Флуор: валентност, химични свойства, характеристики

Къде е флуоридът в периодичната таблица? Валентността на този елемент е една, следователно тя е типичен представител на седмата група от основната подгрупа. Даваме кратко описание на този неметален, идентифицираме неговите основни физични и химични свойства.

Страници за история

Разгледайте структурата на флуорния атом, но първо ще се съсредоточим върху историята на нейното откритие. В началото на XVI век германският лекар и минералог Грегори Агрикола описва минерала, който съдържа флуорид. Валентността на елемента все още не е била известна, така че е трудно да се предскажат основните му свойства.

В края на осемнадесети век шведският химик Карл Шеле успява да синтезира флуоридно водородно съединение в стъклен съд с концентрирана сярна киселина и флуорошпат. Веществото, получено от учения, не взаимодейства с метали, така че Шеле заключава, че химичната активност на флуороводородна киселина е малка.

В своята безводна форма тя е получена едва в началото на деветнадесети век, но никой не е успял да изолира чистия флуор от съединението. Валенцията на този неметал отдавна е истинска загадка за химиците.

Само през 1886 г. Муасан успява чрез електролиза на воден разтвор на калциев хидрофлуорид да изолира чистия флуор. Той не е определил неметалната валентност, но е удостоен с Нобелова награда за химия (1906) за своите изследвания.

Поради токсичните свойства, идентифицирани в този химичен елемент, неговото изследване е доста дълго. Едва след Втората световна война, флуорът започва да се получава чрез промишлена преработка на флуорид.

Да бъдеш в природата

Флуорната молекула не се среща в природата в чиста форма. Сред най-често срещаните флуорни съединения, ние отбелязваме флуорошпат. Флуоритът се използва като почистващ компонент в металургичното производство от няколко века. Изследователите са успели да установят, че минералът, използван за подчертаване на флуора, притежава свойството на флуоресценция, т.е. способността да придаде синкав цвят с допълнително осветление.

Флуорната формула се определя много по-късно, причината е незначителното му разпространение в кората (не повече от 0,065%). Топаз, криолит и лепидолит могат да се считат за основни съединения.

Характеристики на имота

Този неметален при нормални условия е бледожълт газ с дразнещ мирис. Вдишването на флуорид е опасно за хората, така че не е имало надеждна информация за физическите характеристики на този халоген за толкова дълго време. В хода на изследването е идентифициран един стабилен изотоп на този елемент, който има формата флуор-19. Специфичната структура на флуорния атом обяснява способността му да поставя стабилни комплекси около атома. Например, идентифицирани са хексафлуоросиликати и хексафлуороалуминати, като флуорът проявява силните си оксидиращи свойства.

Никой друг неметал, разположен в периодичната таблица, няма такава способност да образува аниони. Поради тази причина флуорът не се намира в природата в чист вид. Едва в края на ХХ век американският химик Карл Крист успя да получи флуор. За това той прекарва електролизата на разтвор на антимонен пентафлуорид.

Химичните свойства на флуора се основават на способността му да свързва електрона с други елементи. Като има седем валентни електрона на външното ниво, той показва окислително състояние -1.

Основните химични свойства на флуора могат да се обяснят с особеностите на структурата на нейния атом. Този елемент няма свободни d-орбитали, като хлор, така че положителните стойности не са характерни за него. окислителни състояния.

Поради високата оксидираща способност на този елемент, той образува съединения, които не са характерни за други халиди: кобалтов трифлуорид, сребърен дифлуорид, рений хептафлуорид, йод хептафлуорид.

Типични съединения

По-голямата част от флуора е под формата на различни съединения от практическо значение. Например, флуоровъглеродните масла се считат за оптимални смазочни материали. Флуорът лесно взаимодейства с дърво, каучук, тъкани, които намират приложение при флуорирането на органични вещества. Важно е да се вземат предпазни мерки, за да не се усетят токсичните ефекти на този елемент.

производство

Производството на флуор се основава на обработката на флуорошпат. Производството на флуорид на водород се придружава от дестилацията на прахообразния флуорит с концентрирана сярна киселина. Този процес се извършва в чугунен или оловен апарат. След дестилация се образува калциев сулфат, който не може да се разтвори в водороден флуорид. За получаване на HF чрез фракционна дестилация в стоманени или медни съдове. Флуоридът на водорода се съхранява в стоманени резервоари.

Като основни примеси, съдържащи се в това съединение, отбелязваме сярна, сярна и флуороводородна киселина. Те се образуват поради наличието на силициев диоксид във флуорошпата. За отстраняване на следи от влага от реакционната смес се извършва електролиза върху платинени електроди. Готовата флуоридна формула се съхранява силна киселина Люис е способен да образува соли.

Търсенето на HF

Водородният флуорид се търси в производството на различни органични и неорганични флуорни съединения. Например с негова помощ се образува Na3AlF6, който се използва като електролит при топене на алуминий. Хидрофлуоровата киселина, която е разтвор на HF, е необходима в големи количества за почистване и полиране на метали. Той придава на стъклото матов цвят, необходимо е за офорт.

Чистият флуор може да се постави в стоманени бутилки под налягане само ако на клапаните няма органични вещества.

флуорид

Разглежданият химичен елемент се използва при производството на различни флуориди, например кобалтов трифлуорид, серен хексафлуорид. Именно тези съединения са претендирани флуориращи агенти на органични вещества. Серен хексафлуорид се използва като диелектричен газ.

Елементният флуор, смесен с азот, може да реагира с въглеводороди. Определен флуоровъглерод се образува като реакционен продукт, където водородът е напълно или частично заменен с халоген. Получените съединения се характеризират с висока стабилност, отлична електрическа устойчивост и химическа инертност.

Характеристики на флуорирането

Този процес може да се проведе чрез обработване на органичното съединение с кобалтов трифлуорид, както и чрез електролиза на неговия воден разтвор. Тефлонът, известен на руските хостеси, е известен в химията като политетрафлуоретилен, получен чрез халогениране на ненаситени въглеводороди.

В климатици и хладилници се използва специален хладилен агент (дихлордифтометан). Поради факта, че такива реагенти са имали отрицателно въздействие върху атмосферата, са допринесли за изчерпване озонов слой, постепенно тяхното производство е ограничено. В момента те се заменят с хладилни агенти, които съдържат флуоровъглеводороди.

заключение

Флуорът проявява най-силните окислителни свойства на всички членове на халогенната подгрупа. Той има малък радиус на атома, което означава, че е много по-лесно да приеме един електрон, затова флуоридът се използва за производството на флуориди.

Например, урановият хексафлуорид се използва в газодифузионния процес на извличане на 235 уран от 238, което е типично за производството на ядрено гориво. Борен трифлуорид и водороден флуорид се произвеждат в големи обеми, тъй като тези компоненти са отлични катализатори за алкилиране, те са търсени в производството на органични съединения. Например, когато към питейната вода се добавя натриев флуорид, честотата на кариеса може да бъде намалена.

Понастоящем използването на флуорид в селскостопанската и фармацевтичната промишленост е от особено значение. Например, при количественото утаяване на калциев флуорид и последващата му обработка с оцетна киселина, може да се изчисли съдържанието на този елемент и получените резултати могат да се използват за количествен анализ.

Благодарение на съвременните методи за качество и количествен анализ Широко използван в аналитичната химия, стана възможно да се използват различни флуорни съединения. Именно този представител на халогенната подгрупа е един от най-търсените елементи в органичната и неорганичната химия.