Флуорът е
Флуор/флуор (F), 9
3,98 (скала на Полинг)
(при -188,14 ° C, l) 1,108 g/cm³
a = 5,50 b = 3,28 c = 7,28 p = 90,0 Å
(300 K) 0,028 W/(m K)
Флуор - елемент от 17-та група на периодичната система от химични елементи (по остарялата класификация - елемент от основната подгрупа на VII група), втори период, с атомен номер 9 [3]. Обозначава се със символа F (лат. Флуор ). Флуорът е изключително реактивен неметал и най-силният окислител; той е най-лекият елемент от групата на халогените. Просто вещество флуор (CAS номер: 7782-41-4) при нормални условия е бледожълт двуатомен газ (Формула F2) с остра миризма, напомняща на озон или хлор.
Съдържание
Първото съединение на флуора - флуорит (флуор шпат) CaF2 - е описано в края на 15 век под името "флуор". През 1771 г. Карл Шееле получава флуороводородна киселина.
Като един от атомите на флуороводородна киселина, елементът флуор е предвиден през 1810 г. и е изолиран в свободна форма само 76 години по-късно от Анри Моасан през 1886 г. чрез електролиза на течен безводен водороден флуорид, съдържащ примес на кисел калиев флуорид KHF2.
произход на името
Името "флуор" (от древногръцки φθόρος - унищожаване), предложено от Андре Ампер през 1810 г., се използва в руския и някои други езици; много страни са приели имена, получени от латинското "fluorum" (което от своя страна идва от fluere - "поток", от свойството на съединение на флуор, флуорит (CaF2), да понижава точката на топене на рудата и да увеличава течливостта на стопилката).
Разпространение в природата
Съдържанието на флуор в атомни проценти в природата е показано в таблицата:
В природата значителни натрупвания на флуор се откриват главно в минералния флуорит (CaF2), съдържащ 51,2% Ca и 48,8% F. тегловно. Кларк в земната кора 650 g/t.
Лещата и лукът са с относително високо съдържание на флуор.
Съдържанието на флуор в почвата се дължи на вулканични газове, поради факта, че те обикновено съдържат голямо количество флуороводород.
Изотопен състав
Флуорът е моноизотопен елемент, тъй като в природата има само един стабилен изотоп на флуор 19 F. Има още 17 радиоактивни изотопа на флуор с масово число от 14 до 31, а един ядрен изомер е 18 F m. Най-дълготрайният радиоактивен изотоп на флуор е 18 F с полуживот 109,771 минути, важен източник на позитрони, използвани в позитронно-емисионна томография.
Ядрени свойства на флуорните изотопи
Ядрата на 19 F изотопа имат половин цяло число спин; следователно тези ядра могат да се използват за ЯМР изследвания на молекули. ЯМР-19 F спектрите са доста характерни за флуорорганичните съединения.
Електронна структура
Електронната конфигурация на флуорния атом е както следва: 1s 2 2s 2 2p 5. Флуорните атоми в съединенията могат да проявяват степен на окисление, равно на –1. Положителните степени на окисление в съединенията не се реализират, тъй като флуорът е най-електроотрицателният елемент.
Квантово-химичен термин на флуорен атом - 2 P3/2
Структура на молекулата
От гледна точка на теорията на молекулярните орбитали, структурата на двуатомната флуорна молекула може да се характеризира със следната диаграма. Молекулата съдържа 4 свързващи орбитали и 3 антисвързващи орбитали. Редът на връзката в молекулата е 1.
Кристална клетка
Флуорът образува две кристални модификации, които са стабилни при атмосферно налягане:
- α-флуор - съществува при температури под 45,6 К, кристалната решетка е моноклинна, космическа група ° С 2 /° С, параметри а = 0,550 nm, б = 0,328 nm, ° С = 0,728 нм, β = 102,17 °, Z = 4 [5] [6] .
- β-флуор - съществува в температурния диапазон 45,6 ÷ 53,53 K, кристалната решетка е кубична, параметрите а = 0,667 nm, Z = 8.
Индустриален метод за получаване на флуор включва екстракция и концентрация на флуоритни руди, разлагане на сярна киселина на техния концентрат с образуване на безводен HF и неговото електролитно разлагане.
За лабораторното производство на флуор се използва разграждането на някои съединения, но всички те не се срещат в природата в достатъчни количества и се получават с използване на свободен флуор.
Лабораторен метод
- В лабораторни условия флуорът може да бъде произведен с помощта на показаната настройка. Меден съд 2 с отвори в дъното се поставя в меден съд 1, изпълнен с KF · 3HF стопилка. В съд 2 се поставя дебел никелов анод. Катодът се поставя в съд 1. По този начин в хода на електролизата газообразният флуор се освобождава от тръба 3, а водородът от тръба 4. Важно изискване е да се осигури херметичността на системата; за това щепселите, изработени от калциев флуорид със смазка от оловен (II) оксид и глицерин.
- През 1986 г., докато се подготвяше за конференция за честване на 100-годишнината от откриването на флуора, Карл Крист откри метод за чисто химично производство на флуор, използвайки реакцията в разтвор на флуороводород на K2MnF6 и SbF5 при 150 ° C [7]:
Също така, за лабораторното производство на флуор могат да се използват нагряване на кобалтов (III) флуорид до 300 ° C, разлагане на сребърни флуориди (твърде скъпо) и някои други методи.
Индустриален метод
Промишленото производство на флуор се извършва чрез електролиза на стопилка от кисел калиев флуорид KF · 3HF (често с добавка на литиев флуорид), който се образува, когато KF стопилката се насити с флуороводород до съдържание на 40–41% HF . Процесът на електролиза се извършва при температури от около 100 ° C в стоманени клетки със стоманен катод и въглероден анод.
Физически свойства
Бледожълт газ, в малки концентрации миризмата наподобява както озон, така и хлор, много агресивен и отровен.
Флуорът има необичайно ниска точка на кипене (топене). Това се дължи на факта, че флуорът няма d-подниво и не е в състояние да образува една и половина връзки, за разлика от други халогени (множеството на връзката в останалите халогени е около 1,1) [8] .
Химични свойства
Най-активният неметален, той взаимодейства бурно с почти всички вещества, с изключение, разбира се, на флуоридите в най-високите степени на окисление и редки изключения - флуоропластите, а с повечето от тях - с горенето и експлозията. Някои метали са устойчиви на флуор при стайна температура поради образуването на плътен флуориден филм, който инхибира реакцията с флуор - Al, Mg, Cu, Ni. Контактът на флуора с водорода води до запалване и експлозия дори при много ниски температури (до -252 ° C). Дори водата и платината изгарят във флуорна атмосфера:
Реакциите, при които флуорът формално е редуциращ агент, включват реакции на разпадане на висши флуориди, например:
Флуорът също е способен да окислява кислород в електрически разряд, образувайки кислороден флуорид OF2 и диоксифлуорид O2F2.
Във всички съединения флуорът има степен на окисление -1. За да прояви флуорът положително състояние на окисление, са необходими молекули на ексимер или други екстремни условия. Това изисква изкуствена йонизация на флуорните атоми [9] .
Флуорът се съхранява в газообразно състояние (под налягане) и в течна форма (при охлаждане с течен азот) в устройства от никел и сплави на негова основа (монелен метал), мед, алуминий и неговите сплави, месинг, неръждаема стомана ( това е възможно, защото тези метали и сплави са покрити с филм от флуориди, непреодолим за флуора [10]).
Приложение
Приложение в химията
Флуорният газ се използва за получаване на:
- уран хексафлуорид UF6 от UF4, използван за отделяне на уранови изотопи за ядрената индустрия.
- хлорен трифлуорид ClF3 - флуориращ агент и мощен окислител на ракетно гориво
- серен хексафлуорид SF6 - газообразен изолатор в електрическата индустрия
- метални флуориди (като W и V), които имат някои полезни свойства
- фреони - добри хладилни агенти
- Тефлони - химически инертни полимери
- натриев хексафлуороалуминат - за последващо производство на алуминий чрез електролиза
- различни флуорни съединения
Ракетна технология
Флуорните съединения и самият флуор се използват в ракетната технология като окислители на ракетно гориво.
Приложение в медицината
Флуорираните въглеводороди (напр. Перфлуородекалин) се използват в медицината като кръвни заместители. Има много лекарства, съдържащи флуор в тяхната структура (флуоротан, флуороурацил и др.).
Биологична и физиологична роля
Флуорът е жизненоважен елемент за организма. В човешкото тяло флуорът се съдържа основно в емайла на зъбите като част от флуоропатит - Ca5F (PO4) 3. При недостатъчна (по-малко от 0,5 mg/литър питейна вода) или прекомерна (над 1 mg/литър) консумация на флуорид, тялото може да развие стоматологични заболявания: кариес и флуороза (петна от емайл) и остеосарком, съответно [11] .
За предотвратяване на кариес се препоръчва да се използват пасти за зъби с добавки на флуориди (натрий и/или калай) или да се използва флуорирана вода (до концентрация 1 mg/l) или да се използват локални приложения с 1-2% разтвор на натрий флуорид или калаен флуорид. Такива действия могат да намалят вероятността от поява на кариес с 30-50% [12] .
Максимално допустимата концентрация на свързан флуор [13] във въздуха на производствените помещения е 0,0005 mg/литър въздух.
- Флуор
- Флуорни съединения в ракетостроенето
- Флуорни съединения в медицината
- Категория: Флуорни съединения
Литература
- Ryss I.G. Химия на флуора и неговите неорганични съединения. М. Госкхимиздат, 1966 - 718 с.
- Некрасов Б. В. Основи на общата химия. (трето издание, том 1) М. Химия, 1973 - 656 с.
- L. Pauling, I. Keaveny и A.B. Robinson, J. Solid State Chem., 1970, 2, p. 225. - Научете повече за кристалната структура на флуора
Бележки
- Флуор върху Webelements
- Флуор в популярната библиотека от химични елементи
- Информация за Perftoran
- Кръвен заместител Perftoran // Известия на Руската академия на науките, 1997, том 67, N 11, стр. 998-1013
- Флуор
Фондация Уикимедия. 2010 г. .
Вижте какво е "Флуор" в други речници:
флуор - флуор и ... руски правописен речник
флуор - флуор/... Морфемичен и правописен речник
флуор - и; м. [от гръцки. phthoros смърт, унищожаване] Химичен елемент (F), светложълт газ с остра миризма. Добавете към питейната вода f. * * * Флуорът (лат. Fluorum), химичен елемент от VII група на периодичната система, се отнася до халогени. Безплатно ... ... Енциклопедичен речник
ФЛУОР - (лат. Fluorum) F, химичен елемент от VII група на периодичната система на Менделеев, атомен номер 9, атомна маса 18.998403, се отнася до халогени. Бледожълт газ с остра миризма, т.т.? 219.699 .C, bp.? 188.200 .C, плътност 1.70 g/cm & sup3.
Флуор - F (от гръцки phthoros смърт, унищожение, латински Fluorum * а. Флуор; n. Флуор; е. Флуор; и. Флуор), хим. елемент от VII група периодичен. Менделеева система, се отнася до халогени, at. н. 9, в. м. 18.998403. В природата има 1 стабилен изотоп 19F ... Геологическа енциклопедия
ФЛУОР - (Fluorum), F, химичен елемент от VII група на периодичната система, атомен номер 9, атомна маса 18.9984; се отнася до халогени; газ, т.к. 188,2 ° C. Флуорът се използва в производството на уран, фреони, лекарства и други, както и в ... ... Съвременна енциклопедия
Флуор - (Fluorum), F, химичен елемент от VII група на периодичната система, атомен номер 9, атомна маса 18.9984; се отнася до халогени; газ, т.к. 188,2 ° C. Флуорът се използва в производството на уран, фреони, лекарства и други, както и в ... ... Илюстриран енциклопедичен речник
ФЛУОР - (символ F), газообразен токсичен елемент от групата HALOGEN (елементи от VII група на периодичната таблица), изолиран за първи път през 1886 г. Основните му източници са флуорит и криолит. Това е бледожълто вещество, което получаваме в резултат ... ... Научно-технически енциклопедичен речник
ФЛУОР - Флуор, флуор, съпруг. (Гръцки phthoros смърт) (хим.). Химичен елемент, безцветен газ с остра миризма. Обяснителен речник на Ушаков. Д.Н. Ушаков. 1935 г. 1940 ... Обяснителен речник на Ушаков
ФЛУОР - Флуор, ах, съпруг. Химичен елемент, отровен безцветен газ с остра миризма. | прил. флуорид, о, о. Обяснителен речник на Ожегов. S.I. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 ... Обяснителен речник на Ожегов
ФЛУОР - ФЛУОР, виж флуорид. Обяснителен речник на Дал. В И. Дал. 1863 1866 ... Обяснителен речник на Дал