Химиялық элемент фтор: валенттік қасиеттері тән

Фтор (F) - ең реактивті химиялық элемент периодтық кестенің және оңай галоген тобы 17 (VIIa). оның салдарынан электрондарды тарту қабілеті (ең электроотрицательных элементі) және оның атомдарының шағын өлшеміне Бұл фтор тән.

ашу тарихы

фтор бар минералды флюорит неміс дәрігері және минералогия Georgiem Agrikoloy арқылы 1529 сипатталған болатын. Ол негізінен нәтижесінде өнімнің әсерінен коррозия шыны реторте концентрлі күкірт қышқылы, жылу флюорит бойынша шикі балқытқыш қышқыл алынған балқытқыш қышқыл бірінші швед химигі Карл Вильгельм Scheele белгісіз ағылшын glassmaker 1720 Г.А. 1771 жылы алынды әбден мүмкін . Сондықтан, кейінгі экспериментке, кемелер металл жасалады. Шамамен сусыз қышқылы екі жыл өткен соң француз физигі Андре-Мари ампир ол грек, фтор φθόριος, «іркілістер» атты ұсынылатын үшін белгісіз элементі, ұқсас хлор, бұл сутегі құрама деп болжануда, 1809 жылы алынды. Флюорит кальций Фторидтің айналды.

Фтор босату француз химигі Анри Muassan фтор сутегі калий hydrofluoride шешу электролизі арқылы элементі болды 1886 жылға дейін Бейорганикалық химияның негізгі шешілмеген проблемалардың бірі болды. ол 1906 жылы, ол Нобель сыйлығын алды. Осы элементтің және улы қасиеттері қарым-қатынаста қиындықтар осы элементтің химия саласындағы фтор баяу прогресс үлес қосты. Екінші дүниежүзілік соғыс дейін ол зертханалық қызығушылығымен болды. Содан кейін, алайда, коммерциялық ұлғаюымен бірге уранның изотоптарын бөлуге уран гексафторидін пайдалану, органикалық қосылыстардың элементтің, ол айтарлықтай пайда әкеледі химиялық қабылдау.

таралуы

ғасырлар бойы фтор бар флюорит (флюорит, CAF ₂₎ металлургиялық процестерде флюс (тазартқыш агент) ретінде қолданылды. Минералды кейінірек, сондай-ақ Fluor аталды элементі, көзі дәлелдеді. жарықтандыру бойынша Түссіз мөлдір флюорит кристалдар көкшіл реңк бар. Бұл сипат флуоресцен ретінде белгілі.

Фтор - радиация әсеріне ұшыраған флюорит, радий тегін элементінің өте аз соманы қоспағанда, тек оның қосындыларын түрінде табиғатта кездеседі элементі. Жер қыртысында элементтің мазмұны туралы 0,065% құрайды. негізгі фтор минералдар флюорит болып, cryolite (Na ₃ ALF _6), fluorapatite (Ca ₅ [PO _{4] 3} [F, Cl]), Топаз (Al ₂ SiO ₄ [F, OH] ₂₎ және lepidolite.

фтор Физикалық және химиялық қасиеттері

бөлме температурасында, фтор, газ тітіркендіргіш иісі бар бозғылт сары болып табылады. оның қауіпті деммен жұту. салқындату кейін ол сары сұйық болды. фторлы 19 - химиялық элементтің бір ғана тұрақты изотоптар бар.

Галогенді бірінші иондалу энергиясы стандартты жылу катион қалыптастыру F ⁺ болып табылатын, (/ моль 402 ккал) өте жоғары 420 ккал / моль.

атом элементі шағын мөлшері тұрақты кешендерін қалыптастыру үшін көптеген орталық атомның айналасында олардың салыстырмалы үлкен соманы орналастыруға болады, мысалы, hexafluorosilicate (SiF ₆₎ ^2- geksaftoralyuminata және (ALF ₆₎ ^3-. Фтор - мықты тотықтырғыштық қасиеті элементі. Басқа ешқандай зат фтор анионның тотығады емес, ол еркін элементі айналады, және осы себеппен элемент табиғатта еркін күйде емес. ескі 150-ден астам жыл бойы фтор Бұл тән кез келген химиялық әдіспен оны алуға рұқсат етілмейді. Бұл тек электролиз пайдалану арқылы мүмкін болды. Дегенмен, 1986 жылы американдық химик Карл Krayst фтор алу бірінші «химиялық» туралы айтты. Ол HF шешу алынуы мүмкін K ₂ MNF _6, және сүрме pentafluoride (SBF _5), пайдаланылған.

Фтор: валентті және тотығу мемлекеттік

сыртқы қабығы неспариваемый электрон Галогендік бар. құрамаларында фтор валенттік бір тең Сондықтан. Алайда, VIIa топ элементі атомдары 7. Ең фтор және -1 тең, оның тотығу мемлекеттің валенттілігі үшін электрондардың санын көбейте алады. ол желіден тыс D-орбиталық атомдар бастап элементі, оның валенттік снарядты ұзартуға қабілетті емес. оның қатысуымен Басқа галоген-тегін арқасында дейін 7 валенттік болуы мүмкін.

Жоғары тотығу қабілеті элемент басқа элементтер ең жоғары ықтимал тотығу мемлекет қол жеткізуге мүмкіндік береді. IF дифторида күміс (AGF _2), кобальт трифторид (КОФ ₃₎ heptafluoride рений (REF ₇₎ pentafluoride бром (BrF ₅₎ және йод heptafluoride (: фтор (валенттік I), қосылыстар құра алады өмір сүрмесе, онда да, кез келген басқа да галогенидную жылы _7).

қосылымдары

Формула фтор (F ₂₎ элементі екі атомдар тұрады. Ол иондық немесе ковалентті фторидтер қалыптастыру, гелий және неонның қоспағанда барлық басқа элементтерімен байланысты енеді мүмкін. Мұндай никель сияқты кейбір металдар, тез металл элементі бар әрі қарай қарым-қатынас болдырмау, галоген қабаты жабылған. Мұндай жұмсақ болаттан, мыс, алюминий, немесе монель (никель 66% және 31,5%, мыс қорытпасынан) сияқты кейбір құрғақ металдар фтор бар қарапайым температурада жауап бермейді. 600 ° С дейін температурада элементімен жұмыс істеу үшін қолайлы монель болып табылады; Күйежентектелген алюминий 700 ° С дейін тұрақты болып табылады

Фторуглеродные май ең қолайлы майлау материалдары болып табылады. арнайы сақтық шараларын қолдану кезінде элемент органикалық қосылыстар элементтік фтор, сондықтан бақыланатын фторлау ғана мүмкін органикалық материалдардан (мысалы, резеңке, ағаш және тоқыма) бар күшпен әрекеттеседі.

өнім

Флюорит фтор негізгі көзі болып табылады. фтор сутегі өндіру кезінде (HF) қорғасын бірлігіне немесе шойын концентрлі күкірт қышқылымен ұнтақ флюорит айдау жылғы. айдау құрылған кальций сульфаты (CaSO _{4) барысында,} HF ерімейтін болып табылады. фторлы сутек мыс немесе болат ыдыстарда фракциялық айдау жеткілікті сусыз күйде алынған және болат баллондарды сақталады. коммерциялық фтор сутегі Бірыңғай қоспалар байланысты флюорит бойынша кремний диоксиді болуына құрылған күкіртті және күкірт қышқылы және fluorosilicic қышқылы (H ₂ SiF ₆₎ болып табылады. ылғал іздері элементтік фтор бар емдеу платина электродтарды пайдалана электролиз арқылы жойылады, немесе күштірек Льюис қышқылы (М, онда ҚМ _5, - металл) үстінен сақтау мүмкін тұздар (H ₃ O) ⁺ (MF ₆₎ құра ^{алады: -} H ₂ O + SBF ₅ + HF → (H ₃ O) ⁺ (SBF ₆₎ ^-.

өнеркәсіптік органикалық және бейорганикалық фторлы қосылыстардың түрлі дайындау кезінде пайдаланылған фторлы сутек, мысалы, natriyftoridalyuminiya (Na ₃ Альф ₆₎ алюминий металл балқыту электролит ретінде жұмыс істейді. суда фторлы сутек газ ерітінді балқытқыш қышқылы, тазалау үшін және шыны жылтырату немесе оның ою үшін баллдар беру үшін пайдаланылады металл үлкен мөлшерде деп аталады.

су болмаған электролитті рәсімдерді пайдалана отырып, еркін ұяшықтың дайындау. Әдетте олар 30-70, 80-120 немесе 250 ° С температурада (1 2,5-5 арақатынаста) фтор сутегі электролизі балқып калий фторид түрінде болып процесінің барысында электролит азаяды және балқу нүктесі көтеріледі фторлы сутек мазмұны. Сондықтан, ол өзінің қосымша үздіксіз өтті қажет. Температура 300 ° С асқан кезде жоғары температура электролит камералық ауыстырылады Органикалық заттардың іздері цилиндрлі клапаны тегін болса фтор қауіпсіз, тот баспайтын болаттан баллондардағы қысыммен сақталуы мүмкін.

пайдалану

Элемент осындай хлор трифторида (CLF _3), күкірт гексафториді (SF ₆₎ немесе кобальт трифторида (КОФ ₃₎ ретінде фтор түрлі өндіруге _{пайдаланылады.} Хлор қосылыстары және кобальт органикалық қосылыстардың маңызды фторландыратын агенттері болып табылады. (Тікелей фтор осы мақсатта пайдаланылуы мүмкін, тиісті сақтық шараларын сақтай отырып). Элегаз газ Диэлектрик ретінде пайдаланылады.

азот сұйылтылған элементтік фтор жиі сутегі бөлігі немесе барлық галоген ауыстырылды, онда тиісті фторуглеродов қалыптастыру көмірсутегін әрекеттеседі отыр. нәтижесінде қосылыстар әдетте, жоғары тұрақтылық, химиялық инертті, жоғары электрлік кедергі, сондай-ақ басқа да құнды физикалық және химиялық қасиеттері сипатталады.

Фторлану, сондай-ақ кобальт трифторида (КОФ ₃₎ электролиз немесе сусыз фтор сутегі оның шешімдері органикалық қосылыстардың емдеу арқылы жасалуы мүмкін. сияқты политетрафторэтилен күюге қасиеттері бар Пайдалы пластмасса, қанықпаған фторланған көмірсутектер өндірілген тефлон, сондай-ақ коммерциялық белгілі [(CF ₂ CF _{2) х].}

хлор, бром немесе йод бар органикалық қосылыстар, осындай кеңінен тұрмыстық тоңазытқыштар мен кондиционерлер қолданылады дихлордифторметан (Cl ₂ CF ₂₎ салқындатқыш, сондай-ақ заттар өндіруге фторированную отыр. Мұндай дихлордифторметан ретінде хлорфторкөміртектерін, бастап, озон қабатының сарқылуын белсенді рөл атқарады және олардың өндірістік және пайдалану шектелген, ал қазір артықшылықты хладагент гидрофторсутектер бар болатын.

элементі, сондай-ақ ядролық отын өндірісінде уран-238-ден 235-уран изотоптарын бөлу газдыдиффузиялық процесінде пайдаланылатын уран гексафторидін (UF ₆₎ өндіретін үшін пайдаланылады. олар көптеген органикалық қосылыстар дайындау үшін пайдаланылатын алкилдеу реакциясы үшін жақсы катализаторлары болып табылады, өйткені фторлы сутек және трифторид бор (BF _3), өнеркәсіптік ауқымда өндіріледі. Натрий фториді, әдетте балалардың тіс кариесі жоқтықты қысқарту мақсатында ауыз су қосылады. Соңғы жылдары, фармацевтикалық және ауыл шаруашылығы салаларында сатып алынған фтор ең маңызды қолдану. фтор Селективті ауыстыру күрт заттардың биологиялық қасиеттерін өзгертеді.

талдау

Ол дәл галоген қосылыстардың мөлшерін анықтау қиын. 1 валенттілігі тең Тегін фтор, ол сынап бағ + F ₂ → HGF ₂ тотығу _{анықтаған,} және сынап салмағының өсуі және газ көлемі өзгеруі өлшеу мүмкін. элементі иондарының қатысуымен негізгі сапалық сынақтар болып табылады:

• күкірт қышқылы әсерінен сутегі фторлы таңдау,
• кальций хлориді ерітіндісін қосу арқылы кальций Фторидтің тұнба қалыптастыру,
• сары титан реңсіздіктерді tetraoxide шешім (TiO ₄₎ және күкірт қышқылы, сутегі асқын.

Сандық талдау әдістері:

• натрий карбонат және сірке қышқылын пайдалана отырып, шлам емдеу қатысуымен кальций Фторидтің жауын,
• натрий хлориді және қорғасын нитраты қосу арқылы қорғасын chlorofluoride тапсыру,
• Титрлеу торий нитратының ерітіндісімен (еріген заттың концентрациясын анықтау) (Th [NO _{3] 4)} көрсеткіші ретінде натрий alizarinsulfonate пайдаланып: Th (NO _{3) 4} + 4KF THF ₄ + 4KNO _{3 ↔.}

Мұндай аса күрделі талдау фторуглеродов ретінде ковалентно фтор (валенттік I). жоғарыда сипатталғандай иондар ^- Бұл F талдау кейіннен металл натрий байланыс, талап етеді.

элементі қасиеттері

Соңында біз фтор кейбір қасиеттерін ұсынады:

• Атом саны: 9.
• Атом салмағы: 18,9984.
• Ықтимал фтор валенттік: 1.
• Балқу температурасы: -219,62 ° С
• Қайнау нүктесі: -188 ° C.
• Тығыздығы (1 атм, 0 ° C): 1,696 г / л.
• Электрондық фтор формуласы: 1s 2s ^{2 2 5} _2p.