Chemisches Element fluoro: Valenz Eigenschaften charakteristisch

Fluor (F) – das reaktivste chemische Element und am einfachsten Halogengruppe 17 (VIIa) des Periodensystems. Diese Fluorcharakteristik aufgrund seiner Fähigkeit, Elektronen (die meisten elektronegative Element) und die geringe Größe der Atome zu gewinnen.

Geschichte der Entdeckung

Der fluorhaltige Mineral Flussspat wurde im Jahr 1529 vom deutschen Arzt und Mineralogen Georgiem Agrikoloy beschrieben. Es ist wahrscheinlich, daß Flußsäure zunächst in dem unbekannten englischen Glasmacher 1720 GA 1771 in dem schwedischen Chemiker Carl Wilhelm Scheele erhaltene rohe Flußsäure unter Erhitzen Flussspat mit konzentriertem Schwefelsäure in einer Glasretorte erhalten wurden, die unter der Wirkung des entstehenden Produkts weitgehend korrodiert . Daher werden in den nachfolgenden Experimenten, Gefäße aus Metall hergestellt sind. Fast wasserfreie Säure in 1809 Jahren erhalten wurde, zwei Jahre später das Französisch Physiker André-Marie Ampère angenommen, dass diese Wasserstoffverbindung mit einem unbekannten Elemente, analog Chlor, für die sie den Namen aus der griechischen Fluor φθόριος vorgeschlagen, «Störung». Flußspat eingeCalciumFluorid.

Fluoridfreisetzung war eine der großen ungelösten Probleme der anorganischen Chemie bis 1886, wenn der Französisch Chemiker Anri Muassan das Element durch Elektrolyse von Lösung von Kaliumhydrofluorid in Fluorwasserstoff. Denn es im Jahr 1906 erhielt er den Nobelpreis. Die Schwierigkeit bei diesem Elemente im Umgang und toxischen Eigenschaften beigetragen Fluor langsamen Fortschritt auf dem Gebiet der Chemie dieses Elements. Bis zum Zweiten Weltkrieg war er ein Laborkuriosität. Dann aber die Verwendung von Uranhexafluorid in der Trennung von Uranisotopen, zusammen mit einer Zunahme der kommerziellen organischen Verbindungen des Elements, eine chemische Herstellung , die erhebliche Vorteile mit sich bringt.

Vorherrschen

Das fluorhaltige Flussspat (Flussspat, _CaF2) seit Jahrhunderten als ein Flussmittel (Reinigungsmittel) in metallurgischen Prozessen eingesetzt. Mineral erwies später eine Quelle eines Elements, das auch Fluor genannt wurde. Farblos transparent Fluorit Kristalle unter Beleuchtung haben eine bläuliche Färbung. Diese Eigenschaft wird als Fluoreszenz bezeichnet.

Fluoro – ein Element, das nur in Form seiner Verbindungen, mit Ausnahme von sehr geringen Mengen an freiem Element in der Flussspat, Radium Strahlung ausgesetzt in der Natur vorkommt. Der Inhalt des Elements in der Erdkruste ist etwa 0,065%. Der Grund Fluoride Mineralien sind Flußspat, Kryolith (Na ₃ AlF _6), Fluorapatit (Ca ₅ [PO _{4] 3} [F, Cl]), Topas (Al ₂ SiO ₄ [F, OH] ₂₎ und Lepidolit.

Physikalische und chemische Eigenschaften von Fluor

Bei Raumtemperatur Fluorgas ist ein blasses Gelb mit einem reizenden Geruch. Inhalation der gefährlich. Nach dem Abkühlen wurde es eine gelbe Flüssigkeit. Es gibt nur ein stabiles Isotop des chemischen Elements – Fluor-19.

Die erste Ionisierungsenergie des Halogens ist sehr hoch (402 kcal / mol), die eine Standard – Wärmekationenbildung F ⁺ 420 kcal / mol.

Die geringe Größe des Elements des Atoms kann ihre relativ große Menge um das Zentralatom beherbergt eine Vielzahl von stabilen Komplexen zu bilden, beispielsweise Hexafluorosilikat (SiF ₆₎ ^2- geksaftoralyuminata und (AlF ₆₎ ^3-. Fluoro – ein Element, das die stärksten Oxidationseigenschaften aufweist. Keine andere Substanz nicht Fluoridanions oxidierte, es verwandelt sich in ein freies Element, und aus diesem Grunde das Element nicht in einem freien Zustand in der Natur. Diese Eigenschaft von Fluor für mehr als 150 Jahre alt ist, nicht, um es durch eine chemische Methode erlaubt. Dies war nur möglich durch die Verwendung von Elektrolyse. Dennoch sagte der amerikanische Chemiker Karl Krayst im Jahr 1986 über die ersten „chemischen“ getting Fluorid. Er verwendete K ₂ MnF ₆ und Antimonpentafluorid (SbF _5), die sich von der HF – Lösung erhalten werden kann.

Fluoro: Wertigkeit und Oxidationsstufe

Die äußere Hülle enthält ein ungepaartes Elektron Halogene. Deshalb ist die Wertigkeit von Fluor in den Verbindungen gleich eins ist. Jedoch können Atome VIIa Gruppenelement erhöhen die Anzahl der Elektronen zu der Wertigkeit von 7. Maximum Fluor und seinem Oxidationszustand gleich -1. Element ist nicht in der Lage ihre Valenzschale zu verlängern, da sie offline Atom d-Orbital. Andere halogenfrei dank seiner Präsenz kann eine Wertigkeit von bis zu 7 sein.

Hohe Oxidationskapazität Element ermöglicht die höchstmögliche Oxidationszustand der anderen Elemente zu erreichen. Fluoro (Valenz I) kann eine Verbindung bilden, die nicht noch in einem anderen Halogenid existiert: difluoride Silber (AgF _2), Kobalttrifluorid (CoF ₃₎ heptafluoride Rhenium (REF ₇₎ schwefelpentafluorid Brom (BrF ₅₎ und Iodheptafluorid (IF _7).

Verbindungen

Formel Fluor (F ₂₎ aus zwei Atome eines Elements zusammensetzt. Er kann in Verbindung mit allen anderen Elementen außer Helium und Neon ein, Fluorid ionisches oder kovalente zu bilden. Einige Metalle wie Nickel, rasch durch eine Schicht aus Halogen bedeckt, die weitere Kommunikation mit dem Metallelement zu verhindern. Einige trockenen Metalle wie Stahl, Kupfer, Aluminium, Monel oder (Nickel 66% und 31,5% Kupfer-Legierung) reagieren nicht bei normalen Temperaturen mit Fluor. bei Temperaturen bis zu 600 ° C mit dem Element zu arbeiten, ist geeignet Monel; Gesintertes Aluminiumoxid ist stabil bis zu 700 ° C.

Fluorocarbon Öle sind am besten geeignete Schmierstoffe. Element reagiert heftig mit organischen Materialien (zum Beispiel Gummi, Holz und Textilien) so gesteuert Fluorierung von organischen Verbindungen elementares Fluor erst möglich, wenn spezielle Vorsichtsmaßnahmen.

Produktion

Flussspat ist die Hauptquelle von Fluorid. Bei der Herstellung von Fluorwasserstoff (HF) aus pulverisiertem Flussspat mit konzentriertem Schwefelsäure in einer Leiteinheit oder Gußeisen destilliert. Während der Destillation gebildete Calciumsulfat (CaSO _4), ist in HF unlöslich. Der Fluorwasserstoff wird in ausreichend wasserfreien Zustand durch fraktionierte Destillation in Kupfer- oder Stahlbehältern gelagert und in Stahlflaschen erhalten. Übliche Verunreinigungen in handelsüblichen Fluorwasserstoff und schweflige Schwefelsäure und Hexafluorokieselsäure (H ₂ SiF ₆₎ gebildet wird durch die Anwesenheit von Kieselsäure in der Flussspat. Spuren von Feuchtigkeit können durch Elektrolyse unter Verwendung von Platinelektroden, die Behandlung mit elementarem Fluor oder Lagerung einer starken Lewis – Säuren (MF _5, worin M – Metall) entfernt werden, die ein Salz bilden kann , (H ₃ O) ⁺ (MF ₆₎ ^-: H ₂ O + SbF ₅ + HF → (H ₃ O) ⁺ (SbF ₆₎ ^-.

Der Fluorwasserstoff in der Herstellung einer Vielzahl von industriellen organischen und anorganischen Fluorverbindungen, z.B. natriyftoridalyuminiya (Na ₃ AlF ₆₎ als Elektrolyt in der Verhüttung von Aluminium – Metall eingesetzt. Eine Lösung von Fluorwasserstoffgas in dem Wasser wird gesagt, Flußsäure, eine große Menge an Metall, die für die Reinigung verwendet wird, und für Glas Polier oder Ätzen ihres Verleih haze.

Herstellung von zellfreien durch elektrolytische Verfahren in Abwesenheit von Wasser. Normalerweise sind sie in Form von Kaliumfluoridschmelze Elektrolyse von Fluorwasserstoff (im Verhältnis von 2,5-5 zu 1) bei Temperaturen von 30-70, 80-120 oder 250 ° C. Während des Prozesses des Fluorwasserstoff-Gehalte in den Elektrolyten verringert und der Schmelzpunkt steigt. Daher ist es notwendig, dass seine Zugabe kontinuierlich nahm. In der Hochtemperatur-Elektrolytkammer wird ersetzt, wenn die Temperatur über 300 ° C Fluorine kann sicher unter Druck in einem Edelstahlzylinder, wenn das Zylinderventil frei von Spuren organischer Substanzen gelagert werden.

die Verwendung von

Element verwendet , um eine Vielzahl von Fluorid, wie Chlortrifluorid (ClF _3), Schwefelhexafluorid (SF ₆₎ oder Kobalttrifluorid (CoF ₃₎ zu _erzeugen. Chlorverbindungen und Kobalt sind wichtige Fluorierungsmittel von organischen Verbindungen. (Mit entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen direkt Fluor kann für diesen Zweck verwendet werden). Schwefelhexafluorid ist , als gasförmiges Dielektrikum verwendet.

Das elementare Fluor mit Stickstoff verdünnt wird, reagiert häufig mit Kohlenwasserstoffen zu den entsprechenden Fluorcarbonen zu bilden, in dem ein Teil oder die gesamten Wasserstoff durch Halogen ersetzt ist. Die so erhaltenen Verbindungen werden im allgemeinen durch hohe Stabilität, chemische Inertheit, hohen elektrischen Widerstand, wie auch andere wertvolle physikalische und chemische Eigenschaften aus.

Die Fluorierung kann auch durch Behandlung der organischen Verbindungen von Kobalttrifluorid (CoF ₃₎ Elektrolyse oder die Lösungen in wasserfreiem Fluorwasserstoff hergestellt werden. Nützliche Kunststoffe mit Antihafteigenschaften, wie beispielsweise Polytetrafluorethylen [(CF ₂ CF _{2) x],} im Handel bekannt als Teflon, aus ungesättigten fluorierten Kohlenwasserstoffen.

Organische Verbindungen , die Chlor, Brom oder Jod, fluoriert Substanzen wie Dichlorodifluoromethan (Cl ₂ CF ₂₎ Kältemittel zu erzeugen, die weit in Haushaltskühlschränken und Klimaanlagen verwendet wird. Da Chlor, wie Dichlorodifluoromethan, spielt eine aktive Rolle bei der Zerstörung der Ozonschicht und deren Herstellung und Verwendung beschränkt waren, und jetzt das bevorzugte Kältemittel enthält fluorierte Kohlenwasserstoffe.

Das Element ist auch zur Herstellung von Uranhexafluorid (UF ₆₎ verwendet , in dem Gasdiffusionsprozess zur Trennung von Uran-235 von Uran-238 bei der Herstellung von Kernbrennstoffen verwendet. Fluorwasserstoff und Bortrifluorid (BF ₃₎ in industriellem Maßstab hergestellt, da sie eine gute Katalysatoren für Alkylierungen werden verwendet , um viele organische Verbindungen herzustellen. Natriumfluorid wird in der Regel mit dem Trinkwasser zugesetzt, um das Auftreten von Karies bei Kindern zu reduzieren. In den letzten Jahren die wichtigste Anwendung der erworbenen Fluorid in der pharmazeutischen und landwirtschaftlichen Feldern. Selektive Substitution von Fluor dramatisch die biologischen Eigenschaften von Stoffen verändern.

Analyse

Es ist schwierig, genau die Menge der Halogenverbindungen zu bestimmen. Freies Fluorid, die die Wertigkeit von gleich 1 ist, kann es durch Oxidation von Quecksilber Hg + F ₂ → HgF ₂ und Messen die Gewichtszunahme von Quecksilber und die Volumenänderung des Gases detektiert werden. Die wichtigsten qualitativen Tests auf das Vorhandensein von Ionen des Elements sind:

• Auswahl von Fluorwasserstoff unter der Einwirkung von Schwefelsäure,
• Bildung eines Präzipitats von Kalziumfluorid durch Calciumchloridlösung zugesetzt,
• Gelbverfärbung tetraoxid Lösung von Titan (TiO ₄₎ und Wasserstoffperoxid in Schwefelsäure.

Quantitative Analyseverfahren:

• Ausfällung von Calciumfluorid in Gegenwart von Natriumcarbonat und Schlammbehandlung unter Verwendung von Essigsäure,
• Blei Chlorfluorid Ablagern durch Zugabe von Natriumchlorid und Bleinitrat,
• Titration (Bestimmung der Konzentration der gelösten Substanz) mit einer Lösung von Thoriumnitrat (Th [NO _{3] 4)} natrium alizarinsulfonate als Indikator: Th (NO _{3) 4} + 4KF ↔ ThF ₄ + 4KNO _3.

Kovalent gebundenes Fluor (Valenz I), wie beispielsweise Fluorkohlenwasserstoffe komplizierter zu analysieren. Dies erfordert eine Verbindung mit metallischem Natrium, gefolgt von der Analyse der F ^– -Ionen , wie oben beschrieben.

Elementeigenschaften

Schließlich stellen wir einige Eigenschaften von Fluor:

• Ordnungszahl: 9.
• Atomgewicht: 18,9984.
• Mögliche Fluor Wertigkeit: 1.
• Schmelzpunkt: -219,62 ° C.
• Siedepunkt: -188 ° C
• Dichte (1 atm, 0 ° C): 1.696 g / l.
• Elektronische Fluor Formel: 1s 2s ^{2 2 5} _2p.