fluoro elemento químico: propiedades de valencia característicos
Flúor (F) – el más reactivo elemento químico y grupo halógeno más fácil 17 (VIIa) de la tabla periódica. Esta característica de flúor debido a su capacidad de atraer electrones (el elemento más electronegativo) y el pequeño tamaño de sus átomos.
Historia del descubrimiento
El mineral que contiene flúor fluorita fue descrito en 1529 por el médico alemán y mineralogista Georgiem Agrikoloy. Es probable que el ácido fluorhídrico se obtuvo por primera vez en el desconocido vidriero Inglés 1720 GA 1771 en el químico sueco Carl Wilhelm Scheele obtuvo ácido fluorhídrico crudo bajo fluorita calentamiento con ácido sulfúrico concentrado en una retorta de vidrio, que en gran parte corroída bajo la acción del producto resultante . Por lo tanto, en experimentos posteriores, los vasos están hechos de metal. Casi ácido anhidro se obtuvo en 1809 año, dos años más tarde, el físico francés André-Marie Ampère supone que esta compuesto de hidrógeno con un elemento desconocido, cloro análoga, para los que se propone el nombre de la φθόριος fluoro griego, «interrupción». Fluorspar volvió fluoruro de calcio.
La liberación de fluoruro era uno de los principales problemas no resueltos de la química inorgánica hasta 1886, cuando el químico francés Anri Muassan era el elemento por electrólisis de solución de hidrofluoruro de potasio en fluoruro de hidrógeno. Para ello, en 1906, recibió el Premio Nobel. La dificultad en el tratamiento de este elemento y propiedades tóxicas contribuyó flúor lento progreso en el campo de la química de este elemento. Hasta la Segunda Guerra Mundial fue una curiosidad de laboratorio. Entonces, sin embargo, el uso de hexafluoruro de uranio en la separación de isótopos de uranio, junto con un aumento en comerciales compuestos orgánicos del elemento, por lo que es una sustancia química que trae beneficios significativos.
predominio
El espato flúor que contiene flúor (fluorita, CaF2) durante siglos ha utilizado como un flujo (agente de limpieza) en procesos metalúrgicos. más tarde Mineral demostrado ser una fuente de un elemento, que también fue nombrado Fluor. cristales de fluorita transparentes incoloros bajo iluminación tienen un tinte azulado. Esta propiedad se conoce como fluorescencia.
Fluoro – un elemento que se produce en la naturaleza sólo en forma de sus compuestos, a excepción de muy pequeñas cantidades de elemento libre en el espato flúor, el radio expuesta a la radiación. El contenido del elemento en la corteza terrestre es de aproximadamente 0,065%. Los minerales de fluoruro básicos son fluorita, criolita (Na 3 AlF 6), fluorapatita (Ca 5 [PO 4] 3 [F, Cl]), Topaz (Al 2 SiO 4 [F, OH] 2) y lepidolita.
Las propiedades físicas y químicas de flúor
A temperatura ambiente, gas flúor es un color amarillo pálido con un olor irritante. Inhalación del peligroso. Al enfriar se convirtió en un líquido de color amarillo. Hay sólo un isótopo estable del elemento químico – fluoro-19.
La primera energía de ionización de la halógeno es muy alta (402 kcal / mol), que es una formación de cationes de calor estándar F + 420 kcal / mol.
El pequeño tamaño del elemento del átomo puede acomodar su cantidad relativamente grande alrededor del átomo central para formar una pluralidad de complejos estables, por ejemplo, hexafluorosilicato (SiF 6) 2- geksaftoralyuminata y (AlF 6) 3-. Fluoro – un elemento que tiene las propiedades oxidantes fuertes. Ninguna otra sustancia que no se oxida anión fluoruro, se convierte en un elemento libre, y por esta razón el artículo no está en un estado libre en la naturaleza. Esta característica de flúor durante más de 150 años de edad no pueden conseguirlo por cualquier método químico. Esto fue posible sólo a través del uso de la electrólisis. Sin embargo, en 1986 el químico estadounidense Karl Krayst dicho sobre la primera "química" conseguir fluoruro. Utilizó K 2 MNF 6, y pentafluoruro de antimonio (SbF 5), que puede ser obtenido de la solución de HF.
Fluoro: valencia y el estado de oxidación
La capa exterior contiene un desapareados halógenos de electrones. Es por eso que la valencia de flúor en los compuestos es igual a uno. Sin embargo, VIIa átomos de elemento del Grupo pueden aumentar el número de electrones de la valencia de 7. flúor máxima y su estado de oxidación igual a -1. El elemento no es capaz de extender su capa de valencia, ya que fuera de línea átomo de d-orbital. Otros exentos de halógenos y gracias a su presencia puede ser una valencia de hasta 7.
Alta elemento capacidad de oxidación permite conseguir el estado de oxidación más alto posible de otros elementos. Fluoro (valencia I) pueden formar un compuesto, que no existe ni en ningún otro haluro: plata difluoruro (AGF 2), el trifluoruro de cobalto (COF 3) heptafluoride renio (Ref 7) pentafluoruro de bromo (BrF 5) y heptafluoride yodo (IF 7).
conexiones
Fórmula flúor (F 2) se compone de dos átomos de un elemento. Él puede entrar en conexión con todos los demás elementos, excepto el helio y el neón, para formar fluoruros iónicos o covalentes. Algunos metales como el níquel, cubierto rápidamente por una capa de halógeno, impidiendo la comunicación adicional con el elemento de metal. Algunos metales secos tales como acero dulce, cobre, aluminio, o Monel (níquel 66% y aleación de cobre 31,5%) no reacciona a temperaturas ordinarias con flúor. Para trabajar con el elemento a temperaturas de hasta 600 ° C es monel adecuado; alúmina sinterizada es estable hasta 700 ° C.
aceites de fluorocarbono son lubricantes adecuadas. Elemento reacciona violentamente con materiales orgánicos (por ejemplo, goma, madera y textiles) fluoración de manera controlada de compuestos orgánicos de flúor elemental sólo es posible cuando se toman precauciones especiales.
producción
Espato flúor es la principal fuente de fluoruro. En la producción de fluoruro de hidrógeno (HF) se destila a partir de espato flúor en polvo con ácido sulfúrico concentrado en una unidad de plomo o hierro fundido. Durante el sulfato de calcio destilación formado (CaSO 4), es insoluble en HF. El fluoruro de hidrógeno se obtiene en estado suficientemente anhidro por destilación fraccionada en recipientes de cobre o de acero y se almacena en cilindros de acero. Las impurezas comunes en fluoruro de hidrógeno comercial son el ácido sulfuroso y sulfúrico y ácido fluorosilícico (H 2 SiF 6) formado debido a la presencia de sílice en el espato flúor. Las huellas de la humedad pueden ser removidos por electrólisis utilizando electrodos de platino, por tratamiento con flúor elemental, o el almacenamiento de más de un ácido de Lewis más fuerte (MF 5, en el que M – metal) que puede formar sales (H 3 O) + (MF 6) -: H 2 O + SbF 5 + HF → (H 3 O) + (SbF 6) -.
El fluoruro de hidrógeno utilizado en la preparación de una variedad de compuestos de flúor orgánicos e inorgánicos industriales, por ejemplo, natriyftoridalyuminiya (Na 3 AlF 6) se emplea como electrolito en la fundición de metal de aluminio. Una solución de gas fluoruro de hidrógeno en el agua se dice que el ácido fluorhídrico, una gran cantidad de metal que se utiliza para la limpieza y para el pulido de vidrio o impartir neblina a su grabado.
Preparación de célula libre mediante el uso de procedimientos electrolíticos en ausencia de agua. Por lo general, están en la forma de fluoruro de potasio se funden electrólisis de fluoruro de hidrógeno (en la proporción de 2,5-5 a 1) a temperaturas de 30-70, 80-120 o 250 ° C. Durante el proceso de los contenidos fluoruro de hidrógeno en las disminuciones de electrolitos y las subidas de punto de fusión. Por lo tanto, es necesario que su adición se llevó a cabo de forma continua. En la alta temperatura de la cámara de electrolito se reemplaza cuando la temperatura supera los 300 ° C. El flúor se puede almacenar de manera segura bajo presión en un cilindro de acero inoxidable, si la válvula del cilindro libre de trazas de sustancias orgánicas.
el uso de
Elemento se utiliza para producir una variedad de fluoruro tal como trifluoruro de cloro (ClF 3), hexafluoruro de azufre (SF 6) o trifluoruro de cobalto (COF 3). Los compuestos de cloro y de cobalto son importantes agentes de fluoración de compuestos orgánicos. (Con las precauciones adecuadas directamente flúor se puede utilizar para este propósito). El hexafluoruro de azufre se utiliza como dieléctrico gaseoso.
El flúor elemental diluido con nitrógeno es a menudo reacciona con hidrocarburos para formar los fluorocarbonos correspondientes en los que una parte o todo el hidrógeno está sustituido con halógeno. Los compuestos resultantes se caracterizan en general por una alta estabilidad, inercia química, alta resistencia eléctrica, así como otras propiedades físicas y químicas valiosas.
La fluoración también se puede hacer por tratamiento de compuestos orgánicos de trifluoruro de cobalto (COF 3) electrolisis o soluciones de los mismos en fluoruro de hidrógeno anhidro. Los plásticos útiles con propiedades antiadherentes, tales como politetrafluoroetileno [(CF 2 CF 2) x], conocido comercialmente como Teflon, producidos a partir de hidrocarburos fluorados insaturados.
compuestos orgánicos que contienen cloro, bromo o yodo, es fluorado para producir sustancias tales como diclorodifluorometano (Cl 2 CF 2) de refrigerante, que es ampliamente utilizado en los refrigeradores domésticos y acondicionadores de aire. Desde los clorofluorocarbonos, tales como diclorodifluorometano, desempeñar un papel activo en el agotamiento de la capa de ozono y su producción y uso se restringió, y ahora el refrigerante preferido que contiene hidrofluorocarbonos.
El elemento también se utiliza para la producción de hexafluoruro de uranio (UF 6) utilizado en el proceso de difusión gaseosa de separar el uranio-235 a partir de uranio-238 en la fabricación de combustible nuclear. El fluoruro de hidrógeno y trifluoruro de boro (BF 3) se producen a escala industrial, ya que son buenos catalizadores para reacciones de alquilación utilizados para preparar muchos compuestos orgánicos. El fluoruro de sodio se añade normalmente al agua de bebida con el fin de reducir la incidencia de la caries dental en niños. En los últimos años, la aplicación más importante de fluoruro adquirida en los campos farmacéuticos y agrícolas. sustitución selectiva de flúor altera drásticamente las propiedades biológicas de las sustancias.
análisis de
Es difícil determinar con precisión la cantidad de los compuestos de halógeno. fluoruro libre, que es igual a la valencia de 1, se puede detectar mediante la oxidación de mercurio Hg + F 2 → HGF 2, y midiendo el aumento de peso de mercurio y el cambio de volumen del gas. Las principales pruebas cualitativas para la presencia de iones del elemento son:
- selección de fluoruro de hidrógeno bajo la acción de ácido sulfúrico,
- formación de un precipitado de fluoruro de calcio mediante la adición de solución de cloruro de calcio,
- solución de color amarillo decoloración tetraóxido de titanio (TiO 4) y peróxido de hidrógeno en ácido sulfúrico.
métodos de análisis cuantitativos:
- precipitación de fluoruro de calcio en presencia de carbonato de sodio y de tratamiento de lodo usando ácido acético,
- depositar clorofluoruro de plomo mediante la adición de cloruro de sodio y nitrato de plomo,
- titulación (determinación de la concentración de sustancia disuelta) con una solución de nitrato de torio (Th [NO 3] 4) usando alizarinsulfonate de sodio como indicador: Th (NO 3) 4 + 4KF ↔ THF 4 + 4KNO 3.
flúor unido covalentemente (valencia I), tales como fluorocarbonos para analizar más complicado. Esto requiere una conexión con sodio metálico, seguido por análisis de la F – iones como se describió anteriormente.
propiedades de los elementos
Finalmente se presenta algunas propiedades de flúor:
- Número atómico: 9.
- El peso atómico: 18.9984.
- Posible valencia flúor: 1.
- Punto de fusión: -219,62 ° C.
- Punto de ebullición: -188 ° C.
- Densidad (1 atm, 0 ° C): 1696 g / l.
- fórmula flúor electrónica: 1s 2s 2 2 5 2p.