fluoro élément chimique: propriétés caractéristiques de valence

Fluor (F) – le plus réactif élément chimique et un groupe halogène simple 17 (VIIa) de la table périodique. Cette caractéristique du fluor en raison de sa capacité à attirer des électrons (l'élément le plus électronégatif) et la petite taille de ses atomes.

Histoire de la découverte

Le minéral contenant du fluor fluorine a été décrit en 1529 par le médecin allemand et minéralogiste Georgiem Agrikoloy. Il est probable que l'acide fluorhydrique a été obtenu dans le verrier anglais inconnu 1720 GA 1771 dans le chimiste suédois Carl Wilhelm Scheele a obtenu l'acide fluorhydrique brut sous fluorine de chauffage avec de l'acide sulfurique concentré dans une cornue de verre, qui a largement corrodé sous l'action du produit résultant . Par conséquent, dans les expériences suivantes, les navires sont en métal. Près de l'acide anhydre a été obtenu en 1809 an, deux ans plus tard, le physicien français André-Marie Ampère suppose que ce composé d'hydrogène avec un élément inconnu, le chlore analogue, pour lequel il est proposé le nom du φθόριος grec fluoro, «perturbation». La fluorine se fluorure de calcium.

libération de fluor est l'un des principaux problèmes non résolus de la chimie inorganique jusqu'à 1886, lorsque le chimiste français Anri Muassan était l'élément par électrolyse d'une solution de fluorhydrate de potassium dans du fluorure d'hydrogène. Car il en 1906, il a reçu le prix Nobel. La difficulté à faire face à cet élément et les propriétés toxiques ont contribué lenteur des progrès de fluor dans le domaine de la chimie de cet élément. Jusqu'à la Seconde Guerre mondiale, il était une curiosité de laboratoire. Ensuite, cependant, l'utilisation de l' hexafluorure d'uranium dans la séparation des isotopes de l' uranium, avec une augmentation de commerce des composés organiques de l'élément, ce qui en fait un produit chimique qui apporte des avantages significatifs.

prévalence

Le spath fluor contenant du fluor (spath fluor, CaF ₂₎ depuis des siècles été utilisé en tant que flux (agent de nettoyage) dans des procédés métallurgiques. Minéral a prouvé plus tard, une source d'un élément, qui a également été nommé Fluor. Cristaux incolores transparents fluorine sous éclairage ont une teinte bleuâtre. Cette propriété est connue sous le nom de fluorescence.

Fluoro – un élément qui existe dans la nature que dans la forme de ses composés, à l'exception de très faibles quantités d'élément libre dans le spath fluor, le radium est exposé à un rayonnement. Le contenu de l'élément dans la croûte terrestre est d'environ 0,065%. Les minéraux sont le fluorure de base de fluorine, de la cryolite (Na ₃ AlF _6), fluorapatite (Ca ₅ [PO _{4] 3} [F, Cl]), Topaz (Al ₂ SiO ₄ [F, OH] ₂₎ et la lépidolite.

Propriétés physiques et chimiques du fluor

A température ambiante, le gaz fluor est un jaune pâle avec une odeur irritante. L'inhalation de son dangereux. Lors du refroidissement, il est devenu un liquide jaune. Il n'y a qu'un seul isotope stable de l'élément chimique – fluoro-19.

La première énergie d'ionisation de l'atome d' halogène est très élevée (402 kcal / mole), qui est une norme de formation cation de chaleur F ⁺ 420 kcal / mol.

La petite taille de l'élément de l'atome peut accueillir leur relativement grande quantité autour de l'atome central pour former une pluralité de complexes stables, par exemple, l' hexafluorosilicate (SiF ₆₎ ^2- geksaftoralyuminata et (AlF ₆₎ ^3-. Fluoro – un élément qui a des propriétés oxydantes plus fortes. Aucune autre substance n'est pas oxydé anion fluorure, il se transforme en un élément libre, et pour cette raison, l'article n'est pas dans un état libre dans la nature. Cette caractéristique du fluor pendant plus de 150 ans ne sont pas autorisés à le faire par toute méthode chimique. Cela a été possible que grâce à l'utilisation de l'électrolyse. Néanmoins, en 1986, le chimiste américain Karl Krayst dit au sujet de la première « chimique » au fluorure. Il a utilisé K ₂ MnF ₆ et de pentafluorure d' antimoine (SbF _5), qui peut être obtenu à partir de la solution de HF.

Fluoro: état de valence et d'oxydation

L'enveloppe extérieure contient un électron non apparié d'halogènes. Voilà pourquoi la valence du fluor dans les composés est égal à un. Cependant, des atomes d'éléments du groupe VIIa peut augmenter le nombre d'électrons à la valence de l'état 7. fluor maximale et son degré d'oxydation égal à -1. L'élément est pas en mesure d'étendre sa couche de valence, étant donné qu'il déconnecté atome d-orbital. D'autres grâce à sa présence sans halogène peut être une valence d'au plus 7.

élément de grande capacité d'oxydation permet d'atteindre l'état d'oxydation le plus élevé possible d'autres éléments. Fluoroscopie (valence I) peut former un composé, qui n'existe pas , ni dans aucun autre halogénure: argent difluorure (AgF _2), le trifluorure de cobalt (CoF ₃₎ heptafluorure rhénium (REF ₇₎ pentafluorure de brome (BrF ₅₎ et heptafluorure d'iode (IF _7).

liens

fluor de formule (F ₂₎ se compose de deux atomes d'un élément. Il peut entrer en relation avec tous les autres éléments à l'exception de l'hélium et le néon, pour former ioniques ou covalentes fluorures. Des métaux tels que le nickel, rapidement recouvertes d'une couche d'halogène, ce qui empêche en outre la communication avec l'élément métallique. Certains métaux secs tels que l'acier doux, le cuivre, l'aluminium ou le Monel (66% de nickel et 31,5% d'alliage de cuivre) ne réagit pas à la température ordinaire avec du fluor. Pour travailler avec l'élément à des températures allant jusqu'à 600 ° C est appropriée monel; alumine frittée est stable jusqu'à 700 ° C.

Les huiles fluorocarbone sont des lubrifiants les plus appropriés. Element réagit violemment avec les matières organiques (par exemple, caoutchouc, bois et textiles) de manière contrôlée fluoration de composés organiques du fluor élémentaire possible uniquement lors de la prise de précautions particulières.

production

Le spath fluor est la principale source de fluorure. Dans la production de fluorure d'hydrogène (HF) est distillé à partir de spath fluor en poudre avec de l'acide sulfurique concentré dans une unité de plomb ou en fonte. Au cours de la distillation formée de sulfate de calcium (CaSO _4), est insoluble dans l' HF. Le fluorure d'hydrogène est obtenu à un état suffisamment anhydre par distillation fractionnée en cuivre ou en acier navires et stocké dans des cylindres en acier. impuretés courantes dans le fluorure d'hydrogène commercial sont l' acide sulfureux et sulfurique et de l' acide fluosilicique (H ₂ SiF ₆₎ formée en raison de la présence de silice dans le spath fluor. Des traces d'humidité peuvent être éliminés par électrolyse au moyen d' électrodes de platine par traitement avec du fluor élémentaire, ou à stocker sur une plus forte acide de Lewis (MF _5, dans lequel M – métal) qui peuvent former des sels (H ₃ O) ⁺ (MF ₆₎ ^-: H ₂ O + SbF ₅ + HF → (H ₃ O) ⁺ (SbF ₆₎ ^-.

Le fluorure d'hydrogène utilisé dans la préparation d'une variété de composés fluorés organiques et inorganiques industriels, par exemple, natriyftoridalyuminiya (Na ₃ AlF ₆₎ est utilisé comme électrolyte dans la fusion du métal d'aluminium. Une solution de gaz de fluorure d'hydrogène dans l'eau est dit à l'acide fluorhydrique, une grande quantité de métal qui est utilisé pour le nettoyage et pour le polissage du verre ou conférant voile à sa gravure.

Préparation de cellules libres en utilisant des procédures d'électrolyse en l'absence d'eau. Habituellement, ils sont sous la forme de fluorure de potassium fondu électrolyse du fluorure d'hydrogène (dans le rapport de 2,5-5 à 1) à des températures de 30 à 70, 80 à 120 ou 250 ° C Au cours du processus, les teneurs en fluorure d'hydrogène dans l'électrolyte diminue et l'ajournement du point de fusion. Par conséquent, il est nécessaire que son ajout a eu lieu en continu. Dans la chambre d'électrolyte à haute température est remplacé lorsque la température dépasse 300 ° C, Le fluor peut être stocké en toute sécurité sous pression dans un cylindre en acier inoxydable, si le robinet de la bouteille exempts de traces de substances organiques.

l'utilisation de

L' élément est utilisé pour produire une variété de fluorure tel que le trifluorure de chlore (ClF _3), l' hexafluorure de soufre (SF ₆₎ ou le trifluorure de cobalt (CoF _3). Les composés chlorés et le cobalt sont d'importants agents de fluoration de composés organiques. (Avec les précautions appropriées directement fluor peut être utilisé à cette fin). L' hexafluorure de soufre est utilisé comme diélectrique gazeux.

Le fluor élémentaire dilué avec de l'azote est souvent réagit avec les hydrocarbures pour former les fluorocarbures dans lequel une partie ou la totalité de l'hydrogène est remplacé par un atome d'halogène correspondant. Les composés résultants sont généralement caractérisés par une stabilité élevée, inertie chimique, une résistance électrique élevée, ainsi que d'autres propriétés physiques et chimiques intéressantes.

La fluoration peut également être effectuée par traitement des composés organiques du trifluorure de cobalt (CoF ₃₎ ou des solutions de ceux – ci électrolyse dans du fluorure d'hydrogène anhydre. matières plastiques utiles ayant des propriétés anti-adhésives, tels que le polytétrafluoroéthylène [(CF ₂ CF _{2) x],} connus dans le commerce comme le Téflon, produites à partir d' hydrocarbures fluorés insaturés.

Les composés organiques contenant du chlore, le brome ou l' iode, est fluoré pour produire des substances telles que le dichlorodifluorométhane (Cl ₂ CF ₂₎ frigorigène, qui est largement utilisé dans les réfrigérateurs ménagers et les climatiseurs. Depuis chlorofluorocarbones, tels que le dichlorodifluorométhane, jouer un rôle actif dans l'appauvrissement de la couche d'ozone et leur production et utilisation a été restreinte, et maintenant le réfrigérant préféré contenant des hydrofluorocarbones.

L'élément est également utilisé pour la production de l' hexafluorure d'uranium (UF ₆₎ utilisé dans le procédé de diffusion gazeuse de la séparation uranium-235 de l' uranium 238 dans la fabrication de combustible nucléaire. sont produits fluorure d'hydrogène et de trifluorure de bore (BF ₃₎ à l'échelle industrielle, étant donné que ce sont de bons catalyseurs pour des réactions d'alkylation utilisés pour préparer de nombreux composés organiques. Le fluorure de sodium est généralement ajouté à l'eau potable afin de réduire l'incidence de la carie dentaire chez les enfants. Ces dernières années, l'application la plus importante de fluorure acquise dans le domaine pharmaceutique et agricole. substitution sélective du fluor modifie considérablement les propriétés biologiques des substances.

analyse des

Il est difficile de déterminer avec précision la quantité des composés d'halogène. fluorure libre, qui est égal à la valence de 1, il peut être détecté par l' oxydation du mercure Hg + F ₂ → HGF _2, et en mesurant l'augmentation de poids de mercure et le changement de volume du gaz. Les principaux tests qualitatifs pour la présence d'ions de l'élément sont:

• sélection de fluorure d'hydrogène sous l'action de l'acide sulfurique,
• formation d'un précipité de fluorure de calcium en ajoutant une solution de chlorure de calcium,
• solution de tétraoxyde décoloration jaune de titane (TiO ₄₎ et du peroxyde d'hydrogène dans de l' acide sulfurique.

méthodes d'analyse quantitative:

• la précipitation du fluorure de calcium en présence de carbonate de sodium et de traitement des boues utilisant de l'acide acétique,
• déposer chlorofluorure plomb par addition de chlorure de sodium et le nitrate de plomb,
• titrage (détermination de la concentration de la substance dissoute) avec une solution de nitrate de thorium (Th [NO _{3] 4)} en utilisant alizarinsulfonate de sodium comme indicateur: Th (NO _{3) 4} + 4KF ↔ ThF ₄ + 4KNO _3.

un atome de fluor lié de manière covalente (valence I), tels que des fluorocarbures pour analyser plus compliqué. Cela nécessite une connexion avec le sodium métallique, suivie d' une analyse des ions F ^– , comme décrit ci – dessus.

propriétés de l'élément

Enfin, nous présentons quelques propriétés du fluor:

• Numéro atomique: 9.
• poids atomique: 18,9984.
• Possible valence de fluor: 1.
• Point de fusion: -219,62 ° C
• Point d'ébullition: -188 ° C
• Densité (1 atm, 0 ° C): 1,696 g / l.
• formule de fluor électronique: 1s 2s ^{2 2 5} _2p.