: H ₂ O + _SbF5 + HF → _(H3O) ⁺ (SbF ₆₎ ^-.

O fluoreto de hidrogénio utilizado na preparação de uma variedade de compostos orgânicos e inorgânicos de flúor industriais, por exemplo, natriyftoridalyuminiya (Na ₃ AlF ₆₎ é empregue como electrólito na fundição de metal de alumínio. Uma solução de gás de fluoreto de hidrogénio em água diz-se ácido fluorídrico, uma grande quantidade de metal que é utilizado para a limpeza e polimento de vidro ou transmitir neblina a sua decapagem.

Preparação de célula livre, usando procedimentos electrolíticos na ausência de água. Normalmente, eles estão na forma de fluoreto de potássio derreter electrólise de fluoreto de hidrogénio (na razão de 2,5-5 para 1) a temperaturas de 30-70, 80-120 ou 250 ° C. Durante o processo o conteúdo em fluoreto de hidrogénio diminui electrólitos e as subidas de ponto de fusão. Portanto, é necessário que a sua adição ocorreu de forma contínua. Na câmara de alta temperatura do electrólito é substituído quando a temperatura excede os 300 ° C. Flúor pode ser armazenada com segurança sob pressão num cilindro de aço inoxidável, se a válvula de cilindro livre de vestígios de substâncias orgânicas.

o uso de

Elemento é utilizado para produzir uma variedade de fluoreto, tais como trifluoreto de cloro (ClF _3), hexafluoreto de enxofre (SF ₆₎ ou trifluoreto de cobalto (CoF _3). Os compostos de cloro e cobalto são agentes de fluoração importantes de compostos orgânicos. (Com precauções apropriadas directamente flúor pode ser usado para este propósito). hexafluoreto de enxofre é utilizado como um dieléctrico gasoso.

O elemento flúor diluído com azoto é frequentemente reage com hidrocarbonetos para formar os correspondentes fluorocarbonetos em que uma parte ou todo o hidrogénio é substituído por halogénio. Os compostos resultantes são geralmente caracterizados por uma elevada estabilidade, inércia química, resistência eléctrica elevada, bem como outras propriedades físicas e químicas valiosas.

A fluoração também pode ser feito por tratamento de compostos orgânicos de trifluoreto de cobalto (CoF ₃₎ electrólise ou soluções destes em fluoreto de hidrogénio anidro. plásticos úteis com propriedades anti-aderentes, tais como o politetrafluoroetileno [(CF ₂ CF _{2) x],} conhecido comercialmente como Teflon, produzidos a partir de hidrocarbonetos fluorados insaturados.

compostos orgânicos que contenham cloro, bromo ou iodo, é fluorado para produzir substâncias tais como diclorodifluorometano (Cl ₂ CF ₂₎ do refrigerante, que é amplamente utilizado em refrigeradores domésticos e sistemas de ar condicionado. Uma vez que os clorofluorocarbonetos, tais como diclorodifluorometano, desempenham um papel activo na destruição da camada de ozono e a sua produção e uso era restrito, e agora o refrigerante preferido contendo hidrofluorocarbonetos.

O elemento também é utilizado para a produção de hexafluoreto de urânio (UF ₆₎ utilizado no processo de difusão gasosa de separar urânio-235 a partir de urânio-238 no fabrico de combustível nuclear. fluoreto de hidrogénio e trifluoreto de boro _(BF3) são produzidos em escala industrial, uma vez que eles são bons catalisadores para reacções de alquilação utilizados para preparar muitos compostos orgânicos. O fluoreto de sódio é geralmente adicionado à água de beber, a fim de reduzir a incidência de cáries dentárias em crianças. Nos últimos anos, a aplicação mais importante de flúor adquirida na indústria farmacêutica e campos agrícolas. substituição selectiva de flúor alterar drasticamente as propriedades biológicas das substâncias.

análise de

É difícil determinar com precisão a quantidade dos compostos de halogénio. fluoreto livre, que é igual à valência de 1, que pode ser detectada por oxidação do mercúrio Hg + F ₂ → HGF _2, e medindo o aumento em peso de mercúrio e a variação do volume do gás. Os principais testes qualitativos para a presença de iões do elemento são:

• selecção de fluoreto de hidrogénio sob a acção de ácido sulfúrico,
• formação de um precipitado de fluoreto de cálcio por adição de solução de cloreto de cálcio,
• solução amarela descoloração tetraóxido de titânio (TiO ₄₎ e peróxido de hidrogénio em ácido sulfúrico.

métodos de análise quantitativa:

• precipitação de fluoreto de cálcio na presença de carbonato de sódio e tratamento de lamas usando ácido acético,
• depositar clorof chumbo pela adição de cloreto de sódio e nitrato de chumbo,
• titulação (determinação da concentração de substância dissolvida) com uma solução de nitrato de tório (Th _{[NO3] 4)} utilizando alizarinsulfonate de sódio como indicador: Th _{(NO3) 4} + 4KF ↔ THF ₄ + 4KNO _3.

flúor ligado de forma covalente (de valência I), tais como f luorocarbonetos para analisar mais complicado. Isto requer uma ligação com o sódio metálico, seguido pela análise do F ^– iões, tal como descrito acima.

propriedades do elemento

Finalmente que apresentam algumas propriedades de flúor:

• Número atômico: 9.
• peso atômico: 18,9984.
• Possível flúor valência: 1.
• Ponto de fusão: -219,62 ° C.
• Ponto de ebulição: -188 ° C.
• Densidade (1 atm, 0 ° C): 1696 g / l.
• fórmula flúor electrónica: 1s 2s ^{2 2 5} _2p.