Što je fluorid? Svojstva fluora

Fluor je kemijski element (simbol F, atomski broj 9), nonmetal, koji pripada grupi halogena. Ovo je najaktivnija i elektronegativna tvar. Pri normalnoj temperaturi i tlaku, molekula fluora je otrovni plin blijedo žute boje sa formulom F₂

korištenje

Fluor i njegovi spojevi su naširoko korišteni, uključujući i za proizvodnju lijekova, agrokemikalija, goriva i maziva i tekstila. Hidrofluorna kiselina Koristi se za jetkanje stakla i plazmu od fluora - za proizvodnju poluvodiča i drugih materijala. Niska koncentracija F iona u zubnoj pasti i pitkoj vodi može spriječiti zubni karijes, dok su veće koncentracije dio nekih insekticida. Mnoge uobičajene anestetike su derivati ​​fluorovodičnih ugljikovodika. izotop ¹⁸F je izvor pozitrona za medicinske slike pomoću pozitronske emisijske tomografije, a uran heksafluorid se koristi za odvajanje izotopa uranija i dobiti obogaćen uran za nuklearne elektrane.

Povijest otkrića

Minerali koji sadržavaju spojeve fluora bili su poznati mnogo godina prije oslobađanja tog kemijskog elementa. Na primjer, mineral fluorit (ili fluorita), koji se sastoji od kalcijevog fluorida, opisala je 1530. George Agricola. Primijetio je da se može koristiti kao tok - tvar koja pomaže u smanjenju točke topljenja od metala ili rude i pomaže očistiti željeni metal. Stoga je fluor dobio latinsko ime iz riječi fluere ("curenje").

1670 Henry godu glassmaker Shvanhard pronađeno da staklo pod utjecajem urezan kalcijeva fluorida (fluorit) kiselinom tretirana. Karl Scheele i mnogi istraživači kasnije, uključujući Humphrey Davy, Joseph-Louis Gay-Lussac, Ivan Lavoisier Louis Tenar eksperimentira fluoridnom kiselinom (HF), koja se lako dobiti obradom CaF koncentrirane sumporne kiseline.

Na kraju, postalo je jasno da HF sadrži prethodno nepoznat element. Ova tvar, međutim, zbog prekomjerne reaktivnosti dugi niz godina nije mogla biti identificirana. Nije samo teško odvojiti od spojeva, ali odmah reagira s drugim komponentama. Izolacija elementarnog fluora iz fluorovodične kiseline iznimno je opasna, a rani pokušaji zaslijepljeni su i ubijeni nekoliko znanstvenika. Ti su ljudi postali poznati kao "mučenici fluorida".

Otvaranje i proizvodnja

Konačno, 1886, francuski kemičar Henri Muassanu uspjeli izolirati smjesu fluor elektrolizom rastaljenog kalij fluorida i fluoridnom kiselinom. Zbog toga je 1906. dobio Nobelovu nagradu na području kemije. Njegov elektrolitički pristup i danas se koristi za industrijsku proizvodnju tog kemijskog elementa.

Prva velika proizvodnja fluorida započela je tijekom Drugog svjetskog rata. To je bilo potrebno za jednu od faza stvaranja atomske bombe u okviru projekta Manhattan. Fluor je korišten za dobivanje uranij heksafluorida (UF₆), koji je, zauzvrat, korišten za odvajanje dva izotopa jedni od drugih ²³⁵U i ²³⁸U. Danas, plinoviti UF₆ Potrebno je dobiti obogaćeni uran za nuklearnu energiju.

Najvažnija svojstva fluorida

U periodnom sustavu, element je u gornjem dijelu skupine 17 (ranije skupina 7A), koji se zove halogen. Drugi halogeni uključuju klor, brom, jod i astatin. Osim toga, F je u drugom razdoblju između kisika i neon.

Čisti fluor je korozivni plin (kemijska formula F₂) s karakterističnim oštrim mirisom, koji se detektira pri koncentraciji od 20 nl po litru volumena. Kao najreaktivnija i elektronegativna od svih elemenata, ona lako tvori spojeve s većinom njih. Fluor je previše reaktivan da postoji u elementarnom obliku i ima takav afinitet s većinom materijala, uključujući silicij, da se ne može kuhati niti pohraniti u staklene posude. Kod vlažnog zraka reagira s vodom, tvoreći jednako opasnu fluorovodičnu kiselinu.

Fluor, reagirajući s vodikom, eksplodira čak i pri niskim temperaturama iu mraku. On reagira nasilno s vodom, tvoreći fluorovodičnu kiselinu i plinoviti kisik. Razni materijali, uključujući fine metale i staklo, spali su u struji plinovitog fluora s jakim plamenom. Osim toga, ovaj kemijski element tvori spojeve s plemenitim plinovima kripton, xenon i radon. Međutim, ne reagira izravno s dušikom i kisikom.

Unatoč ekstremnoj aktivnosti fluorida, danas su dostupne metode njegove sigurne obrade i transporta. Element se može spremiti u spremnike od čelika ili monela (legure bogate niklom), budući da se na površini tih materijala formiraju fluoridi koji ometaju daljnju reakciju.

Fluori su tvari u kojima je fluor prisutan kao negativno nabijeni ion (F^-) u kombinaciji s nekim pozitivno nabijenim elementima. Spojevi fluora s metalima su jedna od najstabilnijih soli. Kada su otopljeni u vodi, podijeljeni su na ione. Drugi oblici fluora su kompleksi, na primjer, [FeF₄]^-, i H₂F⁺.

izotopi

Postoje mnogi izotopi ovog halogena, počevši od ¹⁴F i završetak ³¹F. Ali fluor izotopni sastav uključuje samo jedan od njih, ¹⁹F, koji sadrži 10 neutrona, budući da je samo stabilan. Radioaktivni izotop ¹⁸F je vrijedan izvor positrona.

Biološki utjecaj

Fluor u tijelu uglavnom se nalazi u kostima i zubima u obliku iona. Fluoridizaciji pitke vode u koncentraciji manjoj od jednog dijela na milijun značajno smanjuje učestalost karijesa - pa razmislite National Research Council u National Academy of Sciences USA. S druge strane, prekomjerno nakupljanje fluorida može dovesti do fluoroze, koja se manifestira u zubima. Taj se učinak obično promatra u područjima gdje sadržaj ovog kemijskog elementa u vodi za piće prelazi koncentraciju od 10 ppm.

Elementarne fluoridne i fluoridne soli su otrovne i trebaju se liječiti s velikom pažnjom. Kontakt s kožom ili očima treba pažljivo izbjeći. Reakcija s kožom proizvodi hidrofluornu kiselinu koja brzo prodire kroz tkivo i reagira s kalcijem u kostima, oštećujući ih zauvijek.

Fluor u okolišu

Godišnja svjetska proizvodnja mineralne fluorit od oko 4 milijuna tona, a ukupna snaga je istražiti depozite u roku od 120 milijuna tona. Naručitelj ovog minerala rudarskih područja su Meksiko, Zapadna Europa i Kina.

U prirodi se fluorid nalazi u zemljinoj koru, gdje se može naći u stijenama, ugljenom i glinom. Fluori pada u zrak s erozijom vjetra tla. Fluor je 13. najčešći kemijski element u zemljinoj koru - njegov sadržaj je 950 ppm. U tlu je prosječna koncentracija oko 330 ppm. Vodikov fluorid se može ispustiti u zrak kao rezultat procesa sagorijevanja u industriji. Fluori koji su u zraku na kraju pada na zemlju ili u vodu. Kada fluor stvara vezu s vrlo malim česticama, može ostati u zraku dugo vremena.

U atmosferi je prisutno 0,6 milijardi milijardi tog kemijskog elementa kao slane magle i organskih klora. U urbanim uvjetima, koncentracija doseže 50 dijelova na milijardu.

veze

Fluor je kemijski element koji tvori širok raspon organskih i anorganskih spojeva. Kemisti ih mogu zamijeniti atomima vodika, stvarajući tako mnogo novih tvari. Visoko reaktivni halogen tvori spojeve s plemenitim plinovima. Godine 1962., Neil Bartlett sintetizira ksenon heksafluoroplatinata (XePtF6). Također su dobiveni fluoridi kripton i radona. Drugi spoj je argon-fluorid koji je stabilan samo pri ekstremno niskim temperaturama.

Industrijska primjena

U atomskom i molekularnom stanju, fluor se koristi za plazma jetkanje u proizvodnji poluvodiča, ravnih zaslona i mikroelektromehaničkih sustava. Hidrofluorna kiselina se koristi za jetkanje stakla u svjetiljkama i drugim proizvodima.

Zajedno s nekim od njegovih spojeva, fluor - važan dio proizvodnje farmaceutskih, agrokemikalija, goriva i maziva, i tekstil. Kemijski element je neophodan za proizvodnju halogeniranih alkana (halona), koji se pak široko koriste u klimatizacijskim i hlađenim sustavima. Kasnije ove uporaba CFC je zabranjeno, jer oni pridonose uništenju ozonskog sloja u gornjoj atmosferi.

Sumporni heksafluorid je iznimno inertan, netoksični plin koji se odnosi na tvari koje uzrokuju efekt staklenika. Bez fluora nije moguće proizvesti plastičnu masu koeficijent trenja, kao što je Teflon. Mnoge anestetike (na primjer, sevoflurane, desflurane i izoflurane) su derivati ​​fluorovodičnih ugljikovodika. Natrij heksafluoraluminumnat (kriolit) se koristi u elektrolizi aluminija.

Fluorni spojevi, uključujući NaF, se koriste u pasta za zube kako bi se spriječilo karijes. Ove se tvari dodaju općinskim sustavima vodoopskrbe za fluoridaciju vode, ali zbog zdravstvenih učinaka ova praksa je kontroverzna. Kod viših koncentracija, NaF se koristi kao insekticid, posebno za kontrolu žohara.

U prošlosti su fluoridi korišteni za smanjenje točka topljenja metala i rude i povećavaju njihovu fluidnost. Fluor je važna komponenta proizvodnje urana heksafluorida, koja se koristi za odjeljivanje njegovih izotopa. ¹⁸F, radioaktivni izotop s Poluživot 110 minuta, emitira pozitivne i često se koristi u medicinskoj pozitronskoj emisijskoj tomografiji.

Fizička svojstva fluorida

Osnovne značajke kemijskog elementa su sljedeće:

• Atomska težina je 18,9984032 g / mol.
• Elektronska konfiguracija 1s²2s²2p⁵_.
• Stupanj oksidacije -1.
• Gustoća je 1,7 g / l.
• Talište 53,53 K.
• Vrelište je 85,03 K.
• Specifična toplina je 31.34 J / (Kmidot-mol).