الفلورية عنصر كيميائي: خصائص التكافؤ مميزة

الفلور (F) - الأكثر رد الفعل عنصر كيميائي وأسهل مجموعة الهالوجين 17 (السابع-أ) من الجدول الدوري. هذه الخاصية الفلور بسبب قدرتها على جذب الإلكترونات (العنصر الأكثر كهربية)، وصغر حجم ذراته.

تاريخ الاكتشاف

المعادن التي تحتوي على الفلور الفلورسبار وصفت في 1529 من قبل الطبيب والعداني الألمانية Georgiem Agrikoloy. ومن المرجح أن حمض الهيدروفلوريك والتي تم الحصول عليها لأول مرة في glassmaker الإنجليزية مجهول 1720 GA 1771 في الكيميائي السويدي كارل فيلهيلم شيل الحصول على حمض الهيدروفلوريك الخام تحت التدفئة الفلورسبار مع حمض الكبريتيك المركز في معوجة الزجاج، والتي متآكلة إلى حد كبير في إطار العمل من المنتج الناتج . لذلك، في تجارب لاحقة، مصنوعة من المعدن السفن. تقريبا تم الحصول على حمض مائي في 1809 عام، تولى بعد ذلك بعامين الفيزيائي الفرنسي أندريه ماري أمبير أن هذا المركب الهيدروجين مع عنصر غير معروف، الكلور مماثل، الذي يقترح الاسم من φθόριος الفلورية اليونانية، «الاضطراب». تحولت الفلورسبار فلوريد الكالسيوم.

كان الافراج الفلورايد واحدة من المشاكل التي لم تحل الرئيسية الكيميائية غير العضوية حتى عام 1886، عندما كان الكيميائي الفرنسي أنري Muassan العنصر عن طريق التحليل الكهربائي لمحلول hydrofluoride البوتاسيوم في فلوريد الهيدروجين. لذلك في عام 1906، حصل على جائزة نوبل. ساهمت صعوبة في التعامل مع هذا العنصر والخواص السامة الفلور بطء التقدم في مجال الكيمياء لهذا العنصر. حتى الحرب العالمية الثانية كان الفضول المختبر. ثم، ومع ذلك، فإن استخدام سادس فلوريد اليورانيوم في فصل نظائر اليورانيوم، جنبا إلى جنب مع زيادة في التجارية المركبات العضوية للعنصر، مما يجعلها الكيميائية التي تجلب فوائد كبيرة.

انتشار

والفلورسبار التي تحتوي على الفلور (الفلورسبار، الكاف ₂₎ لعدة قرون استخدمت كمادة متدفقة (وكيل التطهير) في عمليات التعدين. ثبت في وقت لاحق المعدنية مصدرا للعنصر، والتي سميت أيضا فلور. عديم اللون بلورات شفافة فلوريت تحت إضاءة لديهم صبغة مزرقة. وتعرف هذه الخاصية كما مضان.

الفلورية - وهو العنصر الذي يحدث في الطبيعة إلا في شكل مركباته، باستثناء كميات صغيرة جدا من عنصر حر في الفلورسبار والراديوم الذين تعرضوا للإشعاع. محتوى العنصر في القشرة الأرضية حوالي 0.065٪. المعادن فلوريد الأساسية هي الفلورسبار، الكريوليت (نا ₃ آلف _6)، fluorapatite (كا ₅ [ص _{4] 3} [F، الكلور])، توباز (آل ₂ شافي ₄ [F، OH] ₂₎ واللبيدوليت.

الخصائص الفيزيائية والكيميائية للالفلور

في درجة حرارة الغرفة، غاز الفلور هو أصفر شاحب مع رائحة مزعجة. استنشاق لها خطورة. على التبريد أصبح سائل أصفر. هناك واحد فقط النظائر المستقرة للعنصر كيميائي - الفلورية-19.

أول طاقة التأين من الهالوجين عالية جدا (402 كيلو كالوري / مول)، وهو تشكيل الموجبة الحرارة القياسية F ⁺ 420 كيلو كالوري / مول.

صغر حجم عنصر الذرة يمكن أن تستوعب كمية كبيرة نسبيا حول الذرة المركزية لتشكيل تعدد المجمعات مستقرة، على سبيل المثال، هيكسافلوروسيليكيت (SIF ₆₎ ^2- geksaftoralyuminata و (مؤسسة آنا ليند ₆₎ ^3-. الفلورية - أحد العناصر التي لديها أقوى خصائص المؤكسدة. لا يتأكسد أي مادة أخرى أنيون الفلوريد، فإنه يتحول إلى عنصر حر، ولهذا السبب كان العنصر ليس في دولة حرة في الطبيعة. لا يسمح هذا سمة من الفلور لأكثر من 150 سنة للحصول عليه بأي طريقة كيميائية. وكان هذا ممكنا فقط من خلال استخدام التحليل الكهربائي. ومع ذلك، في عام 1986 قال الكيميائي الأمريكي كارل Krayst عن "مادة كيميائية" الأولى الحصول على الفلورايد. اعتاد K ₂ القوة المتعددة الجنسيات _6، وفلوريد الأنتيمون (SBF _{5)، والتي} يمكن الحصول عليها من حل HF.

الفلورية: التكافؤ والأكسدة الدولة

تحتوي القشرة الخارجية لالهالوجينات الإلكترون المفردة. هذا هو السبب في التكافؤ من الفلور في المركبات يساوي واحد. ومع ذلك، يمكن السابع-أ ذرات عنصر المجموعة زيادة عدد الإلكترونات إلى التكافؤ من 7. الفلور الأقصى وحالة الأكسدة لها يساوي -1. العنصر غير قادر على تمديد قذيفة التكافؤ، لأنه حاليا ذرة د المداري. بفضل خالية من الهالوجين أخرى إلى وجودها يمكن أن يكون التكافؤ تصل إلى 7.

ارتفاع عنصر القدرة الأكسدة يسمح لتحقيق أعلى درجة ممكنة من حالة الأكسدة من العناصر الأخرى. الفلورية (التكافؤ I) يمكن أن تشكل المركب، الذي لا وجود له ولا في أي هاليد أخرى: الفضة difluoride (AGF _{2) والكوبالت} فلوريد (COF ₃₎ heptafluoride الرنيوم (المرجع ₇₎ فلوريد البروم (BRF ₅₎ وheptafluoride اليود (IF _7).

روابط

وتتكون صيغة الفلور (F ₂₎ من ذرتين من عنصر. ويجوز له الدخول في اتصال مع جميع العناصر الأخرى باستثناء الهيليوم والنيون، لتشكيل الفلوريدات الأيونية أو التساهمية. بعض المعادن مثل النيكل، وغطت بسرعة عن طريق طبقة من الهالوجين، ومنع مزيد من التواصل مع العنصر المعدني. بعض المعادن الجافة مثل الفولاذ الطري، والنحاس، والألمنيوم، أو مونيل (النيكل 66٪ و 31.5٪ سبائك النحاس) لا يتفاعل في درجات الحرارة العادية مع الفلور. للعمل مع عنصر في درجات حرارة تصل إلى 600 درجة مئوية هو مونيل مناسبة. الألومينا متكلس غير مستقر ما يصل الى 700 درجة مئوية.

زيوت التشحيم فلوريد هي أكثر ملائمة. عنصر يتفاعل بعنف مع المواد العضوية (على سبيل المثال، والمطاط، والخشب والمنسوجات) الفلورة تسيطر جدا من المركبات العضوية الفلور عنصر ممكنة فقط عند اتخاذ احتياطات خاصة.

إنتاج

الفلورسبار هو المصدر الرئيسي للفلوريد. في إنتاج فلوريد الهيدروجين (HF) يقطر من الفلورسبار المجفف مع حمض الكبريتيك المركز في وحدة الرصاص أو الحديد الزهر. خلال التقطير شكلت كبريتات الكالسيوم (كاسو _4)، غير قابل للذوبان في HF. فلوريد الهيدروجين يتم الحصول في ولاية اللامائية بما فيه الكفاية عن طريق التقطير التجزيئي في النحاس أو الفولاذ المقاوم للسفن وتخزينها في اسطوانات من الفولاذ. الشوائب المشتركة في فلوريد الهيدروجين التجاري هي حمض الكبريتي والكبريتيك وحمض fluorosilicic (H ₂ SIF ₆₎ تشكلت بسبب وجود السيليكا في الفلورسبار. قد تتم إزالة آثار الرطوبة عن طريق التحليل الكهربائي باستخدام الأقطاب البلاتين عن طريق العلاج مع الفلور عنصري، أو تخزين أكثر من حمض لويس أقوى (MF _5، حيث M - المعادن) التي يمكن أن تشكل أملاح (H ₃ O) ⁺ (MF ₆₎ ^-: H ₂ O + SBF ₅ + HF → (H ₃ O) ⁺ (SBF ₆₎ ^-.

فلوريد الهيدروجين المستخدمة في إعداد مجموعة متنوعة من مركبات الفلور العضوية وغير العضوية الصناعية، على سبيل المثال، يتم توظيف natriyftoridalyuminiya (نا ₃ آلف ₆₎ كما بالكهرباء في صهر معدن الألمنيوم. ويقال إن الحل للغاز فلوريد الهيدروجين في الماء إلى حمض الهيدروفلوريك، وكمية كبيرة من المعدن الذي يستخدم لتنظيف وتلميع الزجاج أو إضفاء الضباب لالنقش لها.

إعداد الخلية الحرة باستخدام إجراءات الكهربائي في حالة عدم وجود الماء. عادة ما تكون في شكل فلوريد البوتاسيوم تذوب التحليل الكهربائي للفلوريد الهيدروجين (في نسبة 2.5-5 ل1) عند درجة حرارة 30-70، 80-120 أو 250 درجة مئوية. أثناء عملية محتويات فلوريد الهيدروجين في انخفاض بالكهرباء وارتفاع درجة انصهار. لذلك، فمن الضروري أن إضافته جرت بشكل مستمر. في درجة حرارة عالية يتم استبدال غرفة بالكهرباء عندما تتجاوز درجة حرارة 300 درجة مئوية. الفلور يمكن تخزينها بأمان تحت الضغط في اسطوانات من الفولاذ المقاوم للصدأ، إذا كان صمام الاسطوانة خالية من آثار المواد العضوية.

استخدام

يستخدم عنصر لإنتاج مجموعة متنوعة من الفلورايد مثل الكلور ثلاثي فلوريد (CLF _3)، سادس فلوريد الكبريت (SF ₆₎ أو ثلاثي فلوريد الكوبالت (COF _3). مركبات الكلور والكوبالت وكلاء fluorinating هاما من المركبات العضوية. (مع الاحتياطات المناسبة الفلور مباشرة يمكن استخدامها لهذا الغرض). سادس فلوريد الكبريت يستخدم كمادة عازلة الغازي.

الفلور عنصر المخفف مع النيتروجين وغالبا ما يتفاعل مع الهيدروكربونات لتشكيل الفلورية المقابلة التي يتم استبدال جزء من الهيدروجين أو مع كل الهالوجين. وتتميز هذه المركبات الناتجة عموما وارتفاع الاستقرار، همود الكيميائية، المقاومة الكهربائية عالية، فضلا عن غيرها من الخصائص الفيزيائية والكيميائية قيمة.

ويمكن أيضا الفلورة يتم عن طريق العلاج من المركبات العضوية من ثلاثي فلوريد الكوبالت (COF ₃₎ التحليل الكهربائي أو حلول لها في اللامائية فلوريد الهيدروجين. البلاستيك مفيدة مع خصائص غير لاصقة، مثل تترافلوروإيثيلين [(CF ₂ CF _{2) س]،} المعروف تجاريا باسم تفلون، التي تنتج من الهيدروكربونات المشبعة بالفلور غير المشبعة.

المركبات العضوية التي تحتوي على الكلور والبروم أو اليود، والمفلورة لإنتاج مواد مثل ثنائي كلورو ثنائي فلورو الميثان (الكلورين ₂ CF ₂₎ المبردات، والذي يستخدم على نطاق واسع في الثلاجات المنزلية ومكيفات الهواء. منذ مركبات، مثل ثنائي كلورو ثنائي فلورو الميثان، ولعب دورا نشطا في استنفاد طبقة الأوزون واقتصر إنتاجها واستخدامها، والآن التبريد يفضل تحتوي على المركبات الكربونية الفلورية الهيدروجينية.

يستخدم العنصر أيضا لإنتاج سادس فلوريد اليورانيوم (UF ₆₎ المستخدمة في عملية نشر الغازية لفصل اليورانيوم 235 من اليورانيوم 238 في صنع الوقود النووي. يتم إنتاج فلوريد الهيدروجين وفلوريد البورون (BF ₃₎ على نطاق صناعي، لأنها محفزات جيدة للتفاعلات الألكلة المستخدمة في إعداد العديد من المركبات العضوية. عادة ما يتم إضافة فلوريد الصوديوم لمياه الشرب وذلك للحد من حالات تسوس الأسنان عند الأطفال. في السنوات الأخيرة، والتطبيق الأكثر أهمية الفلورايد المكتسبة في الأدوية والحقول الزراعية. استبدال انتقائي من الفلور يغير بشكل كبير من الخصائص البيولوجية للمواد.

تحليل

ومن الصعب تحديد دقيق لكمية من مركبات الهالوجين. الحرة الفلورايد، التي تساوي التكافؤ 1، فإنه يمكن الكشف عن أكسدة الزئبق زئبق + F ₂ → HGF _2، وقياس الزيادة في الوزن من الزئبق وتغيير حجم الغاز. اختبارات النوعية الرئيسية لوجود أيونات عنصر هي:

• اختيار من فلوريد الهيدروجين في إطار العمل من حمض الكبريتيك،
• تشكيل راسب من فلوريد الكالسيوم بإضافة محلول كلوريد الكالسيوم،
• الأصفر حل تلون tetraoxide من التيتانيوم (تيو ₄₎ وبيروكسيد الهيدروجين في حمض الكبريتيك.

أساليب التحليل الكمي:

• ترسيب فلوريد الكالسيوم في وجود كربونات الصوديوم ومعالجة الحمأة باستخدام حمض الخليك،
• إيداع chlorofluoride الرصاص عن طريق إضافة كلوريد الصوديوم ونترات الرصاص،
• المعايرة (تحديد تركيز المواد المنحلة) مع محلول نترات الثوريوم (ث [NO _{3] 4)} باستخدام alizarinsulfonate الصوديوم كمؤشر: ت (NO _{3) 4} + 4KF ↔ THF ₄ + _{3 4KNO.}

الفلور المستعبدين تساهميا (التكافؤ I)، مثل الفلورية لتحليل أكثر تعقيدا. وهذا يتطلب اتصال مع الصوديوم المعدني، تليها تحليل F ^- أيونات كما هو موضح أعلاه.

خصائص العنصر

وأخيرا نقدم بعض خصائص الفلور:

• العدد الذري: 9.
• الوزن الذري: 18.9984.
• من الممكن الفلور التكافؤ: 1.
• نقطة انصهار: -219،62 درجة مئوية.
• نقطة الغليان: -188 درجة مئوية.
• كثافة (1 أجهزة الصراف الآلي، 0 ° C): 1696 غرام / لتر.
• صيغة الفلور الإلكترونية: 1S 2S ^{2 2 5} _2P.