Фтор

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.


Нажми чтобы узнать.
скачати

Міністерство освіти і науки РФ
РЕФЕРАТ
НА ТЕМУ
«ФТОР»
Виконав:

Перевірив:
-2007 -
ФТОР (лат. Fluorum), F, хімічний елемент з атомним номером 9, атомна маса 18,998403. Природний фтор складається з одного стабільного нукліда 19F. Конфігурація зовнішнього електронного шару 2s2p5. У з'єднаннях виявляє тільки ступінь окислення -1 (валентність I). Фтор розташований у другому періоді в групі VIIА періодичної системи елементів Менделєєва, відноситься до галогенів.
1.Загальна характеристика.
Радіус нейтрального атома фтору 0,064 нм, радіус іона F - 0,115 (2), 0,116 (3), 0,117 (4) і 0,119 (6) нм (в дужках вказано значення координаційного числа). Енергії послідовної іонізації нейтрального атома фтору рівні, відповідно, 17,422, 34,987, 62,66, 87,2 і 114,2 еВ. Спорідненість до електрона 3,448 еВ (найбільше серед атомів усіх елементів). За шкалою Полінга електронегативність фтору 4 (найвище значення серед усіх елементів). Фтор - найактивніший неметал.
2.Свойства.
При звичайних умовах фтор - газ (щільність 1,693 кг / м 3) з різким запахом. Температура кипіння -188,14 ° C, температура плавлення -219,62 ° C. У твердому стані утворює дві модифікації: a-форму, існуючу від температури плавлення до -227,60 ° C, і b-форму, стійку при температурах, нижчих, ніж -227,60 ° C.
Як і інші галогени, фтор існує у вигляді двохатомних молекул F2. Меж'ядерное відстань у молекулі 0,14165 нм. Молекулу F2 характеризує аномально низька енергія дисоціації на атоми (158 кДж / моль), що, зокрема, обумовлює високу реакційну здатність фтору.
Хімічна активність фтору надзвичайно велика. З усіх елементів зі фтором не утворюють фторидів тільки три легкі інертних газу - гелій, неон і аргон. У всіх з'єднаннях фтор виявляє лише одну ступінь окислення -1.
З багатьма простими і складними речовинами фтор реагує безпосередньо. Так, при контакті з водою фтор реагує з нею (часто говорять, що «вода горить у фторі»):
2F 2 + 2H 2 O = 4HF + O 2.
Фтор реагує з вибухом при простому контакті з воднем (H):
H 2 + F 2 = 2HF.
При цьому утворюється газ фтороводород HF, необмежено розчинний у воді з утворенням порівняно слабкої плавикової кислоти.
Фтор вступає у взаємодію з більшістю неметалів. Так, при реакції фтору з графітом утворюються сполуки загальної формули CF x, при реакції фтору з кремнієм (Si) - фторид SiF 4, з бором - трифторид BF 3. При взаємодії фтору з сіркою (S) утворюються сполуки SF 6 і SF 4 і т. д.
Відома велика кількість сполук фтору з іншими галогенами, наприклад, BrF 3, IF 7, ClF, ClF 3 та інші, причому бром (Br) і йод (I) спалахують в атмосфері фтору при звичайній температурі, а хлор (Cl) взаємодіє з фтором при нагріванні до 200-250 ° С.
Не реагують з фтором безпосередньо, крім зазначених інертних газів, також азот (N), кисень (O), алмаз, вуглекислий і чадний гази.
Непрямим шляхом отриманий трифторид азоту NF 3 та фториди кисню О 2 F 2 і OF 2, в яких кисень має незвичайні ступеня окислення +1 та +2.
При взаємодії фтору з вуглеводнями відбувається їх деструкція, супроводжується отриманням фторуглеводородов різного складу.
При невеликому нагріванні (100-250 ° C) фтор реагує зі сріблом (Ag), ванадієм (V), ренієм (Re) і осміем (Os). Із золотом (Au), титаном (Ti), ніобієм (Nb), хромом (Cr) і деякими іншими металами реакція за участю фтору починає протікати при температурі вище 300-350 ° C. З тими металами, фториди яких нелетких (алюміній (Al) залізо (Fe), мідь (Cu) та інші), фтор з помітною швидкістю реагує при температурі вище 400-500 ° C.
Деякі вищі фториди металів, наприклад, гексафторид урану UF 6, отримують діючи фтором або таким фторуючі агентом, як BrF 3, на нижчі галогеніди, наприклад:
UF 4 + F 2 = UF 6
Слід зазначити, що вже згадуваної плавикової кислоті HF відповідають не лише середні фториди типу NaF або СаF 2, але і кислі фториди - гідрофторіди типу NaHF 2 і КНF 2.
Синтезовано також велике число різних фторорганічних сполук, в тому числі і знаменитий тефлон - матеріал, що представляє собою полімер тетрафторетилену.
Історія відкриття:
Історія відкриття фтору пов'язана з мінералом флюоритом, або плавикового шпату. Склад цього мінералу, як зараз відомо, відповідає формулі CaF 2, і він являє собою перше містить фтор речовина, яке почав використовувати людина. У давні часи було зазначено, що якщо флюорит додати при виплавці металу до руди, то температура плавлення руди і шлаків знижується, що значно полегшує проведення процесу (звідси назва мінералу - від лат. Fluo - течу).
У 1771 році обробкою флюориту сірчаної кислотою шведський хімік К. Шеєле приготував кислоту, яку він назвав «плавикової». Французький учений А. Лавуазьє припустив, що до складу цієї кислоти входить новий хімічний елемент, який він запропонував назвати «флуорен» (Лавуазьє вважав, що плавикова кислота - це з'єднання флуорит з киснем, адже, на думку Лавуазьє, всі кислоти повинні містити кисень) . Однак виділити новий елемент він не зміг.
За новим елементом зміцнилася назва «флюор», яке відображено і в його латинською назві. Але тривалі спроби виділити цей елемент у вільному вигляді успіху не мали. Багато вчених, що намагалися отримати його у вільному вигляді, загинули при проведенні таких дослідів або стали інвалідами. Це і англійські хіміки брати Т. і Г. Нокс, і французи Ж.-Л. Гей-Люссак і Л. Ж. Тенар, і багато інших. Сам Г. Деві, першим отримав у вільному вигляді натрій (Na), hкалій (K), кальцій (Ca) та інші елементи, в результаті експериментів з отримання фтору електролізом отруївся і важко захворів. Ймовірно, під враженням всіх цих невдач у 1816 році для нового елемента було запропоновано хоча і подібне за звучанням, але зовсім інше за змістом назву - фтор (від грец. Phtoros - руйнування, загибель). Це назва елемента прийнято тільки в російській мові, французи та німці продовжують називати фтор fluor, англійці - fluorine.
Отримати фтор у вільному вигляді не зміг і такий видатний вчений, як М. Фарадей. Тільки в 1886 році французький хімік А. Муассан, використовуючи електроліз рідкого фтороводню HF, охолодженого до температури -23 ° C (в рідині повинно міститися трохи фториду калію KF, який забезпечує її електропровідність), зміг на аноді отримати першу порцію нового, надзвичайно реакційноздатного газу . У перших дослідах для отримання фтору Муассан використовував дуже дорогий електролізер, виготовлений із платини (Pt) та іридію (Ir). При цьому кожен грам отриманого фтору «з'їдав» до 6 г платини. Пізніше Муассан став використовувати значно дешевший мідний електролізер. Фтор реагує з міддю (Cu), але при реакції утворюється найтонша плівка фториду, що перешкоджає подальшому руйнуванню металу.
3.Полученіе.
На першій стадії отримання фтору виділяють фтороводород HF. Приготування фтороводню і фтористоводородной (плавикової) кислоти відбувається, як правило, попутно з переробкою фторапатитом на фосфорні добрива. Утворений при сернокислотной обробці фторапатитом газоподібний фтороводород далі збирають, зріджують і використовують для проведення електролізу. Електролізу можна піддавати як рідку суміш HF і KF (процес здійснюється при температурі 15-20 ° C), так і розплав KH 2 F 3 (при температурі 70-120 ° C) або розплав КНF 2 (при температурі 245-310 ° C) . У лабораторії для готування невеликих кількостей вільного фтору можна використовувати або нагрівання MnF 4, при якому відбувається відщеплення фтору, або нагрівання суміші K 2 MnF 6 і SbF 5:
2K 2 MnF 6 + 4SbF 5 = 4KSbF 6 + 2MnF 3 + F 2.
Знаходження в природі: вміст фтору в земній корі досить велика і становить 0,095% по масі (значно більше, ніж найближчого аналога фтору по групі - хлору (Cl)). Через високу хімічної активності фтор у вільному вигляді, зрозуміло, не зустрічається. Найважливіші мінерали фтору - це флюорит (плавиковий шпат), а також фторапатит 3Са 3 (РО 4) 2 · СaF 2 і кріоліт Na 3 AlF 6. Фтор як домішка входить до складу багатьох мінералів, міститься в підземних водах; в морській воді 1,3 · 10-4% фтору.
Застосування: фтор широко застосовують як фторуючі агент при отриманні різних фторидів (SF 6, BF 3, WF 6 та інших), в тому числі і з'єднань інертних газів> ксенону (Xe) і криптону (Kr). Гексафторид урану UF 6 застосовується для розділення ізотопів урану (U). Фтор використовують у виробництві тефлону, інших фторопластів, фторкаучуков, фторовмісних органічних речовин і матеріалів, які широко застосовують в техніці, особливо в тих випадках, коли потрібна стійкість до агресивних середовищ, високій температурі і т.п.
4.Біологіческая роль:
Як мікроелемента фтор входить до складу всіх організмів. У тварин і людини фтор присутній у кісткової тканини (у людини - 0,2-1,2%) і, особливо, в дентин і емалі зубів. В організмі середньої людини (маса тіла 70 кг) міститься 2,6 г фтору; добова потреба становить 2-3 мг і задовольняється, головним чином, з питною водою. Недолік фтору призводить до карієсу зубів. Тому сполуки фтору додають в зубні пасти, іноді вводять до складу питної води. Надлишок фтору у воді, проте, теж шкідливий для здоров'я. Він призводить до флюорозу - зміни структури емалі і кісткової тканини, деформації кісток. ГДК для вмісту у воді фторид-іонів складає 0,7 мг / л. ГДК газоподібного фтору в повітрі 0,03 мг/м3. Роль фтору в рослинах неясна.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Хімія | Реферат
19.4кб. | скачати

© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru