Fluor: valencija, kemijska svojstva, svojstva

Gdje je fluor u periodnom sustavu? Valencija ovog elementa je jedna, stoga je tipičan predstavnik sedme skupine glavne podskupine. Dajemo kratak opis ovog nemetala, identificiraju njegove osnovne fizikalne i kemijske osobine.

Povijest stranice

Razmotrimo strukturu atoma fluora, ali prvo ćemo se usredotočiti na povijest njegovog otkrića. Početkom šesnaestog stoljeća, njemački liječnik i mineralog Gregory Agricola opisao je mineral koji sadrži fluor. Valencija elementa još nije bila poznata, pa je bilo teško predvidjeti njezina osnovna svojstva.

Krajem osamnaestog stoljeća švedski kemičar Karl Scheele uspio je sintetizirati spoj fluorovodika u staklenoj posudi s koncentriranom sumpornom kiselinom i fluor-prolom. Supstanca dobivena od znanstvenika nije bila u interakciji s metalima, pa je Scheele zaključio da je kemijska aktivnost fluorovodične kiseline mala.

U svom bezvodnom obliku, dobiven je tek početkom devetnaestog stoljeća, ali nitko nije mogao izolirati čisti fluor iz spoja. Valenca tog nemetala dugo je bila prava misterija za kemičare.

Samo 1886. Moissan je uspio elektrolizom vodene otopine kalcijevog hidrofluorida izolirati čisti fluor. Nije utvrdio valentnost nemetala, već je za svoje istraživanje dobio Nobelovu nagradu za kemiju (1906.).

Zbog toksičnih svojstava identificiranih u ovom kemijskom elementu, njegova je studija bila prilično duga. Tek nakon Drugog svjetskog rata, fluor je počeo dobivati ​​industrijskom preradom fluorida.

Biti u prirodi

Molekula fluora ne nalazi se u prirodi u čistom obliku. Među najčešćim spojevima fluora primjećujemo fluorit. Fluorit se već nekoliko stoljeća koristi kao komponenta čišćenja u metalurškoj proizvodnji. Istraživači su uspjeli utvrditi da mineral koji se koristi za isticanje fluora ima svojstvo fluorescencije, tj. Sposobnost daje plavičastu boju s dodatnom rasvjetom.

Formulacija fluora određivana je mnogo kasnije, razlog joj je bila beznačajna prevalencija u kori (ne više od 0,065 posto). Topaz, kriolit i lepidolit mogu se smatrati glavnim spojevima.

Značajke objekta

Ovaj nemetal u normalnim uvjetima je blijedožuti plin s iritantnim mirisom. Udisanje fluorida je opasno za ljude, tako da nije bilo pouzdanih informacija o fizičkim karakteristikama ovog halogena toliko dugo. Tijekom istraživanja identificiran je jedan stabilan izotop ovog elementa koji ima oblik fluorina-19. Specifična struktura atoma fluora objašnjava njegovu sposobnost postavljanja stabilnih kompleksa oko atoma. Na primjer, identificirani su heksafluorosilikati i heksafluoroaluminati, pri čemu fluor pokazuje jaka oksidirajuća svojstva.

Nijedan drugi nemetal koji se nalazi u periodnom sustavu nema takvu sposobnost stvaranja aniona. Iz tog razloga se fluor ne nalazi u prirodi u svom čistom obliku. Tek krajem dvadesetog stoljeća američki kemičar Carl Crist uspio je dobiti fluor. Za to je proveo elektrolizu otopine antimon pentafluorida.

Kemijska svojstva fluora temelje se na njegovoj sposobnosti da vežu elektron od drugih elemenata. Imajući sedam valentnih elektrona na vanjskoj razini, pokazuje oksidacijsko stanje -1.

Osnovna kemijska svojstva fluora mogu se objasniti osobitostima strukture atoma. Ovaj element nema slobodnih d-orbitala, poput klora, tako da pozitivne vrijednosti za njega nisu karakteristične. oksidacijska stanja.

Zbog visoke oksidacijske sposobnosti ovog elementa, on stvara spojeve koji nisu karakteristični za druge halide: kobalt trifluorid, srebro difluorid, renij heptafluorid, jod heptafluorid.

Tipični spojevi

Glavnina fluora je u obliku različitih spojeva od praktične važnosti. Na primjer, fluorougljična ulja se smatraju optimalnim mazivima. Fluor lako stupa u interakciju s drvom, gumom, tkaninama, koja je našla primjenu u fluoriranju organskih tvari. Važno je poduzeti mjere opreza kako ne bi osjetili toksične učinke ovog elementa.

proizvodnja

Proizvodnja fluora temelji se na preradi fluorita. Proizvodnja fluorida vodika je praćena destilacijom fluorita u prahu s koncentriranim sumporna kiselina. Taj se postupak provodi u lijevanom željezu ili olovnom aparatu. Nakon destilacije nastaje kalcijev sulfat, koji se ne može otopiti u fluorovodiku. Za dobivanje HF korištenjem frakcijske destilacije u čeličnim ili bakrenim posudama. Fluorovodik se pohranjuje u čeličnim spremnicima.

Kao glavne nečistoće sadržane u ovom spoju, uočavamo sumpornu, sumpornu i fluoridnu kiselinu. Nastaju zbog prisutnosti silicijevog dioksida u fluoritu. Da bi se uklonili tragovi vlage iz reakcijske smjese, vrši se elektroliza na platinastim elektrodama. Gotova formula fluorida je pohranjena jaka kiselina Lewis može tvoriti soli.

HF potražnja

Hidrogen fluorid je u potražnji u proizvodnji različitih organskih i anorganskih spojeva fluora. Na primjer, s njenom pomoći nastaje Na3AlF6, koji se koristi kao elektrolit u taljenju aluminija. Fluorovodična kiselina, koja je otopina HF, potrebna je u velikim količinama za čišćenje i poliranje metala. To daje staklu mat boju, potrebno je za jetkanje.

Čisti fluor se može staviti u čelične boce pod tlakom samo ako na ventilima nema organskih tvari.

fluorid

Razmatrani kemijski element se koristi u proizvodnji različitih fluorida, na primjer, kobalt trifluorid, sumpor heksafluorid. Upravo su ti spojevi navedeni kao sredstva za fluoriranje organskih tvari. Kao dielektrični plin korišten je sumporni heksafluorid.

Elementarni fluor pomiješan s dušikom može reagirati s ugljikovodicima. Određeni fluorougljik se formira kao reakcijski produkt, gdje vodik je potpuno ili djelomično zamijenjen halogenom. Dobivene spojeve karakterizira visoka stabilnost, izvrsna električna otpornost i kemijska inertnost.

Značajke fluoridacije

Taj se postupak može provesti obradom organskog spoja kobaltovim trifluoridom, kao i elektrolizom njegove vodene otopine. Teflon, dobro poznat ruskim hostesama, poznat je u kemiji kao politetrafluoretilen, dobiven halogeniranjem nezasićenih ugljikovodika.

U klima uređajima i hladnjacima koristite posebno rashladno sredstvo (diklorodiftometan). Zbog činjenice da su takvi reagensi imali negativan utjecaj na atmosferu, pridonijeli su osiromašenju ozonski omotač, postupno je njihova proizvodnja bila ograničena. Trenutno se zamjenjuju rashladnim sredstvima koja sadrže fluorougljikovodike.

zaključak

Fluor pokazuje najjača oksidativna svojstva svih članova halogene podskupine. Ima mali polumjer atoma, što znači da je mnogo lakše prihvatiti jedan elektron, pa se fluoridi koriste za proizvodnju fluorida.

Primjerice, uranov heksafluorid se koristi u procesu difuzije plina za vađenje 235 urana iz 238, što je tipično za proizvodnju nuklearnog goriva. Borov trifluorid i vodikov fluorid proizvode se u velikim količinama, budući da su te komponente izvrsni katalizatori za alkilaciju, oni su traženi u proizvodnji organskih spojeva. Na primjer, kada se natrijev fluorid doda u vodu za piće, učestalost karijesa može se smanjiti.

Trenutno, primjena fluorida u poljoprivrednoj i farmaceutskoj industriji dobila je posebnu važnost. Primjerice, kod kvantitativnog taloženja kalcijevog fluorida i njegove naknadne obrade octenom kiselinom može se izračunati sadržaj ovog elementa i dobiveni rezultati mogu se upotrijebiti za kvantitativnu analizu.

Zahvaljujući modernim metodama kvalitete i kvantitativna analiza široko korištena u analitičkoj kemiji, postalo je moguće koristiti različite spojeve fluora. Upravo je taj predstavnik halogene podgrupe jedan od najtraženijih elemenata u organskoj i anorganskoj kemiji.