Fluor: walencyjność, właściwości chemiczne, właściwości

Gdzie jest fluor w układzie okresowym? Wartościowość tego elementu jest jedna, dlatego jest typowym przedstawicielem siódmej grupy głównej podgrupy. Podajemy krótki opis tego niemetalu, identyfikujemy jego podstawowe właściwości fizyczne i chemiczne.

Strony historii

Zastanów się nad strukturą atomu fluoru, ale najpierw skupimy się na historii jego odkrycia. Na początku XVI wieku niemiecki lekarz i mineralog Gregory Agricola opisał minerał zawierający fluor. Walencja pierwiastka nie była jeszcze znana, więc trudno było przewidzieć jego podstawowe właściwości.

Pod koniec XVIII wieku szwedzki chemik Karl Scheele zdołał zsyntetyzować związek fluorowodoru w szklanym naczyniu ze stężonym kwasem siarkowym i fluorytu. Substancja uzyskana przez naukowca nie oddziaływała z metalami, dlatego Scheele stwierdził, że aktywność chemiczna kwasu fluorowodorowego jest niewielka.

W postaci bezwodnej uzyskano ją dopiero na początku XIX wieku, ale nikt nie był w stanie wyizolować czystego fluoru ze związku. Wartościowość tego niemetalu od dawna stanowi prawdziwą zagadkę dla chemików.

Dopiero w 1886 r. Moissanowi udało się elektrolizy wodnego roztworu fluorowodoru wapnia w celu wyizolowania czystego fluoru. Nie określił wartości niemetalicznej, ale otrzymał nagrodę Nobla w dziedzinie chemii (1906) za swoje badania.

Ze względu na toksyczne właściwości zidentyfikowane w tym pierwiastku chemicznym, jego badanie było dość długie. Dopiero po drugiej wojnie światowej fluor zaczął otrzymywać przemysłową obróbkę fluorków.

Będąc w naturze

Cząsteczka fluoru nie występuje w naturze w czystej postaci. Wśród najbardziej rozpowszechnionych związków fluoru możemy zauważyć fluoryt. Jest to fluoryt, który był stosowany jako składnik oczyszczający w produkcji metalurgicznej od kilku stuleci. Naukowcy byli w stanie określić, że minerał używany do uwydatnienia fluoru ma właściwość fluorescencji, czyli zdolność nadania niebieskawego koloru z dodatkowym oświetleniem.

Formuła fluoru została ustalona znacznie później, powodem było jej nieznaczne rozpowszechnienie w skorupie (nie więcej niż 0,065 procent). Topaz, kriolit i lepidolit można uznać za główne związki.

Funkcje nieruchomości

Ten niemetal w normalnych warunkach jest jasnożółtym gazem o drażniącym zapachu. Wdychanie fluorku jest niebezpieczne dla ludzi, więc nie było wiarygodnych informacji na temat właściwości fizycznych tego fluorowca przez tak długi czas. W toku badań zidentyfikowano jeden stabilny izotop tego pierwiastka, mający postać fluoru-19. Specyficzna struktura atomu fluoru wyjaśnia jego zdolność do umieszczania stabilnych kompleksów wokół atomu. Na przykład zidentyfikowano heksafluorokrzemiany i heksafluorogliniany, przy czym fluor wykazuje silne właściwości utleniające.

Żaden inny niemetal znajdujący się w układzie okresowym nie ma takiej zdolności do tworzenia anionów. Z tego powodu fluor nie występuje w naturze w czystej postaci. Dopiero pod koniec XX wieku amerykański chemik Carl Crist zdołał uzyskać fluor. W tym celu spędził elektrolizę roztworu pentafluorku antymonu.

Chemiczne właściwości fluoru opierają się na jego zdolności do przyłączania elektronu z innych pierwiastków. Mając siedem elektronów walencyjnych na poziomie zewnętrznym, wykazuje on stopień utlenienia równy -1.

Podstawowe właściwości chemiczne fluoru można wyjaśnić osobliwościami struktury jego atomu. Ten pierwiastek nie ma wolnych d-orbitali, takich jak chlor, więc dodatnie wartości nie są jego cechą charakterystyczną. stany utleniania.

Ze względu na wysoką zdolność utleniającą tego pierwiastka, tworzy on związki nietypowe dla innych halogenków: trójfluorku kobaltu, difluorku srebra, heptafluorku renu, heptafluorku jodu.

Typowe związki

Większość fluoru ma postać różnych związków o znaczeniu praktycznym. Na przykład oleje fluorowęglowodorowe są uważane za optymalne środki smarne. Fluor łatwo wchodzi w interakcje z drewnem, gumą, tkaninami, które znalazły zastosowanie w fluorowaniu substancji organicznych. Ważne jest, aby podjąć środki ostrożności, aby nie poczuć toksycznych skutków tego pierwiastka.

Produkcja

Produkcja fluoru oparta jest na przetwarzaniu fluorytu. Wytwarzaniu fluorowodoru towarzyszy destylacja sproszkowanego fluorytu stężonym kwas siarkowy. Proces ten prowadzi się w aparacie żeliwnym lub ołowiowym. Po destylacji powstaje siarczan wapnia, niezdolny do rozpuszczenia w fluorowodorze. Aby uzyskać HF za pomocą destylacji frakcyjnej w naczyniach stalowych lub miedzianych. Fluorowodór jest przechowywany w stalowych zbiornikach.

Jako główne zanieczyszczenia zawarte w tym związku, zwracamy uwagę na kwas siarkowy, siarkowy i fluorowodorowy. Powstają ze względu na obecność krzemionki w fluorycierze. Aby usunąć ślady wilgoci z mieszaniny reakcyjnej, przeprowadza się elektrolizę na elektrodach platynowych. Gotowy wzór fluoru jest przechowywany powyżej silny kwas Lewis może tworzyć sole.

Zapotrzebowanie na HF

Fluorowodór jest poszukiwany w produkcji różnych organicznych i nieorganicznych związków fluoru. Na przykład przy jego pomocy powstaje Na3AlF6, który jest stosowany jako elektrolit w procesie wytapiania aluminium. Kwas fluorowodorowy, który jest roztworem HF, jest potrzebny w dużych ilościach do czyszczenia i polerowania metalu. Daje szkle matowy kolor, niezbędny do trawienia.

Czysty fluor można umieszczać w stalowych butlach pod ciśnieniem tylko wtedy, gdy na zaworach nie ma substancji organicznych.

Fluorki

Rozważany pierwiastek chemiczny stosuje się do produkcji różnych fluorków, na przykład trójfluorku kobaltu, sześciofluorku siarki. To właśnie te związki są zastrzeżonymi środkami fluorującymi substancji organicznych. Sześciofluorek siarki jest stosowany jako gaz dielektryczny.

Fluor pierwiastkowy zmieszany z azotem może reagować z węglowodorami. Pewny fluorowęglowodór powstaje jako produkt reakcji, w którym wodór jest całkowicie lub częściowo zastąpiony przez halogen. Powstałe związki charakteryzują się wysoką stabilnością, doskonałą opornością elektryczną i obojętnością chemiczną.

Funkcje fluoryzacji

Proces ten można prowadzić traktując związek organiczny trifluorkiem kobaltu, jak również przez elektrolizę jego wodnego roztworu. Teflon, dobrze znany rosyjskim hostessom, znany jest w chemii jako politetrafluoroetylen, otrzymywany przez fluorowcowanie nienasyconych węglowodorów.

W klimatyzatorach i lodówkach należy używać specjalnego czynnika chłodniczego (dichlorodiftometan). Z uwagi na to, że takie odczynniki miały negatywny wpływ na atmosferę, przyczyniły się do wyczerpania warstwa ozonowa, stopniowo ich produkcja była ograniczona. Obecnie są one zastępowane przez czynniki chłodnicze, które zawierają wodorofluorowęglowodory.

Wniosek

Fluor wykazuje najsilniejsze właściwości utleniające wszystkich członków podgrupy halogenów. Ma niewielki promień atomu, co oznacza, że ​​łatwiej jest zaakceptować jeden elektron, dlatego fluor jest wykorzystywany do produkcji fluorków.

Na przykład, sześciofluorek uranu jest stosowany w procesie dyfuzji gazowej do ekstrakcji 235 uranu z 238, co jest typowe dla produkcji paliwa jądrowego. Trójfluorek boru i fluorowodór są produkowane w dużych ilościach, ponieważ te składniki są doskonałymi katalizatorami alkilowania, są one pożądane w produkcji związków organicznych. Na przykład, gdy fluorek sodu dodaje się do wody pitnej, można zmniejszyć częstość występowania próchnicy.

Obecnie szczególne znaczenie ma stosowanie fluorków w przemyśle rolniczym i farmaceutycznym. Na przykład w ilościowym wytrącaniu fluorku wapnia i jego późniejszej obróbce kwasem octowym można obliczyć zawartość tego pierwiastka, a uzyskane wyniki można wykorzystać do analizy ilościowej.

Dzięki nowoczesnym metodom jakości i analiza ilościowa szeroko stosowany w chemii analitycznej, stało się możliwe zastosowanie różnych związków fluoru. Jest to przedstawiciel podgrupy halogenów, który jest jednym z najbardziej poszukiwanych elementów w chemii organicznej i nieorganicznej.