ฟลูออไร - นี่คืออะไร? คุณสมบัติของฟลูออรีน

Fluoro - องค์ประกอบทางเคมี (สัญลักษณ์ F, เลขอะตอม 9), ที่ไม่ใช่โลหะซึ่งเป็นสมาชิกของกลุ่มฮาโลเจน นี่คือการใช้งานมากที่สุดและขั้วลบ ที่อุณหภูมิและความดันปกติของโมเลกุลฟลูออรีนเป็นก๊าซพิษสีเหลืองอ่อนด้วยสูตร F ₂ เช่นเดียวกับฮาโลเจนอื่น ๆ ฟลูออรีนโมเลกุลเป็นอันตรายมากและสัมผัสกับผิวหนังทำให้เกิดแผลไหม้อย่างรุนแรง

การใช้งานของ

ฟลูออรีนและสารประกอบที่มีการใช้กันอย่างแพร่หลายใน t. เอชและสำหรับการผลิตยา, สารเคมี, น้ำมันเชื้อเพลิงและน้ำมันหล่อลื่นและสิ่งทอ กรดไฮโดรฟลูออริก จะใช้ในการกัดกระจกและพลาสม่าของฟลูออรีน - สำหรับการผลิตเซมิคอนดักเตอร์และวัสดุอื่น ๆ ความเข้มข้นต่ำของ F ไอออนในยาสีฟันและน้ำดื่มสามารถช่วยป้องกันฟันผุในขณะที่ความเข้มข้นสูงเป็นส่วนหนึ่งของยาฆ่าแมลงบาง ยาชาทั่วไปหลายเป็นอนุพันธ์ของ fluorocarbons ¹⁸ F ไอโซโทปเป็นแหล่งโพซิตรอนสำหรับการถ่ายภาพทางการแพทย์โดยการเอกซเรย์ปล่อยโพซิตรอนและยูเรเนียม hexafluoride ถูกนำมาใช้สำหรับการแยกไอโซโทปของยูเรเนียมและผลิต ยูเรเนียม สำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

ประวัติความเป็นมาของการค้นพบ

แร่ธาตุที่มีสารประกอบฟลูออรีนได้รับทราบมานานหลายปีก่อนที่จะปล่อยขององค์ประกอบทางเคมีนี้ ยกตัวอย่างเช่นแร่ fluorspar (หรือฟลูออไรต์) ประกอบด้วยแคลเซียมฟลูออไรได้อธิบายไว้ใน 1530 โดย Agricola G จอร์จิว มันเป็นข้อสังเกตที่จะสามารถนำมาใช้เป็นฟลักซ์ - สารที่ช่วยในการลดจุดหลอมเหลวของโลหะหรือแร่โลหะและช่วยทำความสะอาดที่ต้องการ ดังนั้น Fluoro ชื่อมาจากชื่อภาษาละตินของ fluere คำที่ได้รับ («สตรีมมิ่ง»)

ใน 1670 เฮนรีโกดู glassmaker Shvanhard พบแก้วที่ถูกฝังอยู่ภายใต้อิทธิพลของแคลเซียมฟลูออไร (fluorspar) กรดได้รับการรักษา คาร์ลชีลและนักวิจัยในภายหลังจำนวนมากรวมทั้งฮัมฟรีย์ดาวี่, โจเซฟหลุยส์เกย์ Lussac, Antuan Lavuaze หลุยส์ Tenar ทดลองกับกรดไฮโดรฟลูออริก (HF) ซึ่งได้รับการรักษาได้อย่างง่ายดายโดย Caf เข้มข้นกรดกำมะถัน

ในท้ายที่สุดมันก็กลายเป็นที่ชัดเจนว่า HF มีองค์ประกอบที่ไม่รู้จักมาก่อน สารนี้ แต่เนื่องจากการเกิดปฏิกิริยาที่รุนแรงของมันล้มเหลวที่จะจัดสรรมานานหลายปี มันไม่ได้เป็นเพียงเรื่องยากที่จะแยกออกจากสารประกอบ แต่มันทันทีทำปฏิกิริยากับส่วนประกอบอื่น ๆ นั้น การแยกธาตุฟลูออรีนจากกรดไฮโดรฟลูออริกเป็นสิ่งที่อันตรายมากและความพยายามในช่วงต้นตาบอดและฆ่านักวิทยาศาสตร์หลาย คนเหล่านี้กลายเป็นที่รู้จักในฐานะ "สักขีของฟลูออไร."

การค้นพบและการผลิต

ในที่สุดในปี 1886 ที่นักเคมีชาวฝรั่งเศสอองรี Muassanu ประสบความสำเร็จในการแยกส่วนผสมของฟลูออรีนด้วยไฟฟ้าฟลูออไรโพแทสเซียมหลอมเหลวและกรดไฮโดรฟลูออริก สำหรับเรื่องนี้เขาได้รับรางวัล 1906 รางวัลโนเบลสาขาเคมี วิธีการใช้ไฟฟ้ายังคงใช้ในวันนี้สำหรับการผลิตภาคอุตสาหกรรมขององค์ประกอบทางเคมีนี้

การผลิตขนาดใหญ่ครั้งแรกของฟลูออรีนเริ่มในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง เขาเป็นคนที่จำเป็นสำหรับหนึ่งในขั้นตอนของการสร้างระเบิดปรมาณูในโครงการแมนฮัตตัน ฟลูออรีนถูกนำมาใช้ในการผลิตยูเรเนียม hexafluoride (UF ₆₎ ซึ่งในการเปิดใช้สำหรับการแยกจากกันสองไอโซโทป ^U-235 และ ²³⁸ ม. วันนี้ก๊าซ UF ₆ จะต้องได้รับยูเรเนียมสำหรับการใช้พลังงานนิวเคลียร์

คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของฟลูออรีน

ในตารางธาตุองค์ประกอบอยู่ในส่วนบน 17 ของกลุ่ม (เดิมกลุ่ม 7A) ซึ่งเรียกว่าฮาโลเจน ฮาโลเจนอื่น ๆ ได้แก่ คลอรีนโบรมีนไอโอดีนและแอสทาทีน นอกจากนี้เรนไฮน์ในช่วงที่สองอยู่ระหว่างออกซิเจนและนีออน

ฟลูออโรเพียว - ก๊าซที่มีฤทธิ์กัดกร่อน (เคมีสูตร F ₂₎ ที่มีกลิ่นฉุนลักษณะที่มีการตรวจพบที่ความเข้มข้น 20 NL ต่อลิตร ในฐานะที่เป็นขั้วลบมากที่สุดและปฏิกิริยาขององค์ประกอบทั้งหมดที่มันได้อย่างง่ายดายในรูปแบบผสมกับส่วนใหญ่ของพวกเขาได้ ฟลูออไรปฏิกิริยาเกินไปที่จะอยู่ในรูปแบบของธาตุและมีความสัมพันธ์ที่ใกล้ชิดดังกล่าวด้วยวัสดุส่วนใหญ่รวมถึงซิลิกอนว่ามันไม่สามารถจะเตรียมไว้หรือเก็บไว้ในภาชนะแก้ว ในอากาศชื้นก็ทำปฏิกิริยากับน้ำทำให้เกิดกรดไฮโดรฟลูไม่เป็นอันตรายน้อย

Fluoro มีปฏิสัมพันธ์กับไฮโดรเจนระเบิดแม้ในอุณหภูมิต่ำและในที่มืด มันทำปฏิกิริยารุนแรงกับน้ำในรูปแบบกรดไฮโดรฟลูออริกและก๊าซออกซิเจน วัสดุที่แตกต่างกันรวมทั้งแก้วและโลหะแบ่งประณีตในกระแสของก๊าซฟลูออรีนเผาไหม้เปลวไฟสว่าง นอกจากนี้ยังมีองค์ประกอบทางเคมีในรูปแบบผสมกับก๊าซมีตระกูลคริปทอนซีนอนและเรดอน อย่างไรก็ตามโดยตรงกับไนโตรเจนและออกซิเจนก็ไม่ตอบสนอง

แม้จะมีกิจกรรมสุดของฟลูออรีนเราได้ตอนนี้กลายเป็นวิธีการที่มีอยู่ของการจัดการความปลอดภัยและการขนส่ง องค์ประกอบที่อาจถูกเก็บไว้ในภาชนะที่ทำจากเหล็กหรือ Monel (โลหะผสมนิกเกิลที่อุดมไปด้วย) เนื่องจากวัสดุเหล่านี้บนพื้นผิวของฟลูออไรจะเกิดขึ้นที่เป็นอุปสรรคต่อการเกิดปฏิกิริยาต่อไป

ฟลูออไร - สารฟลูออรีนที่เป็นปัจจุบันเป็นไอออนประจุลบ (F ^-) ในการรวมกันกับองค์ประกอบบางอย่างที่มีประจุบวก สารประกอบฟลูออรีนที่มีโลหะอยู่ในหมู่เกลือมีเสถียรภาพมากที่สุด เมื่อละลายในน้ำที่พวกเขาจะแบ่งออกเป็นไอออน รูปแบบอื่น ๆ ของฟลูออรีนคอมเพล็กซ์เช่น [FEF _4] ^{- และ} H ₂ F ⁺

ไอโซโทป

มีส่วนใหญ่ของไอโซโทปของฮาโลเจนคือจาก ¹⁴ F และลงท้ายด้วย ³¹ เอฟ แต่องค์ประกอบฟลูออรีนไอโซโทปประกอบด้วยเพียงหนึ่งของพวกเขา ¹⁹ F ซึ่งมี 10 นิวตรอนเพื่อให้เร็วที่สุดเท่าที่จะมีเสถียรภาพ กัมมันตภาพรังสีไอโซโทป ¹⁸ F - แหล่งที่มีคุณค่าของโพสิตรอน

ผลกระทบทางชีวภาพ

ฟลูออรีนในร่างกายส่วนใหญ่อยู่ในกระดูกและฟันในรูปแบบของไอออน Fluoridation น้ำดื่มในความเข้มข้นน้อยกว่าหนึ่งล้านบาทต่ออย่างมีนัยสำคัญจะช่วยลดอุบัติการณ์ของโรคฟันผุ - เพื่อพิจารณาสภาวิจัยแห่งชาติของสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติสหรัฐอเมริกา บนมืออื่น ๆ , การสะสมที่มากเกินไปของฟลูออไรสามารถนำไปสู่ fluorosis ซึ่งปรากฏตัวในหยักสลับของฟัน ผลกระทบนี้จะสังเกตเห็นได้ทั่วไปในพื้นที่ที่มีเนื้อหาขององค์ประกอบทางเคมีที่กำหนดในความเข้มข้นของน้ำดื่มเกินกว่า 10 ppm

ธาตุฟลูออรีนและฟลูออไรเกลือมีความเป็นพิษและต้องรักษาพวกเขาด้วยการดูแลที่ดี สัมผัสกับผิวหนังหรือตาควรหลีกเลี่ยงอย่างรอบคอบ ปฏิกิริยากับผิวหนังผลิตกรดไฮโดรฟลูออริกซึ่งได้อย่างรวดเร็วแทรกซึมเนื้อเยื่อและทำปฏิกิริยากับแคลเซียมในกระดูกที่สร้างความเสียหายอย่างถาวร

ฟลูออรีนในสภาพแวดล้อม

การผลิตโลกประจำปีของฟลูโอไรแร่ของประมาณ 4 ล้านตันและการใช้พลังงานทั้งหมดคือการสำรวจเงินฝากภายใน 120 ล้านตัน. ครูใหญ่ของแร่ธาตุนี้พื้นที่เหมืองแร่เม็กซิโกยุโรปตะวันตกและประเทศจีน

ในธรรมชาติ Fluoro พบในเปลือกโลกที่จะสามารถพบได้ในหิน, ดินและคาร์บอน ฟลูออไรในอากาศเมื่อลมกัดเซาะ ฟลูออรีนเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่ 13 มากที่สุดในเปลือกโลก - เนื้อหาเป็น 950 ppm ในดิน, ค่าเฉลี่ยความเข้มข้นของ - ประมาณ 330 ppm ไฮโดรเจนฟลูออไรอาจจะออกไปในอากาศเป็นผลมาจากกระบวนการเผาไหม้ในอุตสาหกรรม ฟลูออไรที่อยู่ในอากาศในที่สุดก็ตกอยู่กับพื้นดินหรือน้ำ เมื่อฟลูออรีนรูปแบบตราสารหนี้ที่มีอนุภาคขนาดเล็กมากก็จะยังคงอยู่ในอากาศเป็นเวลานานของเวลา

ในบรรยากาศของ 0.6 ppb ขององค์ประกอบทางเคมีที่มีอยู่ในรูปแบบของสเปรย์เกลือและสารคลอรีนอินทรีย์ ในสภาพแวดล้อมที่เมืองเข้มข้นถึง 50 ppb

สัมพันธ์

Fluoro - มันเป็นองค์ประกอบซึ่งรูปแบบที่หลากหลายของสารอินทรีย์และอนินทรี นักเคมีสามารถแทนที่อะตอมไฮโดรเจนจึงสร้างส่วนใหญ่ของสารใหม่ มันเป็นสารฮาโลเจนปฏิกิริยาสูงด้วยก๊าซเฉื่อย ในปี 1962 นีลบาร์ทเล็ตต์สังเคราะห์ geksaftorplatinat ซีนอน (XePtF6) ฟลูออไรของคริปทอนและเรดอนยังได้รับการจัดทำขึ้น อีกประการหนึ่งคือสารประกอบอาร์กอน ftorgidrid มั่นคงเท่านั้นที่อุณหภูมิต่ำมาก

การประยุกต์ใช้เทคนิค

อะตอมและโมเลกุลฟลูออรีนรัฐจะใช้สำหรับการแกะสลักพลาสม่าในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์จอแบนและไมโครเทคโนโลยี กรดไฮโดรฟลูออริกจะใช้สำหรับการแกะสลักกระจกโคมไฟและผลิตภัณฑ์อื่น ๆ

พร้อมกับบางส่วนของสารประกอบฟลูออรีน - เป็นส่วนสำคัญของการผลิตยา, สารเคมี, น้ำมันเชื้อเพลิงและน้ำมันหล่อลื่นและสิ่งทอ องค์ประกอบทางเคมีที่จำเป็นสำหรับการเตรียมความพร้อมของแอลเคนฮาโลเจน (ฮาลอน) ซึ่งจะถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องปรับอากาศและเครื่องทำความเย็น ภายหลังการใช้สาร CFCs นี้เป็นสิ่งต้องห้ามเพราะพวกเขามีส่วนร่วมในการทำลายชั้นโอโซนในบรรยากาศชั้นบน

ซัลเฟอร์เฮกซะฟลูออไรด์ - เฉื่อยมากก๊าซปลอดสารพิษส่วนที่เป็นสารก่อให้เกิดภาวะเรือนกระจก โดยไม่ต้องฟลูออรีนเป็นไปไม่ได้ในการผลิตพลาสติกที่มีต่ำ ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน เช่นเทฟลอน ยาสลบจำนวนมาก (เช่น sevoflurane, desflurane และ Isoflurane) เป็นอนุพันธ์ของ fluorocarbons โซเดียม Geksaftoralyuminat (cryolite) จะใช้อลูมิเนียมด้วยกระแสไฟฟ้า

สารประกอบฟลูออรีนรวมทั้ง NaF ใช้ในยาสีฟันเพื่อป้องกันฟันผุ สารเหล่านี้จะมีการเพิ่มระบบน้ำประปาในเขตเทศบาลเมือง fluoridation ของน้ำ แต่เป็นเพราะผลกระทบต่อสุขภาพของมนุษย์, การปฏิบัตินี้เป็นที่ถกเถียง ที่ระดับความเข้มข้นที่สูงขึ้นของ NaF ใช้เป็นยาฆ่าแมลงโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับแมลงสาบ

ในอดีตที่ผ่านมาฟลูออไรมาใช้เพื่อลด อุณหภูมิการหลอมโลหะ และแร่และเพิ่มผลผลิตของพวกเขา ฟลูออไร - เป็นองค์ประกอบที่สำคัญของการผลิตของยูเรเนียม hexafluoride ซึ่งถูกนำมาใช้สำหรับการแยกไอโซโทปของตน ¹⁸ F, ไอโซโทปกัมมันตรังสีที่มี ครึ่งชีวิตของ 110 นาทีส่งเสียงโพสิตรอนและมักจะถูกนำมาใช้ในทางการแพทย์การปล่อยโพซิตรอนเอกซ์เรย์

คุณสมบัติทางกายภาพของฟลูออรีน

ลักษณะพื้นฐานขององค์ประกอบทางเคมีมีดังนี้

• 18.9984032 อะตอมมวล g / mol
• การกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์ของ 1s 2s ^{2 2 5} _2p
• สถานะออกซิเดชันของ -1
• ความหนาแน่น 1.7 g / l
• 53.53 เคอุณหภูมิหลอมเหลว
• เคจุดเดือด 85.03
• 31.34 ความจุความร้อน J / (K · mol)