Fluoro: valenza, proprietà chimiche, caratteristiche

Dov'è il fluoruro nella tavola periodica? La valenza di questo elemento è uno, quindi, è un tipico rappresentante del settimo gruppo del sottogruppo principale. Diamo una breve descrizione di questo non-metallo, identifica le sue proprietà fisiche e chimiche di base.

Pagine di storia

Considera la struttura dell'atomo del fluoro, ma prima ci concentreremo sulla storia della sua scoperta. All'inizio del XVI secolo, un medico e mineralogista tedesco, Gregory Agricola, descrisse il minerale che conteneva fluoro. La valenza dell'elemento non era ancora nota, quindi era difficile prevedere le sue proprietà di base.

Alla fine del diciottesimo secolo, il chimico svedese Karl Scheele riuscì a sintetizzare un composto di acido fluoridrico in un recipiente di vetro con acido solforico concentrato e fluorite. La sostanza ottenuta dallo scienziato non interagiva con i metalli, quindi Scheele concluse che c'era poca attività chimica dell'acido fluoridrico.

Nella sua forma anidra, è stato ottenuto solo all'inizio del XIX secolo, ma nessuno è stato in grado di isolare il composto di fluoro puro. La valenza di questo non-metallo è stata a lungo un vero mistero per i chimici.

Solo nel 1886, Moissan riuscì con l'elettrolisi di una soluzione acquosa di idrofluoruro di calcio per isolare il fluoro puro. Non determinò la valenza non metal, ma fu insignito del premio Nobel per la chimica (1906) per le sue ricerche.

A causa delle proprietà tossiche identificate in questo elemento chimico, il suo studio è stato piuttosto lungo. Solo dopo la seconda guerra mondiale, il fluoro ha iniziato a ricevere dalla lavorazione industriale del fluoruro.

Essere nella natura

La molecola di fluoro non si trova in natura nella sua forma pura. Tra i composti del fluoro più comuni, notiamo la fluorite. È la fluorite che è stata usata come componente di pulizia nella produzione metallurgica per diversi secoli. I ricercatori sono stati in grado di determinare che il minerale utilizzato per evidenziare il fluoro, ha la proprietà di fluorescenza, cioè la capacità di dare un colore bluastro con illuminazione aggiuntiva.

La formula del fluoro è stata determinata molto più tardi, la ragione era la sua insignificante prevalenza nella crosta (non più dello 0,065 percento). Topazio, criolite e lepidolite possono essere considerati i principali composti.

Caratteristiche della proprietà

Questo non metallo in condizioni normali è un gas giallo pallido con un odore irritante. L'inalazione di fluoruro è pericolosa per l'uomo, quindi non ci sono informazioni affidabili sulle caratteristiche fisiche di questo alogeno per così tanto tempo. Nel corso della ricerca, è stato identificato un isotopo stabile di questo elemento, avente la forma fluoro-19. La struttura specifica dell'atomo del fluoro spiega la sua capacità di posizionare complessi stabili attorno all'atomo. Ad esempio, sono stati identificati esafluorosilicati ed esafluoroalluminati, con il fluoro che mostra le sue forti proprietà ossidanti.

Nessun altro non-metallo situato nella tavola periodica ha una tale capacità di formare anioni. È per questo motivo che il fluoro non si trova in natura nella sua forma pura. Solo alla fine del XX secolo, il chimico americano Carl Crist riuscì a ottenere il fluoro. Per questo, ha trascorso l'elettrolisi della soluzione di pentafluoruro di antimonio.

Le proprietà chimiche del fluoro si basano sulla sua capacità di attaccare un elettrone da altri elementi. Avendo sette elettroni di valenza al livello esterno, mostra uno stato di ossidazione di -1.

Le proprietà chimiche di base del fluoro possono essere spiegate dalle peculiarità della struttura del suo atomo. Questo elemento non ha orbitali D liberi, come il cloro, quindi i valori positivi non ne sono caratteristici. stati di ossidazione.

A causa dell'elevata capacità ossidante di questo elemento, forma composti non caratteristici per altri alogenuri: trifluoruro di cobalto, difluoruro d'argento, eptafluoruro di renio, eptafluoruro di iodio.

Composti tipici

La maggior parte del fluoro è sotto forma di vari composti di importanza pratica. Ad esempio, gli oli fluorocarburi sono considerati lubrificanti ottimali. Il fluoro interagisce facilmente con legno, gomma, tessuti, che ha trovato applicazione nella fluorurazione delle sostanze organiche. È importante prendere precauzioni per non sentire gli effetti tossici di questo elemento.

produzione

La produzione di fluoro si basa sul trattamento della fluorite. La produzione di acido fluoridrico è accompagnata dalla distillazione di fluorite in polvere con concentrato acido solforico. Questo processo viene eseguito in un'apparecchiatura di ghisa o di piombo. Dopo la distillazione si forma il solfato di calcio, incapace di dissolversi in acido fluoridrico. Per ottenere HF utilizzando la distillazione frazionata in vasi di acciaio o di rame. L'acido fluoridrico è immagazzinato in serbatoi di acciaio.

Come le principali impurità contenute in questo composto, notiamo acido solforico, solforoso e fluoridrico. Si formano a causa della presenza di silice in fluorite. Per rimuovere tracce di umidità dalla miscela di reazione, l'elettrolisi viene eseguita su elettrodi di platino. La formula del fluoruro finita viene memorizzata acido forte Lewis è in grado di formare sali.

Domanda HF

Il fluoruro di idrogeno è richiesto nella produzione di vari composti organici e inorganici del fluoro. Ad esempio, con il suo aiuto, si forma Na3AlF6, che viene utilizzato come elettrolita nella fusione dell'alluminio. L'acido fluoridrico, che è una soluzione di HF, è necessario in grandi quantità per la pulizia e la lucidatura dei metalli. Dona al vetro un colore opaco, è necessario per l'incisione.

Il fluoro puro può essere inserito in bombole di acciaio sotto pressione solo se non ci sono sostanze organiche sulle valvole.

fluoruro

L'elemento chimico considerato viene utilizzato nella produzione di vari fluoruri, ad esempio, trifluoruro di cobalto, esafluoruro di zolfo. Sono questi composti che si rivendicano agenti fluoruranti di sostanze organiche. L'esafluoruro di zolfo è stato usato come gas dielettrico.

Il fluoro elementare miscelato con azoto può reagire con gli idrocarburi. Un certo fluorocarburo si forma come prodotto di reazione, in cui l'idrogeno viene completamente o parzialmente sostituito da alogeno. I composti risultanti sono caratterizzati da elevata stabilità, eccellente resistenza elettrica e inerzia chimica.

Funzionalità di fluorizzazione

Questo processo può essere effettuato trattando il composto organico con trifluoruro di cobalto, nonché mediante elettrolisi della sua soluzione acquosa. Il teflon, ben noto alle hostess russe, è noto in chimica come politetrafluoroetilene, ottenuto dalla alogenazione degli idrocarburi insaturi.

Nei condizionatori e nei frigoriferi utilizzare un refrigerante speciale (diclorodiftometan). A causa del fatto che tali reagenti hanno avuto un impatto negativo sull'atmosfera, hanno contribuito all'esaurimento strato di ozono, gradualmente la loro produzione era limitata. Al momento sono sostituiti da refrigeranti che contengono idrofluorocarburi.

conclusione

Il fluoro presenta le più forti proprietà ossidative di tutti i membri del sottogruppo alogeno. Ha un piccolo raggio dell'atomo, il che significa che è molto più facile accettare un elettrone, quindi il fluoruro viene usato per produrre fluoruri.

Per esempio, l'esafluoruro di uranio è usato nel processo di diffusione del gas per estrarre 235 uranio dal 238, che è tipico per la produzione di combustibile nucleare. Il trifluoruro di boro e l'acido fluoridrico sono prodotti in grandi volumi, poiché questi componenti sono ottimi catalizzatori per l'alchilazione, sono richiesti nella produzione di composti organici. Ad esempio, quando il fluoruro di sodio viene aggiunto all'acqua potabile, l'incidenza della carie può essere ridotta.

Attualmente, l'uso del fluoruro nelle industrie agricole e farmaceutiche ha ricevuto particolare importanza. Ad esempio, nella precipitazione quantitativa del fluoruro di calcio e della sua successiva lavorazione con acido acetico, il contenuto di questo elemento può essere calcolato e i risultati ottenuti possono essere utilizzati per l'analisi quantitativa.

Grazie ai moderni metodi di qualità e analisi quantitativa ampiamente utilizzato in chimica analitica, è diventato possibile utilizzare una varietà di composti del fluoro. È questo rappresentante del sottogruppo alogeno che è uno degli elementi più ricercati nella chimica organica e inorganica.