Флуорид е какво? Свойства на флуор

Флуори е химичен елемент (символ F, атомно число 9), неметален, който принадлежи към групата халогени. Това е най-активното и електронегативно вещество. При нормална температура и налягане молекулата на флуор е отровен газ с бледожълт цвят с формула F₂

използването на

Флуоро и неговите съединения се използват широко, включително за производството на фармацевтични продукти, агрохимикали, горива и смазочни материали и текстил. Флуороводородна киселина Използва се за оформяне на стъкло и плазма от флуор - за производството на полупроводникови и други материали. Ниските концентрации на йони в пастата за зъби и питейната вода могат да помогнат за предотвратяване на зъбния кариес, докато по-високите концентрации са част от някои инсектициди. Много общи анестетици са производни на хидрофлуоровъглероди. изотоп ¹⁸F е източник на позитрони за получаване на медицински изображения чрез позитронна емисионна томография, а урановият хексафлуорид се използва за отделяне на урановите изотопи и се получава обогатен уран за атомни електроцентрали.

История на откритието

Минералите, съдържащи флуорни съединения, са били известни много години преди освобождаването на този химичен елемент. Например, минерални флуорит (или флуорит), състоящ се от калциев флуорид, е описано през 1530 г. от Джордж Агрикола. Той забеляза, че може да се използва като поток - вещество, което помага за понижаване на точката на топене на метал или руда и помага за почистването на желания метал. Ето защо, флуорът е получил латинското си име от думата fluere ("изтичане").

В 1670 Хенри godu glassmaker Shvanhard установено, че стъклото се ецва под влиянието на калциев флуорид (флуорит), третираната с киселина. Карл Шеле и много по-късните изследователи, включително Хъмфри Дейви, Joseph-Louis Gay Lussac-, Antoine Лавоазие, Louis Tenar експериментирали с хидрофлуорна киселина (HF), който се получава лесно чрез третиране CaF концентрирана сярна киселина.

В крайна сметка стана ясно, че HF съдържа преди това неизвестен елемент. Това вещество, обаче, поради прекомерната му реактивност в продължение на много години не може да бъде идентифицирано. Не само е трудно да се отдели от съединенията, но веднага реагира с други компоненти. Изолирането на елементарен флуор от флуороводородната киселина е изключително опасно и ранните опити заслепиха и убиха няколко учени. Тези хора станаха известни като "мъченици на флуорид".

Откриване и производство

И накрая, през 1886 г. френският химик Анри Моисан успял да изолира флуор чрез електролиза на смес от стопени калиеви флуориди и флуороводородна киселина. За това той получава наградата за Нобелова награда през 1906 г. в областта на химията. Неговият електролитен подход продължава да се използва и днес за индустриалното производство на този химически елемент.

Първото масово производство на флуорид започва през Втората световна война. Беше необходима за един от етапите на създаването на атомната бомба в рамките на проекта в Манхатън. Флуоринът се използва за производство на уранов хексафлуорид (UF₆), който на свой ред се използва за разделяне на два изотопа един от друг ²³⁵U и ²³⁸U. Днес газообразният UF₆ Необходимо е да се получи обогатен уран за ядрена енергия.

Най-важните свойства на флуорида

В периодичната таблица елементът е в горната част на група 17 (по-рано група 7А), която се нарича халоген. Други халогени включват хлор, бром, йод и астатин. В допълнение, F е във втория период между кислород и неон.

Чистият флуор е корозивен газ (химична формула F₂) с характерна остра миризма, която се открива при концентрация от 20 nl на литър обем. Като най-реактивна и електрическа от всички елементи, тя лесно образува съединения с повечето от тях. Флуоринът е прекалено реактивен, за да съществува в елементарна форма и има такъв афинитет към повечето материали, включително силиций, че не може да се готви или да се съхранява в стъклени съдове. Във влажен въздух реагира с вода, образувайки еднаква опасна флуороводородна киселина.

Флуоринът, реагиращ с водород, експлодира дори при ниски температури и на тъмно. Той реагира с насилие с вода, образувайки флуороводородна киселина и газообразен кислород. Различни материали, включително фини метали и стъкло, горят в поток от газообразен флуор с ярък пламък. В допълнение, този химичен елемент образува съединения с благородни газове криптон, ксенон и радон. Въпреки това, той не реагира директно с азот и кислород.

Въпреки изключителната активност на флуорида, методи за безопасна обработка и транспортиране са достъпни днес. Елементът може да се съхранява в контейнери, направени от стомана или монел (богата на никел сплав), тъй като флуоридите се образуват на повърхността на тези материали, което възпрепятства по-нататъшната реакция.

Флуориди са вещества, в които флуорът присъства като отрицателно зареден йон (F^-) в комбинация с някои положително заредени елементи. Съединенията от флуор с метали са една от най-стабилните соли. Когато се разтварят във вода, те се разделят на йони. Други форми на флуор са комплекси, например, [FeF₄]^-, и H₂F⁺.

изотопи

Има много изотопи на този халоген, като се започне от ¹⁴F и завършва ³¹Е. Но флуорен изотопен състав включва само един от тях, ¹⁹F, която съдържа 10 неутрона, тъй като само е стабилна. Радиоактивен изотоп ¹⁸F е ценен източник на позитрони.

Биологично въздействие

Флуорид в организма се среща главно в костите и зъбите под формата на йони. Флуорирането на питейна вода в концентрация, по-малка от една част на милион, драстично намалява честотата на кариеса - според Националния изследователски съвет на Националната академия на науките. От друга страна, прекомерното натрупване на флуорид може да доведе до флуороза, която се проявява в мозъка на зъбите. Този ефект обикновено се наблюдава в райони, където съдържанието на този химичен елемент в питейната вода надхвърля концентрацията от 10 ppm.

Елементарните флуорни и флуоридни соли са токсични и трябва да се третират с голямо внимание. Контактът с кожата или очите трябва внимателно да се избягва. Реакцията с кожата произвежда флуороводородна киселина, която бързо прониква през тъканите и реагира с калций в костите и ги унищожава завинаги.

Флуорид в околната среда

Годишният световното производство на на минералната флуорит на около 4 милиона тона, а общата мощност е проучена депозити в 120 милиона тона. Главницата на този минерал минни райони са Мексико, Западна Европа и Китай.

В природата флуоридът се намира в земната кора, където може да се намери в скали, въглища и глина. Флуоридите попадат във въздуха с вятърна ерозия на почвите. Флуоринът е 13-ият най-разпространен химически елемент в земната кора - съдържанието му е 950 ppm. В почвите средната му концентрация е около 330 ppm. Въглеродният флуорид може да бъде освободен във въздуха в резултат на процесите на изгаряне в промишлеността. Флуороди, които са във въздуха, в крайна сметка падат на земята или във водата. Когато флуорът образува връзка с много малки частици, той може да остане във въздуха за дълъг период от време.

В атмосферата 0.6 милиарда от този химичен елемент се съдържа като солна мъгла и органични хлорни съединения. В градските условия концентрацията достига 50 части на милиард.

връзки

Флуорът е химичен елемент, който образува широк спектър от органични и неорганични съединения. Химистите могат да ги заменят с водородни атоми, като по този начин създават много нови вещества. Високо реактивните халогенни съединения образуват благородни газове. През 1962 г. Нийл Бартлет синтезира ксенон хексафлуороплатинат (XePtF6). Бяха получени и флуориди на криптон и радон. Друго съединение е аргон флуорид, който е стабилен само при изключително ниски температури.

Промишлено приложение

В атомно и молекулярно състояние флуорът се използва за плазмено оформяне при производството на полупроводници, плоски дисплеи и микроелектромеханични системи. Флуороводородната киселина се използва за ецване на стъкло в лампи и други продукти.

Заедно с някои от неговите съединения, флуоридът е важен компонент на производството на фармацевтични продукти, агрохимикали, горива и смазочни масла и текстил. Химическият елемент е необходим за производството на халогенирани алкани (халони), които на свой ред се използват широко в системите за климатизация и охлаждане. По-късно такова използване на хлорфлуорвъглеводороди е забранено, тъй като те допринасят за унищожаването на озоновия слой в горната атмосфера.

Серният хексафлуорид е изключително инертен нетоксичен газ, свързан с вещества, които предизвикват парников ефект. Без флуор е невъзможно производството на пластмаси с ниско съдържание коефициент на триене, като Teflon. Много анестетици (например севофлуран, дефлуран и изофлуран) са производни на хидрофлуорвъглеводороди. Натриев хексафлуороалуминиев (криолит) се използва при електролиза на алуминий.

Флуорните съединения, включително NaF, се използват в пастата за зъби, за да се предотврати кариес. Тези вещества се добавят към общинските водоснабдителни системи за флуориране на водата, но поради последиците за здравето тази практика е спорна. При по-високи концентрации NaF се използва като инсектицид, особено за контролиране на хлебарки.

В миналото флуоридите се използват за намаляване точката на топене на металите и руди и увеличаване на тяхната течливост. Флуоринът е важен компонент на производството на уранов хексафлуорид, който се използва за отделяне на изотопите. ¹⁸F, радиоактивен изотоп с полуживот 110 минути излъчва позитрони и често се използва в медицинската позитронна емисионна томография.

Физични свойства на флуорид

Основните характеристики на химическия елемент са следните:

• Атомното тегло е 18,9984032 g / mol.
• Електронна конфигурация 1s²2s²2P⁵_.
• Степен на окисление -1.
• Плътността е 1,7 g / l.
• Точка на топене 53.53 К
• Точката на кипене е 85,03 К.
• Специфичната топлина е 31,34 J / (Kmiddot-мол).