flor(lat. Fluorum), Mendeleev periyodik sisteminin VII. grubunun kimyasal elementi olan F, halojenlere aittir, atom numarası 9, atom kütlesi 18.998403; en normal koşullar(0 °C; 0,1 Mn/m2 veya 1 kgf/cm2) - keskin kokulu soluk sarı bir gaz.
Doğal Flor, kararlı bir izotop 19 F'den oluşur. Yapay olarak bir dizi izotop elde edilmiştir, özellikle: yarılanma ömrü T ½ olan 16 F< 1 сек, 17 F (T ½ = 70 сек) , 18 F (T ½ = 111 мин) , 20 F (T ½ = 11,4 сек) , 21 F (T ½ = 5 сек).
Tarihsel referans.İlk flor bileşiği - florit (fluorspat) CaF 2 - 15. yüzyılın sonunda "flor" adı altında tanımlandı (CaF 2'nin metalurjik üretim sıvısının viskoz cüruflarını yapma özelliğinden dolayı Latin fluo akışından) -akan). 1771'de K. Scheele hidroflorik asit elde etti. Serbest flor, 1886 yılında A. Moissan tarafından, asit potasyum florür KHF 2 karışımını içeren sıvı susuz hidrojen florürün elektrolizi ile izole edildi.
Flor kimyası 1930'larda, özellikle de 1939-45 İkinci Dünya Savaşı sırasında ve sonrasında, nükleer endüstrinin ve roket teknolojisinin ihtiyaçları ile bağlantılı olarak hızla gelişmeye başladı. 1810'da A. Ampere tarafından önerilen "Flor" adı (Yunanca phthoros'tan - yıkım, ölüm) yalnızca Rusça'da kullanılmaktadır; Birçok ülkede "flor" adı kabul edilmektedir.
Florun doğadaki dağılımı. Yer kabuğundaki (clarke) ortalama flor içeriği kütlece %6,25·10-2'dir; asidik magmatik kayalarda (granitler) %8.10 -2, bazik kayalarda - 3.7.10 -%2, ultrabazik kayalarda - %1.10 -2. Flor, volkanik gazlarda ve termal sularda bulunur. En önemli flor bileşikleri florit, kriyolit ve topazdır. Toplamda 80'den fazla flor içeren mineral bilinmektedir. Flor bileşikleri ayrıca apatitlerde, fosforitlerde ve diğerlerinde de bulunur. Flor önemli bir biyojenik elementtir. Dünya tarihinde biyosfere giren florin kaynağı volkanik patlamaların (gazlar vb.) ürünleriydi.
Florun fiziksel özellikleri. Gaz halindeki Florin yoğunluğu 1,693 g/l (0°C ve 0,1 Mn/m2 veya 1 kgf/cm2), sıvı - 1,5127 g/cm3 (kaynama noktasında); t pl -219,61 °C; kaynama noktası -188,13 °C. Flor molekülü iki atomdan (F2) oluşur; 1000 °C'de moleküllerin %50'si ayrışır, ayrışma enerjisi yaklaşık 155 kJ/mol'dür (37 kcal/mol). Flor, sıvı hidrojen florürde çok az çözünür; çözünürlük -70 °C'de 100 g HF içinde 2,5·10-3 g ve -20 °C'de 0,4·10-3 g; sıvı formdadır, sıvı oksijen ve ozonda sınırsız çözünür.
Florun kimyasal özellikleri. Flor atomunun dış elektronlarının konfigürasyonu 2s 2 2p 5'tir. Bileşiklerde -1 oksidasyon durumu sergiler. Kovalent atom yarıçapı 0,72Å, iyon yarıçapı 1,33Å'dur. Elektron ilgisi 3,62 eV, iyonlaşma enerjisi (F → F+) 17,418 eV. Yüksek elektron ilgisi ve iyonlaşma enerjisi değerleri, diğer tüm elementler arasında en büyüğü olan Flor atomunun güçlü elektronegatifliğini açıklar. Florun yüksek reaktivitesi, florlamanın ekzotermik doğasını belirler; bu da, Flor molekülünün ayrışma enerjisinin anormal derecede düşük değeri ve Flor atomunun diğer atomlarla bağ enerjisinin büyük değerleri ile belirlenir. Doğrudan florlama zincirleme bir mekanizmaya sahiptir ve kolaylıkla yanma ve patlamaya neden olabilir. Flor helyum, neon ve argon dışındaki tüm elementlerle reaksiyona girer. Düşük sıcaklıklarda oksijen florürleri O 2 F 2, O 3 F 2 ve diğerlerini oluşturarak bir parıltı deşarjında oksijenle etkileşime girer. Florun diğer halojenlerle reaksiyonları ekzotermiktir ve interhalojen bileşiklerin oluşumuyla sonuçlanır. Klor, 200-250 "C'ye ısıtıldığında Flor ile etkileşime girerek, klor monoflorür ClF ve klor triflorür ClF 3 verir. ClF 5'in, yüksek sıcaklıkta ve 25 Mn / m2 (250 kgf / cm2) basınçta ClF 3'ün florlanmasıyla elde edildiği de bilinmektedir. ) Brom ve iyot, normal sıcaklıklarda bir flor atmosferinde tutuşur ve BrF 3, BrF 5, IF 3, IF 2 elde edilebilir. Flor, doğrudan kripton, ksenon ve radon ile reaksiyona girerek karşılık gelen florürleri oluşturur (örneğin, XeF 4). , XeF 6, KrF 2 Ksenon oksiflorürler de bilinmektedir.
Florun kükürt ile etkileşimine ısı açığa çıkması eşlik eder ve çok sayıda kükürt florürün oluşumuna yol açar. Selenyum ve tellür daha yüksek florürler SeF6 ve TeF6 oluşturur. Flor ve hidrojen yanmayla reaksiyona girer; bu hidrojen florür üretir. Bu, zincir dallanmasına sahip radikal bir reaksiyondur: HF* + H2 = HF + H2*; H2* + F2 = HF + H + F (burada HF* ve H2* titreşimsel olarak uyarılmış durumdaki moleküllerdir); Reaksiyon kimyasal lazerlerde kullanılır. Flor, nitrojenle yalnızca elektrik deşarjında reaksiyona girer. Kömür, flor ile etkileşime girdiğinde normal sıcaklıklarda tutuşur; Grafit, güçlü ısıtma altında onunla reaksiyona girer ve katı grafit florür (CF) X veya gaz halindeki perflorokarbonlar CF 4, C2 F6 ve diğerlerinin oluşumu mümkündür. Flor soğukta bor, silikon, fosfor ve arsenikle reaksiyona girerek karşılık gelen florürleri oluşturur.
Flor çoğu metalle güçlü bir şekilde birleşir; alkali ve alkali toprak metalleri soğukta, Bi, Sn, Ti, Mo, W'de hafif bir ısıtmayla flor atmosferinde tutuşur. Hg, Pb, U, V Flor ile oda sıcaklığında, Pt ise koyu kırmızı ısı sıcaklığında reaksiyona girer. Metaller flor ile reaksiyona girdiğinde genellikle daha yüksek florürler oluşur; örneğin UF 6, MoF 6, HgF 2. Bazı metaller (Fe, Cu, Al, Ni, Mg, Zn) Flor ile reaksiyona girerek koruyucu bir florür filmi oluşturur ve daha fazla reaksiyonu önler.
Flor soğukta metal oksitlerle etkileşime girdiğinde metal florürler ve oksijen oluşur; Metal oksiflorürlerin (örneğin MoO2F2) oluşumu da mümkündür. Metal olmayan oksitler ya Florür ekler, örneğin SO2 + F2 = SO2F2 veya içlerindeki oksijenin yerini Florür alır, örneğin SiO2 + 2F2 = SiF4 + O2. Cam Flor ile çok yavaş reaksiyona girer; suyun varlığında reaksiyon hızlı bir şekilde ilerler. Su, Flor ile etkileşime girer: 2H20 + 2F2 = 4HF + O2; bu durumda OF 2 ve hidrojen peroksit H 2 O 2 de oluşur. Nitrojen oksitler NO ve NO2, sırasıyla nitrosil florür FNO ve nitril florür FNO2 oluşturmak için kolayca florür ekler. Karbon monoksit (II), karbonil florür oluşturmak üzere ısıtıldığında flor ekler: CO + F2 = COF2.
Metal hidroksitler Flor ile reaksiyona girerek metal florür ve oksijen oluşturur; örneğin 2Ba(OH)2 + 2F2 = 2BaF2 + 2H2O + O2. NaOH ve KOH'un sulu çözeltileri, 0°C'de Flor ile reaksiyona girerek OF2'yi oluşturur.
Metal veya metal olmayan halojenürler soğukta flor ile reaksiyona girer ve flor tüm halojenlerin yerini alır.
Sülfürler, nitrürler ve karbürler kolayca florlanır. Metal hidrürler soğukta flor ile metal florür ve HF'yi oluşturur; amonyak (buharda) - N2 ve HF. Flor, asitlerdeki hidrojenin veya bunların tuzlarındaki metallerin yerini alır, örneğin HNO3 (veya NaN03) + F2 = FNO3 + HF (veya NaF); daha ağır koşullar altında Flor, bu bileşiklerdeki oksijeni uzaklaştırarak sülfüril florür oluşturur, örneğin Na2S04 + 2F2 = 2NaF + SO2F2 + O2. Alkali ve alkalin toprak metallerinin karbonatları, normal sıcaklıklarda flor ile reaksiyona girer; bu karşılık gelen florür, CO2 ve O2'yi üretir.
Flor, organik maddelerle kuvvetli reaksiyona girer.
Flor elde etmek. Flor üretiminin kaynağı, esas olarak sülfürik asit H2S04 ·'ün florit CaF2 üzerindeki etkisiyle veya apatitlerin ve fosforitlerin işlenmesiyle elde edilen hidrojen florürdür. Flor üretimi, KF-HF eriyiğinin hidrojen florür ile %40-41 HF içeriğine doygun hale getirilmesiyle oluşan asidik potasyum florür KF-(1.8-2.0)HF eriyiğinin elektrolizi ile gerçekleştirilir. Elektrolizörün malzemesi genellikle çeliktir; elektrotlar - karbon anot ve çelik katot. Elektroliz 95-100 °C'de ve 9-11 V voltajda gerçekleştirilir; Flor akım çıkışı %90-95'e ulaşır. Elde edilen flor %5'e kadar HF içerir; bu, dondurularak ve ardından sodyum florür ile emilerek uzaklaştırılır. Flor, nikel ve buna dayalı alaşımlardan (Monel metal), bakır, alüminyum ve alaşımlarından, pirinçten, paslanmaz çelikten yapılmış cihazlarda gaz halinde (basınç altında) ve sıvı halde (sıvı nitrojen ile soğutulduğunda) depolanır.
Flor uygulaması. Gaz halindeki Flor, UF 4'ün UF 6'ya florlanması için kullanılır, uranyumun izotop ayrımı için ve ayrıca klor triflorür ClF 3 (florlama maddesi), kükürt heksaflorür SF 6 (elektrik endüstrisinde gaz halinde yalıtkan) üretimi için kullanılır. metal florürler (örneğin, W ve V). Sıvı Flor, roket yakıtları için bir oksitleyicidir.
Çok sayıda Flor bileşiği yaygın olarak kullanılmaktadır - hidrojen florür, alüminyum florür, silikoflorürler, florosülfonik asit (çözücü, katalizör, - SO2F grubunu içeren organik bileşiklerin üretimi için reaktif), BF3 (katalizör), organoflorin bileşikleri ve diğerleri.
Güvenlik önlemleri. Flor toksiktir, havadaki izin verilen maksimum konsantrasyonu yaklaşık 2.10 -4 mg/l'dir ve 1 saatten fazla maruz kalmama durumunda izin verilen maksimum konsantrasyon 1.5.10 -3 mg/l'dir.
Vücuttaki florür. Flor, hayvan ve bitki dokularında sürekli olarak bulunur; mikro element İnorganik bileşikler formunda esas olarak hayvanların ve insanların kemiklerinde bulunur - 100-300 mg/kg; Özellikle dişlerde çok fazla florür bulunur. Deniz hayvanlarının kemikleri, kara hayvanlarının kemiklerine kıyasla flor açısından daha zengindir. Hayvanların ve insanların vücuduna esas olarak içme suyuyla girer; optimal flor içeriği 1-1,5 mg/l'dir. Florür eksikliği ile kişide diş çürüğü gelişir ve artan alımla birlikte floroz gelişir. Yüksek flor iyonu konsantrasyonları, bir dizi enzimatik reaksiyonu engelleme ve biyolojik olarak önemli elementleri bağlama yetenekleri nedeniyle tehlikelidir. (P, Ca, Mg ve diğerleri) vücuttaki dengeyi bozar. Organik florür türevleri yalnızca bazı bitkilerde bulunur (örneğin, Güney Afrika Dichapetalum cymosum'da). Bunlardan başlıcaları, hem diğer bitkiler hem de hayvanlar için toksik olan floroasetik asit türevleridir. Florür metabolizması ile iskelet kemik dokusunun ve özellikle dişlerin oluşumu arasında bir bağlantı kurulmuştur.
Kimya endüstrisindeki işçiler arasında, flor içeren bileşiklerin sentezi sırasında ve fosfatlı gübrelerin üretiminde flor zehirlenmesi mümkündür. Florür solunum yollarını tahriş eder ve cilt yanıklarına neden olur. Akut zehirlenmede, gırtlak ve bronşların mukoza zarlarında tahriş, gözler, tükürük ve burun kanaması meydana gelir; ağır vakalarda - akciğer ödemi, merkezi sinir sisteminde hasar ve diğerleri; kronik vakalarda - konjonktivit, bronşit, zatürre, pnömoskleroz, floroz. Egzama gibi deri lezyonları karakteristiktir. İlk yardım: cilt yanıklarında gözlerin suyla durulanması -% 70 alkolle sulama; inhalasyon zehirlenmesi durumunda - oksijenin solunması. Önleme: güvenlik düzenlemelerine uymak, özel kıyafetler giymek, düzenli tıbbi muayeneler, diyete kalsiyum ve vitaminlerin dahil edilmesi.
En aktif, en elektronegatif, en reaktif, en agresif element, en metal olmayan element. En çok, en çok... Bu kelimeyi ya da eş anlamlılarını çok sık tekrarlamamız gerekecek.
Sonuçta florürden bahsediyoruz.
Periyodik tablonun kutbunda
Flor, aynı zamanda klor, brom, iyot ve yapay olarak üretilen radyoaktif astatini de içeren halojen ailesinden bir elementtir. Flor, diğer alt grupların tüm özelliklerine sahiptir, ancak orantı duygusu olmayan bir insan gibidir: her şey aşırıya, sınıra kadar artırılmıştır. Bu öncelikle 9 numaralı elementin periyodik tablodaki konumu ve elektronik yapısı ile açıklanmaktadır. Periyodik tablodaki yeri sağ üst köşedeki “metalik olmayan özellikler kutbu”dur. Florun atom modeli: nükleer yük 9+, iç kabukta iki elektron, dış kabukta yedi elektron bulunur. Her atom her zaman kararlı bir durum için çabalar. Bunu yapmak için dış elektronik katmanı doldurması gerekir. Bu anlamda flor atomu bir istisna değildir. Sekizinci elektron yakalanır ve hedefe ulaşılır - "doymuş" bir dış kabuğa sahip bir flor iyonu oluşur.
Eklenen elektronların sayısı florin oksidasyon durumunun –1 olduğunu gösterir; Diğer halojenlerden farklı olarak flor, pozitif bir oksidasyon durumu sergileyemez.
Florun dış elektron katmanını sekiz elektronlu bir konfigürasyona doldurma eğilimi son derece güçlüdür. Bu nedenle olağanüstü reaktiviteye sahiptir ve hemen hemen tüm elementlerle bileşikler oluşturur. Yirminci yüzyılın 50'li yıllarına kadar çoğu kimyager, haklı olarak soy gazların gerçek kimyasal bileşikler oluşturamayacağına inanıyordu. Ancak çok geçmeden altı münzevi unsurdan üçü şaşırtıcı derecede agresif florinin saldırısına karşı koyamadı. 1962'den beri florürler ve bunlar aracılığıyla diğer kripton, ksenon ve radon bileşikleri elde edildi.
Florun reaksiyona girmesini önlemek çok zordur, ancak atomlarını bileşiklerden uzaklaştırmak genellikle daha kolay değildir. Burada başka bir faktör rol oynuyor; flor atomu ve iyonunun çok küçük boyutları. Klordan yaklaşık bir buçuk kat daha az, iyottan ise yarısı kadardırlar.
Halojen atomunun boyutunun halojenürlerin stabilitesi üzerindeki etkisi, molibden halojenür bileşikleri örneği kullanılarak kolaylıkla gözlemlenebilir (Tablo 1).
tablo 1
Açıkçası, halojen atomlarının boyutu ne kadar büyük olursa, molibden atomunun çevresinde o kadar az sayıda bulunur. Molibdenin mümkün olan maksimum oksidasyon durumu, yalnızca küçük boyutu molekülün en sıkı şekilde "paketlenmesine" izin veren flor atomları ile kombinasyon halinde gerçekleştirilir.
Flor atomları çok yüksek elektronegatifliğe sahiptir; elektronları çekme yeteneği; Flor, oksijenle etkileşime girdiğinde, oksijenin pozitif yüklü olduğu bileşikler oluşturur. Sıcak su, oksijen oluşturmak için bir flor akışında yanar.
Tarayıcınız JWPlayer'ı desteklemiyor
İstisnai bir durum değil mi? Oksijenin aniden yanmanın nedeni değil sonucu olduğu ortaya çıktı.
Sadece su değil, aynı zamanda asbest, tuğla ve birçok metal gibi genellikle yanıcı olmayan diğer malzemeler de flor akışında tutuşur. Brom, iyot, kükürt, selenyum, tellür, fosfor, arsenik, antimon, silikon, odun kömürü, normal sıcaklıklarda bile flor içinde kendiliğinden tutuşur ve hafif bir ısıtmayla aynı kader, kimyasal pasiflikleriyle bilinen soylu platin metallerinin de başına gelir.
Bu nedenle flor adının kendisi şaşırtıcı değildir. Yunancadan tercüme edilen bu kelime "yok etmek" anlamına gelir.
Flor veya flor?
Flor - yıkıcı - şaşırtıcı derecede uygun bir isim. Ancak 9 numaralı elementin başka bir adı yurt dışında daha yaygındır; Latince'de "sıvı" anlamına gelen flor.
Bu isim flor için değil, bazı bileşikleri için daha uygundur ve insan tarafından kullanılan ilk flor bileşiği olan florit veya fluorspardan kaynaklanır. Görünüşe göre, eski zamanlarda bile insanlar bu mineralin cevherlerin ve metalurjik cürufların erime noktasını düşürme yeteneğini biliyorlardı, ancak doğal olarak bileşimini bilmiyorlardı. Ana olanın adı Fluor'du bileşen Bu mineral henüz bilinmeyen bir elementtir.
Bu isim bilim adamlarının zihnine o kadar kökleşmiş ki, 1816'da öne sürülen, elementin yeniden adlandırılmasına yönelik mantıksal olarak haklı bir öneri destek bulamadı. Ancak bu yıllarda flor için yoğun bir araştırma yapıldı; flor ve bileşiklerinin yıkıcı yeteneklerini doğrulayan çok sayıda deneysel veri zaten birikmişti. Ve teklifin yazarları herhangi biri değil, o zamanın en büyük bilim adamları Andre Ampère ve Humphry Davy'ydi. Ve yine de flor, flor olarak kaldı.
Kurbanlar mı? - Hayır kahramanlar
Flor ve floritin ilk sözü 15. yüzyıla kadar uzanıyor.
18. yüzyılın başında. Hidrojen florürün sulu bir çözeltisi olan hidroflorik asit keşfedildi ve 1780'de ünlü İsveçli kimyager Karl Wilhelm Scheele ilk olarak bu asidin yeni bir aktif element içerdiğini öne sürdü. Ancak Scheele'nin tahminini doğrulamak ve florini (veya florini) izole etmek kimyagerlerin 100 yıldan fazla zamanını aldı; bu, farklı ülkelerden birçok bilim insanının tam bir yüzyıllık sıkı çalışmasıydı.
Flor çok zehirlidir; onunla ve bileşikleriyle çalışmak büyük özen ve dikkatli koruyucu önlemler gerektirir. Florun kaşifleri bunu yalnızca tahmin edebilirdi ve o zaman bile her zaman değil. Bu nedenle florun keşfinin tarihi, birçok bilim kahramanının isimleriyle ilişkilendirilir. İngiliz kimyager kardeşler Thomas ve George Knox, gümüş ve kurşun florürlerinden flor elde etmeye çalıştılar. Deneyler trajik bir şekilde sona erdi: Georg Knox sakatlandı, Thomas öldü. Aynı kader D. Nickles ve P. Layet'in de başına geldi. 19. yüzyılın seçkin kimyageri. Asitlerin hidrojen teorisinin yaratıcısı, sodyum, potasyum, magnezyum, kalsiyum, stronsiyum ve baryumu ilk elde eden, klorun elementel doğasını kanıtlayan Humphry Davy, her şeyi yok eden elementin elde edilmesi problemini çözemedi. . Bu deneyler sırasında zehirlendi ve ciddi şekilde hastalandı. J. Gay-Lussac ve L. Tenard, cesaret verici bir sonuç elde edemeden sağlıklarını kaybettiler.
A. Lavoisier, M. Faraday, E. Fremy daha başarılıydı. Flor onları “bağışladı” ama onlar da başarılı olamadı.
1834'te Faraday nihayet bulunması zor gazı elde etmeyi başardığını düşündü. Ancak çok geçmeden şunu itiraf etmek zorunda kaldı: “Florür alamadım. Sıkı analizlere tabi tutulan varsayımlarım birer birer boşa çıktı...” Bu bilim devi 50(!) yıl boyunca flor elde etme sorununu çözmeye çalıştı ama bir türlü üstesinden gelemedi...
Başarısızlıklar bilim adamlarını rahatsız etti, ancak florin izole edilmesinin varlığına ve olasılığına olan güven her yeni deneyle daha da güçlendi. Flor bileşiklerinin halihazırda bilinen halojenlerin (klor, brom ve iyot) bileşikleri ile davranışı ve özellikleri arasındaki sayısız analojiye dayanıyordu.
Bu süreçte bazı başarılar da elde edildi. Elektroliz kullanarak florürlerden florür çıkarmaya çalışan Fremy, susuz hidrojen florür üretmenin bir yolunu buldu. Başarısız olanlar da dahil olmak üzere her deneyim, şaşırtıcı element hakkındaki bilgi tabanını tazeledi ve keşfedileceği günü yaklaştırdı. Ve bu gün geldi.
26 Haziran 1886'da Fransız kimyager Henri Moissan susuz hidrojen florürü elektrolize etti. -23°C sıcaklıkta anotta yeni, son derece reaktif, gaz halinde bir madde elde etti. Moissan birkaç gaz kabarcığı toplamayı başardı. Florürdü!
Moissan keşfini Paris Akademisi'ne bildirdi. Her şeyi kendi gözleriyle görmek için birkaç gün içinde Moissan'ın laboratuvarına gelmesi beklenen bir komisyon hemen oluşturuldu.
Moissan tekrar deneye özenle hazırlandı. Orijinal hidrojen florürü ek saflaştırmaya tabi tuttu ve... yüksek rütbeli komisyon florini görmedi. Deney tekrarlanmadı, florin salınımıyla elektroliz gözlenmedi! Skandal?!
Ancak Moissan bunun sebebini bulmayı başardı. Hidrojen florürde bulunan yalnızca küçük miktarlardaki potasyum florürün onu elektrik iletkeni haline getirdiği ortaya çıktı. İlk deneyde ek saflaştırma olmadan hidrojen florürün kullanılması başarıyı garantiledi: safsızlıklar vardı - elektroliz devam ediyordu. İkinci deneyin dikkatli bir şekilde hazırlanması başarısızlığın nedeniydi.
Yine de şans kesinlikle Moissan'dan yanaydı. Kısa süre sonra florin üretildiği cihazlar için ucuz ve güvenilir malzeme bulmayı başardı. Bu sorun inatçı bir unsurun elde edilmesinden daha az zor değildi. Hidrojen florür ve flor her türlü ekipmanı yok etti. Davy ayrıca kristal kükürt, kömür, gümüş ve platinden yapılmış kapları da test etti, ancak bu malzemelerin tümü flor bileşiklerinin elektrolizi sırasında yok edildi.
Moissan, iridyum-platin alaşımından yapılmış elektrotlara sahip bir platin elektrolizöründe ilk gram florini elde etti. Deneyin gerçekleştirildiği düşük sıcaklığa rağmen, her bir gram flor, 5...6 g platini "yok etti".
Moissan platin kabı bakır bir kapla değiştirdi. Tabii ki, bakır da florun etkisine karşı hassastır, ancak tıpkı alüminyumun bir oksit film tarafından havadan korunması gibi, bakır da ona karşı konulmaz bir bakır florür filminin arkasına flordan "gizlenmiştir".
Elektroliz hala flor üretimi için pratik olarak tek yöntemdir. 1919'dan beri biflorür eriyikleri elektrolit olarak kullanılmaktadır. Modern elektrolizörlerin ve elektrotların malzemeleri bakır, nikel, çelik ve grafittir. Bütün bunlar, 9 numaralı elementin üretimini birçok kez daha ucuz hale getirdi ve endüstriyel ölçekte üretilmesini mümkün kıldı. Ancak flor elde etme prensibi Davy ve Faraday tarafından önerilen ve ilk olarak Moissan tarafından uygulanan prensiple aynı kaldı.
Flor ve bileşiklerinin birçoğu yalnızca teorik açıdan ilgi çekici olmakla kalmaz, aynı zamanda geniş pratik uygulama alanı da bulur. Çok sayıda flor bileşiği vardır, bunların kullanımı o kadar çok yönlü ve kapsamlıdır ki, bu elementle ilgili ilginç olan her şeyi anlatmak için 100 sayfa bile yeterli olmayacaktır. Bu nedenle, hikayemizde endüstrimizde, yaşamlarımızda, günlük yaşamımızda ve hatta sanatımızda sağlam bir şekilde yerleşmiş olan yalnızca en ilginç flor bileşiklerini bulacaksınız - onsuz (bu abartmadan söylenebilir) ilerlemenin mümkün olduğu bileşikler. düşünülemez.
Flor hidrit ve... su
Her şeye zarar veren flor ve “barışçıl” tanıdık suyun ortak noktası ne olabilir? Görünüşe göre - hiçbir şey. Ancak aceleci sonuçlara varmaktan sakınalım. Sonuçta su bir oksijen hidrit olarak düşünülebilir ve hidroflorik asit HF, bir flor hidritten başka bir şey değildir. Yani, en yakın kimyasal "akrabalar" - iki güçlü oksitleyici maddenin hidritleri ile uğraşıyoruz.
Tüm halojenlerin hidritleri bilinmektedir. Özellikleri doğal olarak değişir, ancak hidrojen florür birçok açıdan suya diğer hidrojen halojenürlerden daha yakındır. Dielektrik sabitlerini karşılaştırın: HF ve H 2 O için bunlar çok yakındır (83,5 ve 80), brom, iyot ve klor hidrürler için bu karakteristik çok daha düşüktür (yalnızca 2,9...4,6). HF'nin kaynama noktası +19°C iken HI, HBr ve HCl zaten sıfırın altındaki sıcaklıklarda gaz haline dönüşür.
Doğal flor bileşiklerinden biri olan kriyolit mineraline erimeyen buz denir. Aslında devasa kriyolit kristalleri buz bloklarına çok benzer.
1670 yılında Nürnbergli sanatçı Schwangard fluorspat'ı sülfürik asitle karıştırdı ve bu karışımla cama çizimler uyguladı. Schwangard, karışımındaki bileşenlerin birbirleriyle reaksiyona girdiğini bilmiyordu ancak reaksiyon ürününü "çekti". Bu, Schwangard'ın keşfinin uygulanmasını engellemedi. Bugün hala kullanıyorlar. Cam kaba ince bir parafin tabakası uygulanır. Sanatçı bu tabakanın üzerini boyuyor ve ardından kabı hidroflorik asit çözeltisine batırıyor. Hidrojen florüre karşı dayanıklı olan parafin “zırhının” çıkarıldığı yerlerde, asit camı aşındırır ve tasarım sonsuza kadar üzerine basılır. Bu en eski kullanım hidrojen florür, ancak kesinlikle tek olanı değil.
Hidrojen florür üretimi için ilk endüstriyel tesislerin kurulmasından 20 yıldan kısa bir süre sonra ABD'deki yıllık üretiminin 125 bin tona ulaştığını söylemek yeterli.
Cam, gıda, petrol, nükleer, metalurji, kimya, havacılık, kağıt - bunlar tam liste Hidrojen florürün en yaygın kullanıldığı endüstriler.
Hidrojen florür birçok reaksiyonun hızını değiştirme yeteneğine sahiptir ve çok çeşitli kimyasal dönüşümler için katalizör olarak kullanılır.
Modern kimyadaki ana eğilimlerden biri reaksiyonların sulu olmayan ortamlarda gerçekleştirilmesidir. Hidrojen florür en ilginç ve halihazırda yaygın olarak kullanılan sulu olmayan çözücü haline geldi.
Hidrojen florür çok agresif ve tehlikeli bir reaktiftir ancak modern endüstrinin birçok dalında vazgeçilmezdir. Bu nedenle, onu kullanma yöntemleri o kadar geliştirildi ki, günümüzün yetkin bir kimyacısı için hidrojen florür, neredeyse bilinmeyen bir flor gezegeninin sakinleri için olduğu kadar güvenli hale geldi.
Flor ve metalurji
Alüminyum yer kabuğundaki en yaygın metaldir, rezervleri çok büyüktür, ancak alüminyum üretimi ancak 19. yüzyılın sonunda gelişmeye başlamıştır. Alüminyumun oksijen bileşikleri çok güçlüdür ve bunların kömürle indirgenmesi saf metal üretmez. Elektroliz yoluyla alüminyum üretmek için halojen bileşikleri ve her şeyden önce hem alüminyum hem de flor içeren kriyolit gereklidir. Ancak doğada çok az kriyolit vardır, ayrıca düşük bir "kanatlı metal" içeriğine sahiptir - yalnızca% 13. Bu, boksitten neredeyse üç kat daha azdır. Boksitin geri dönüşümü zordur, ancak neyse ki kriyolit içinde çözünebilir. Bu, düşük erime noktalı ve alüminyum açısından zengin bir eriyik üretir. Elektrolizi, alüminyum üretmek için tek endüstriyel yöntemdir. Doğal kriyolit eksikliği, hidrojen florür kullanılarak büyük miktarlarda üretilen yapay kriyolit ile telafi edilir.
Bu nedenle, alüminyum endüstrisinin ve uçak yapımının gelişmesindeki başarılar, büyük ölçüde flor ve bileşiklerinin kimyasındaki başarıların bir sonucudur.
Organoflorin hakkında birkaç kelime
20. yüzyılın 30'lu yıllarında ilk flor ve karbon bileşikleri sentezlendi. Doğada bu tür maddeler son derece nadirdir ve onlar için hiçbir özel avantaj fark edilmemiştir.
Bununla birlikte, modern teknolojinin birçok dalının gelişmesi ve bunların yeni malzemelere olan ihtiyaçları, halihazırda flor içeren binlerce organik bileşiğin bulunmasına yol açmıştır. Soğutma ekipmanı için en önemli malzemeler olan freonları ve haklı olarak plastik platin olarak adlandırılan floroplastik-4'ü hatırlamak yeterlidir.
Flor ve hayat
Görünüşe göre böyle bir ifade tamamen yasal değil. 9 numaralı elementin “karakteri” çok agresiftir; Hikayesi her sayfası zehirleme ya da cinayet olan bir polisiye romanı andırıyor. Ek olarak, florin kendisi ve birçok bileşiği kitle imha silahları üretmek için kullanıldı: İkinci Dünya Savaşı'nda Almanlar, yangın çıkarıcı bir madde olarak klor triflorürü kullandı; ABD, İngiltere ve Almanya'da flor içeren birçok bileşik gizli zehirli maddeler olarak değerlendirildi ve yarı fabrika ölçeğinde üretildi. Flor olmasaydı atom silahları elde etmenin pek mümkün olmayacağı bir sır değil.
Florürle çalışmak tehlikelidir: En ufak bir dikkatsizlik kişinin dişlerinin tahrip olmasına, tırnakların şeklinin bozulmasına, kemik kırılganlığının artmasına, kan damarlarının elastikiyetini kaybetmesine ve kırılganlaşmasına neden olabilir. Sonuç ciddi hastalık veya ölümdür.
Yine de "Flor ve Yaşam" başlığı haklı. Bu ilk kez bir fil tarafından kanıtlandı. Roma civarında bulunan sıradan, fosil de olsa bir fil. Dişlerinde tesadüfen florür keşfedildi. Bu keşif, bilim adamlarını insan ve hayvan dişlerinin kimyasal bileşimi üzerine sistematik bir çalışma yapmaya yöneltti. Dişlerin içme suyuyla vücuda giren %0,02'ye kadar florür içerdiği tespit edildi. Tipik olarak bir ton su 0,2 mg'a kadar florür içerir. Florür eksikliği diş çürümesine - çürüğe yol açar.
Florürün eksikliğinin bulunduğu yerlerde suya yapay olarak eklenmesi, yeni hastalık vakalarının ortadan kaldırılmasına ve hasta kişilerde çürüklerin azalmasına yol açmaktadır. Hemen rezervasyon yapalım - sudaki büyük miktarda florür akut bir hastalığa neden olur - florozis (lekeli emaye). Tıbbın ebedi ikilemi: Büyük dozlar zehirdir, küçük dozlar ise ilaçtır.
Pek çok yerde suyun yapay olarak florlanması için tesisler inşa edildi.
Çocuklarda çürüğü önlemenin bu yöntemi özellikle etkilidir. Bu nedenle bazı ülkelerde süte florür bileşikleri (son derece küçük dozlarda) eklenir.
Canlı bir hücrenin gelişimi için florun gerekli olduğu ve fosforla birlikte hayvan ve bitki dokularına dahil edildiği varsayımı vardır.
Flor, çeşitli ilaçların sentezinde yaygın olarak kullanılır. Organoflorin bileşikleri, başta Graves hastalığı olmak üzere tiroid hastalıklarını, diyabetin kronik formlarını, bronşiyal ve romatizmal hastalıkları, glokomu ve kanseri tedavi etmek için başarıyla kullanılmaktadır. Ayrıca sıtmanın önlenmesi ve tedavisi için de uygundurlar ve hizmet vermektedirler. iyi çare Streptokok ve stafilokok enfeksiyonlarına karşı. Bazı organoflorin ilaçları güvenilir ağrı kesicilerdir.
Florür ve ölüm? Bu alanda çalışmak mümkün ve gereklidir, ancak ölümcül toksik maddeler elde etmek için değil, kemirgenler ve diğer tarımsal zararlılarla mücadele için çeşitli ilaçlar elde etmek için. Bu tür uygulamaların örnekleri arasında monofloroasetik asit ve sodyum floroasetat yer alır.
Ve buz ve ateş
Sıcak bir yaz gününde buzdolabından bir şişe buz gibi maden suyunu çıkarmak ne güzel...
Hem endüstriyel hem de ev tipi buzdolaplarının çoğunda, soğuğu yaratan madde olan soğutucu akışkan, bir organoflorin sıvısı olan freondur.
Freonlar, en basit organik bileşiklerin moleküllerindeki hidrojen atomlarının flor veya flor ve klor ile değiştirilmesiyle elde edilir.
Tablo 2
En basit hidrokarbon metanCH4'tür. Metandaki tüm hidrojen atomları flor ile değiştirilirse, tetraflorometanCF4 (Freon-14) oluşur ve yalnızca iki hidrojen atomu flor ile ve diğer ikisi klor ile değiştirilirse diflorodiklorometanCF2Cl2 (Freon-12) ) elde edildi. Masada Şekil 2 bu tür birkaç bileşiğin en önemli özelliklerini göstermektedir.
Freonlar son derece kararlıdır ve kimyasal olarak inerttir. Burada, floroplastik durumunda olduğu gibi, aynı şaşırtıcı olguyla karşı karşıyayız: En aktif element olan florin yardımıyla kimyasal olarak çok pasif maddeler elde etmek mümkündür. Oksitleyici maddelerin etkisine karşı özellikle dirençlidirler ve bu şaşırtıcı değildir - sonuçta karbon atomları en yüksek oksidasyon derecesine sahiptir. Bu nedenle florokarbonlar (ve özellikle freonlar) saf oksijen atmosferinde bile yanmaz. Güçlü ısıtmayla yıkım meydana gelir - moleküllerin parçalanması, ancak oksidasyonu değil. Bu özellikler, freonların başka birçok durumda kullanılmasını mümkün kılar: plastik ve yağlayıcıların üretiminde alev tutucu, inert çözücüler ve ara ürünler olarak kullanılırlar. Ancak ne yazık ki, freonlar gezegenin ozon tabakasını yok ediyor ve bunun dikkate alınması gerekiyor.
Artık binlerce organoflor bileşiği bilinmektedir çeşitli türler. Birçoğu modern teknolojinin en önemli dallarında kullanılmaktadır.
Freonlarda flor "soğuk endüstri" için çalışır, ancak onun yardımıyla çok yüksek sıcaklıklar elde etmek mümkündür. Şu rakamları karşılaştırın: Oksijen-hidrojen alevinin sıcaklığı 2800°C, oksijen-asetilen alevinin sıcaklığı 3500°C'dir ve hidrojen flor içinde yandığında 3700°C'lik bir sıcaklık gelişir. Bu reaksiyon halihazırda metal kesmeye yönelik hidrojen florür fenerlerinde pratik uygulama alanı bulmuştur. Ek olarak, floroklorürler (flor ve klor bileşikleri) ve ayrıca bir nitrojen triflorür ve hidrojen karışımı üzerinde çalışan brülörler bilinmektedir. Nitrojen triflorür ekipmanın korozyonuna neden olmadığından ikinci karışım özellikle uygundur. Doğal olarak tüm bu reaksiyonlarda flor ve bileşikleri oksitleyici bir ajan rolü oynar. Sıvılarda oksitleyici madde olarak da kullanılabilirler. Jet Motorları. Pek çok kişi florin ve bileşiklerini içeren bir reaksiyonun lehine konuşuyor. Daha yüksek bir sıcaklık gelişir, bu da yanma odasındaki basıncın daha büyük olacağı ve jet motorunun itme kuvvetinin artacağı anlamına gelir. Bu tür reaksiyonlar sonucunda katı yanma ürünleri oluşmaz, bu da bu durumda memelerin tıkanması ve motorun parçalanması tehlikesinin olmadığı anlamına gelir.
Ancak roket yakıtının bir bileşeni olarak florin bir takım önemli dezavantajları vardır. Oldukça zehirlidir, aşındırıcıdır ve kaynama noktası çok düşüktür. Sıvı olarak muhafaza edilmesi diğer gazlara göre daha zordur. Bu nedenle oksijen ve halojenli flor bileşikleri burada daha kabul edilebilir.
Bu bileşiklerin bazıları, oksitleyici özellikleri açısından sıvı florine göre daha düşük değildir, ancak büyük bir avantaja sahiptir; normal koşullar altında bunlar ya sıvılardır ya da kolayca sıvılaştırılabilen gazlardır. Tablodaki verileri analiz ederek özelliklerini karşılaştırın. 3.
Tablo 3
| Bağlantı adı | Formül | Erime noktası, °C | Kaynama noktası, °C | Toplama durumu |
| Klor monoflorür | ClF | –155,6 | –100,1 | Gaz |
| Klor triflorür | СLF 3 | –76,3 | 11,75 | » |
| Brom monoflorür | BrF | –33 | 20 | Sıvı |
| Brom triflorür | BrF3 | 8,8 | 127,6 | » |
| Brom pentaflorür | BRF 5 | –61,3 | 40,5 | » |
| İyot pentaflorür | EĞER 5 | 9,43 | 100,5 | » |
| İyot heptaflorür | Eğer 7 | Vozg. | 4,5 | Gaz |
| Flor oksit (oksijen difteri) | 2'DEN | –223,8 | –144,8 | » |
| Azot triflorür | NF 3 | –208,5 | –129,1 | » |
| Perkloril florür | FClO3 | –146 | –46,8 | » |
| flor | F2 | –227,6 | –188,1 | » |
Florohaloid bileşikler arasında roket yakıtında kullanıma en uygun olanları klor triflorür ve brom pentaflorürdür. Örneğin, 1956'da ABD'de klor triflorürün jet yakıtı için olası bir oksitleyici olarak kabul edildiği biliniyor. Yüksek kimyasal aktivite bu tür maddelerin kullanımını zorlaştırmaktadır. Ancak bu zorluklar mutlak değildir ve aşılabilir.
Yaygınlık
Her litre deniz suyunda 0,3 mg florür bulunur. İstiridye kabuklarında bunun 20 katı daha fazla bulunur.
Mercan resifleri milyonlarca ton florür içerir. Canlı organizmalardaki ortalama flor içeriği yer kabuğundakinden 200 kat daha azdır.
Florür neye benziyor?
Normal koşullar altında flor soluk sarı bir gazdır; -188°C'de kanarya sarısı bir sıvıdır; -228°C'de flor donar ve açık sarı kristallere dönüşür. Sıcaklık -252°C'ye düşürülürse bu kristallerin rengi değişir.
Florür nasıl kokar?
Bildiğiniz gibi klor, brom ve iyot kokularını hoş olarak sınıflandırmak zordur. Bu bakımdan flor, diğer halojenlerden çok az farklılık gösterir. Kokusu keskin ve rahatsız edici olup hem klor hem de ozon kokusunu anımsatmaktadır. Havadaki florun milyonda biri, insan burnunun varlığını tespit etmesi için yeterlidir.
Binlerce dumanın vadisinde
Volkanik kökenli gazlar bazen hidrojen florür içerir. Bu tür gazların en ünlü doğal kaynağı Bin Duman Vadisi'ndeki (Alaska) fumarollerdir. Her yıl yaklaşık 200 bin ton hidrojen florür volkanik dumanla atmosfere taşınıyor.
Davy ifade veriyor
"Saf hidroflorik asidin elektrolizi ile ilgili deneyi büyük bir ilgiyle üstlendim, çünkü bu, florun gerçek doğasını doğrulamak için en olası fırsatı sağladı. Ancak sürecin yürütülmesinde önemli zorluklarla karşılaşıldı. Sıvı hidroflorik asit, camı ve tüm hayvan ve bitki maddelerini anında yok etti. Metal oksit içeren tüm cisimlere etki eder. Bazı metaller, odun kömürü, fosfor, kükürt ve bazı klor bileşikleri dışında, içinde çözünmeyen tek bir madde bilmiyorum.”
Flor ve nükleer enerji
Florin ve bileşiklerinin nükleer yakıt üretimindeki rolü olağanüstüdür. Flor olmasaydı dünyada tek bir nükleer santral olmayacağını ve araştırma reaktörlerinin toplam sayısını bir yandan saymanın zor olmayacağını rahatlıkla söyleyebiliriz.
Uranyumun tamamının nükleer yakıt olarak kullanılamayacağı, yalnızca bazı izotoplarının, özellikle de 235 U'nun nükleer yakıt olarak kullanılabildiği iyi bilinmektedir.
Yalnızca çekirdekteki nötron sayısı bakımından birbirinden farklı olan izotopları ayırmak kolay değildir ve element ne kadar ağırsa ağırlık farkı da o kadar az hissedilir. Uranyum izotoplarının ayrılması, neredeyse tüm modern ayırma yöntemlerinin tasarlanmış olması nedeniyle daha da karmaşık hale gelmektedir. gaz halindeki maddeler veya uçucu sıvılar.
Uranyum yaklaşık 3500°C sıcaklıkta kaynar. Eğer uranyum buharıyla çalışmak zorunda kalsaydık, izotopları ayırmaya yönelik kolonlar, santrifüjler ve diyaframlar yapmak için hangi malzemelerin kullanılması gerekirdi? Uranyumun son derece uçucu bir bileşiği, heksaflorür UF 6'dır. 56,2°C'de kaynar. Bu nedenle ayrılan uranyum metali değil, uranyum-235 ve uranyum-238 heksaflorürlerdir. Doğal olarak bu maddeler kimyasal özellikleri bakımından birbirlerinden farklılık göstermezler. Bunları ayırma işlemi hızla dönen santrifüjlerde gerçekleşir.
Merkezkaç kuvveti ile hızlandırılan uranyum heksaflorür molekülleri, ince gözenekli bölümlerden geçer: 235 U içeren "hafif" moleküller, "ağır" olanlardan biraz daha hızlı geçer.
Ayırma işleminden sonra uranyum heksaflorür, UF 4 tetraflorüre ve ardından uranyum metaline dönüştürülür.
Uranyum ve elementel flor arasındaki reaksiyon sonucu uranyum hekzaflorür elde edilir, ancak bu reaksiyonun kontrol edilmesi zordur. Uranyumun flor bileşikleriyle diğer halojenlerle, örneğin ClF 3, BrF ve BrF 6 ile işlenmesi daha uygundur. Uranyum tetraflorür UF 4'ün üretimi, hidrojen florürün kullanımını içerir. Amerika Birleşik Devletleri'nde 60'lı yılların ortalarında, tüm hidrojen florürün neredeyse% 10'unun, yaklaşık 20 bin ton, uranyum üretimine harcandığı biliniyor.
Toryum, berilyum ve zirkonyum gibi nükleer teknoloji için önemli malzemelerin üretim süreçleri aynı zamanda bu elementlerin flor bileşiklerinin elde edilmesi aşamalarını da içerir.
Plastik platin
Aslan Güneş'i yutuyor. Bu sembol, simyacılar arasında, nitrik ve hidroklorik asitlerin bir karışımı olan kraliyet suyunda altını çözme işlemi anlamına geliyordu. Tüm değerli metaller kimyasal olarak çok kararlıdır. Altın asitlerde (selenik asit hariç) veya alkalilerde çözünmez. Ve yalnızca kral suyu hem altını hem de platini "yutar".
Yirminci yüzyılın 30'lu yıllarının sonunda kimyagerlerin cephaneliğinde "aslanın" bile güçsüz olduğu bir madde ortaya çıktı. Aqua regia'nın plastik için çok sert olduğu ortaya çıktı - Teflon olarak da bilinen floroplastik-4. Teflon molekülleri, ana zinciri çevreleyen tüm hidrojen atomlarının (... - C - C - C - ...) flor ile değiştirilmiş olması bakımından polietilen moleküllerinden farklıdır.
FLOR(lat. Fluorum), F, atom numarası 9, atom kütlesi 18.998403 olan kimyasal element. Doğal flor bir kararlı nüklid 19 F'den oluşur. Dış elektron katmanının konfigürasyonu 2s2p5'tir. Bileşiklerde yalnızca –1 (değerlik I) oksidasyon durumunu gösterir. Flor Mendeleyev'in periyodik element tablosunun VIIA grubunda ikinci periyotta yer alır ve halojenlere aittir. Normal koşullar altında gaz, keskin bir kokuya sahip, soluk sarı renktedir.
Florun keşfinin tarihi, 15. yüzyılın sonlarında açıklanan mineral florit veya fluorspar ile ilişkilidir. Bu mineralin bileşimi, artık bilindiği gibi, CaF2 formülüne karşılık gelir ve insanın kullanmaya başladığı ilk flor içeren maddeyi temsil eder. Antik çağda, metal eritme sırasında cevhere florit eklenirse, cevherin ve cürufun erime noktasının düştüğü, bunun da süreci büyük ölçüde kolaylaştırdığı (dolayısıyla mineralin adı - Latin fluo akışından) kaydedildi.
İsveçli kimyager K. Scheele, 1771 yılında floriti sülfürik asitle işleyerek "florik asit" adını verdiği bir asit hazırladı. Fransız bilim adamı A. Lavoisier, bu asidin "fluorem" adını vermeyi önerdiği yeni bir kimyasal element içerdiğini öne sürdü (Lavoisier, hidroflorik asidin floryum ve oksijenin bir bileşiği olduğuna inanıyordu, çünkü Lavoisier'e göre tüm asitlerin oksijen içermesi gerekir) . Ancak vurgulamak yeni eleman o yapamadı.
Yeni elemente Latince ismine de yansıyan “fluor” ismi verildi. Ancak bu unsuru serbest haliyle izole etmeye yönelik uzun vadeli girişimler başarısız oldu. Bunu ücretsiz olarak elde etmeye çalışan birçok bilim adamı, bu tür deneyler sırasında öldü veya sakat kaldı. Bunlar İngiliz kimyager kardeşler T. ve G. Knox ile Fransız J.-L. Gay-Lussac ve L. J. Thénard ve diğerleri. Sodyum (Na), potasyum (K), kalsiyum (Ca) ve diğer elementleri serbest halde elde eden ilk kişi olan G. Davy, elektroliz yoluyla flor üretimine yönelik deneyler sonucunda zehirlendi ve ağır hastalandı. . Muhtemelen, tüm bu başarısızlıkların izlenimi altında, 1816'da, yeni element için ses olarak benzer ancak anlam açısından tamamen farklı bir isim önerildi - flor (Yunanca phtoros'tan - yıkım, ölüm). Elementin bu adı yalnızca Rusça olarak kabul edilir; Fransızlar ve Almanlar flor florini, İngilizler flori demeye devam ediyor.
M. Faraday gibi seçkin bir bilim adamı bile florini serbest formda elde edemedi. Ancak 1886'da Fransız kimyager A. Moissan, –23°C sıcaklığa soğutulmuş sıvı hidrojen florür HF'nin elektrolizini kullanarak (sıvı, elektriksel iletkenliğini sağlayan az miktarda potasyum florür KF içermelidir) bunu başarabildi. anotta yeni, son derece reaktif bir gazın ilk kısmını elde edin. Moissan, ilk deneylerinde flor üretmek için platin (Pt) ve iridyumdan (Ir) yapılmış çok pahalı bir elektrolizör kullandı. Ayrıca, elde edilen her bir gram flor, 6 g'a kadar platini “yedi”. Daha sonra Moissan çok daha ucuz bir bakır elektrolizör kullanmaya başladı. Flor, bakır (Cu) ile reaksiyona girer, ancak reaksiyon, metalin daha fazla tahrip olmasını önleyen ince bir florür filmi oluşturur.
Flor kimyası 1930'larda, özellikle İkinci Dünya Savaşı sırasında ve sonrasında (1939-45) nükleer endüstrinin ve roketçiliğin ihtiyaçlarıyla bağlantılı olarak hızla gelişmeye başladı. 1810'da A. Ampere tarafından önerilen "flor" adı (Yunanca phthoros'tan - yıkım, ölüm) yalnızca Rusça'da kullanılmaktadır; Birçok ülkede "flor" adı kabul edilmektedir.
Doğada oluşum: Yer kabuğundaki flor içeriği oldukça yüksektir ve ağırlıkça %0,095'e ulaşır (gruptaki en yakın flor analoğu olan klor (Cl)'dan önemli ölçüde daha fazla). Yüksek kimyasal aktivitesi nedeniyle flor elbette serbest formda oluşmaz. Flor, birçok mineralde bulunan bir yabancı maddedir ve yeraltı sularında ve deniz suyunda bulunur. Flor, volkanik gazlarda ve termal sularda bulunur. En önemli flor bileşikleri florit, kriyolit ve topazdır. Toplam 86 flor içeren mineral bilinmektedir. Flor bileşikleri ayrıca apatitlerde, fosforitlerde ve diğerlerinde de bulunur. Flor önemli bir biyojenik elementtir. Dünya tarihinde biyosfere giren florin kaynağı volkanik patlamaların (gazlar vb.) ürünleriydi.
Normal koşullar altında flor, keskin kokulu bir gazdır (yoğunluğu 1.693 kg/m3). Kaynama noktası –188,14°C, erime noktası –219,62°C. Katı halde iki modifikasyon oluşturur: erime noktasından -227,60°C'ye kadar mevcut olan a-formu ve -227,60°C'nin altındaki sıcaklıklarda stabil olan b-formu.
Diğer halojenler gibi flor da diatomik F2 molekülleri formunda bulunur. Moleküldeki çekirdekler arası mesafe 0,14165 nm'dir. F2 molekülü, özellikle florun yüksek reaktivitesini belirleyen anormal derecede düşük atom ayrışma enerjisiyle (158 kJ/mol) karakterize edilir. Doğrudan florlama zincirleme bir mekanizmaya sahiptir ve kolaylıkla yanma ve patlamaya neden olabilir.
Florun kimyasal aktivitesi son derece yüksektir. Flor içeren tüm elementlerden yalnızca üç hafif inert gaz, florür oluşturmaz - helyum, neon ve argon. Belirtilen inert gazlara ek olarak nitrojen (N), oksijen (O), elmas, karbondioksit ve karbon monoksit normal koşullar altında flor ile doğrudan reaksiyona girmez. Tüm bileşiklerde flor yalnızca bir oksidasyon durumu –1 sergiler.
Flor birçok basit ve karmaşık maddeyle doğrudan reaksiyona girer. Böylece, suyla temas ettiğinde flor onunla reaksiyona girer (genellikle "su florinde yanar" denir) ve OF 2 ve hidrojen peroksit H 2 O 2 de oluşur.
2F2 + 2H2Ö = 4HF + Ö2
Flor, hidrojen (H) ile basit temas halinde patlayıcı bir şekilde reaksiyona girer:
H2 + F2 = 2HF
Bu, nispeten zayıf hidroflorik asit oluşumuyla suda sonsuza kadar çözünebilen hidrojen florür gazı HF'yi üretir.
Parlayan bir deşarjda oksijenle etkileşime girerek oluşur. Düşük sıcaklık oksijen florürler O2P3, O3F2, vb.
Florun diğer halojenlerle reaksiyonları ekzotermiktir ve interhalojen bileşiklerin oluşumuyla sonuçlanır. Klor, 200-250 °C'ye ısıtıldığında flor ile reaksiyona girerek klor monoflorür СlF ve klor triflorür СlF 3 verir. ClF3'ün yüksek sıcaklıkta ve 25 MN/m2 (250 kgf/cm2) basınçta florlanmasıyla elde edilen ClF3 de bilinmektedir. Brom ve iyot, flor atmosferinde normal sıcaklıkta tutuşur ve BrF 3, BrF 5, IF 5, IF 7 elde edilebilir. Flor doğrudan kripton, ksenon ve radon ile reaksiyona girerek ilgili florürleri oluşturur (örneğin, XeF 4, XeF 6, KrF 2). Oksiflorür ve ksenon da bilinmektedir.
Florun kükürt ile etkileşimine ısı açığa çıkması eşlik eder ve çok sayıda kükürt florürün oluşumuna yol açar. Selenyum ve tellür daha yüksek florürler SeF 6 ve TeF 6 oluşturur. Flor, nitrojenle yalnızca elektrik deşarjında reaksiyona girer. Kömür, flor ile etkileşime girdiğinde normal sıcaklıklarda tutuşur; Grafit, güçlü ısıtma altında onunla reaksiyona girer ve katı grafit florür veya gaz halindeki perflorokarbonlar CF4 ve C2F6'nın oluşumu mümkündür. Flor soğukta silikon, fosfor ve arsenikle reaksiyona girerek karşılık gelen florürleri oluşturur.
Flor çoğu metalle güçlü bir şekilde birleşir; alkali ve alkali toprak metalleri soğukta, Bi, Sn, Ti, Mo, W'de hafif bir ısıtmayla flor atmosferinde tutuşur. Hg, Pb, U, V, oda sıcaklığında flor ile reaksiyona girer, Pt - koyu kırmızı bir ısı sıcaklığında. Metaller flor ile etkileşime girdiğinde, kural olarak daha yüksek florürler oluşur, örneğin UF 6, MoF 6, HgF 2. Bazı metaller (Fe, Cu, Al, Ni, Mg, Zn) flor ile reaksiyona girerek koruyucu film florürler, daha fazla reaksiyonu önler.
Flor soğukta metal oksitlerle reaksiyona girdiğinde metal florürler ve oksijen oluşur; Metal oksiflorürlerin (örneğin MoO2F2) oluşumu da mümkündür. Metal olmayan oksitler örneğin florür ekler
S02 + F2 =S02 F2
veya içlerindeki oksijenin yerini florin alır, örneğin
SiO2 + 2F2 = SiF4 + O2.
Cam flor ile çok yavaş reaksiyona girer; suyun varlığında reaksiyon hızlı bir şekilde ilerler. Nitrojen oksitler NO ve NO2, sırasıyla nitrosil florür FNO ve nitril florür FNO2 oluşturmak için kolayca florür ekler. Karbon monoksit, karbonil florür oluşturmak üzere ısıtıldığında flor ekler:
CO + F2 = COF2
Metal hidroksitler flor ile reaksiyona girerek metal florür ve oksijen oluşturur;
2Ba(OH)2 + 2F2 = 2BaF2 + 2H20 + O2
NaOH ve KOH'un sulu çözeltileri, O °C'de flor ile reaksiyona girerek OF2'yi oluşturur.
Metal veya metal olmayan halojenürler soğukta flor ile reaksiyona girer ve flor tüm halojenleri karıştırır.
Sülfürler, nitrürler ve karbürler kolayca florlanır. Metal hidrürler soğukta flor ile metal florür ve HF'yi oluşturur; amonyak (buharda) - N2 ve HF. Flor, asitlerdeki hidrojenin veya bunların tuzlarındaki metallerin yerini alır;
НNO 3 (veya NaNO 3) + F 2 → FNO 3 + HF (veya NaF)
daha ağır koşullar altında flor, bu bileşiklerdeki oksijeni değiştirerek sülfüril florür oluşturur.
Alkali ve alkalin toprak metallerinin karbonatları, normal sıcaklıklarda flor ile reaksiyona girer; bu karşılık gelen florür, CO2 ve O2'yi üretir.
Flor, organik maddelerle kuvvetli reaksiyona girer.
Flor üretiminin ilk aşamasında hidrojen florür HF izole edilir. Hidrojen florür ve hidroflorik asidin hazırlanması, kural olarak, florapatitin fosfatlı gübrelere işlenmesiyle birlikte gerçekleşir. Florapatitin sülfürik asitle işlenmesi sırasında oluşan hidrojen florür gazı daha sonra toplanır, sıvılaştırılır ve elektroliz için kullanılır. Elektroliz, HF ve KF'nin sıvı bir karışımı (işlem 15-20°C sıcaklıkta gerçekleştirilir) ve ayrıca KH2F3 eriyiği (70-120° sıcaklıkta) olarak gerçekleştirilebilir. C) veya KHF2 eriyiği (245-310°C sıcaklıkta). Laboratuvarda, küçük miktarlarda serbest flor hazırlamak için, florini ortadan kaldıran MnF 4'ün ısıtılması veya K 2 MnF 6 ve SbF 5 karışımının ısıtılması kullanılabilir.
Flor, nikel ve buna dayalı alaşımlardan, bakır, alüminyum ve alaşımlarından ve paslanmaz çelik pirinçten yapılmış cihazlarda gaz halinde (basınç altında) ve sıvı halde (sıvı nitrojen ile soğutulduğunda) depolanır.
Gaz halindeki flor, UF 4'ün UF 6'ya florlanması için kullanılır, uranyumun izotop ayrımı için ve ayrıca klor triflorür ClF 3 (florlama maddesi), kükürt heksaflorür SF 6 (elektrik endüstrisinde gaz halinde yalıtkan) üretimi için kullanılır. metal florürler (örneğin, W ve V). Sıvı flor bir roket yakıtı oksitleyicidir.
Organik bileşiklerin üretimi için çözücüler, katalizörler ve reaktifler olarak çok sayıda flor bileşiği yaygın olarak kullanılmaktadır - hidrojen florür, alüminyum florür, silikon florürler, florosülfonik asit.
Flor, Teflon, diğer floroplastikler, flor kauçukları, flor içeren organik maddeler ve teknolojide yaygın olarak kullanılan malzemelerin üretiminde, özellikle agresif ortamlara, yüksek sıcaklıklara vb. dayanıklılığın gerekli olduğu durumlarda kullanılır.
Flor, hayvan ve bitki dokularında sürekli olarak bulunur; mikro elementler. İnorganik bileşikler formunda esas olarak hayvanların ve insanların kemiklerinde bulunur - 100-300 mg/kg; Özellikle dişlerde çok fazla florür bulunur. Deniz hayvanlarının kemikleri, kara hayvanlarının kemiklerine kıyasla florür bakımından daha zengindir. Hayvanların ve insanların vücuduna esas olarak optimal flor içeriği 1-1,5 mg/l olan içme suyuyla girer.
Florür eksikliği ile kişide diş çürüğü gelişir. Bu nedenle diş macunlarına ve bazen de içme suyuna florür bileşikleri eklenir. Ancak sudaki fazla florür de sağlığa zararlıdır. Floroza yol açar - emaye ve kemik dokusunun yapısında bir değişiklik, kemik deformasyonu. Yüksek florür iyonu konsantrasyonları, bir dizi enzimatik reaksiyonu engelleme ve ayrıca biyolojik olarak önemli elementleri (P, Ca, Mg vb.) bağlayarak vücuttaki dengeyi bozma yetenekleri nedeniyle tehlikelidir.
Organik flor türevleri yalnızca bazı bitkilerde bulunur. Bunlardan başlıcaları, hem diğer bitkiler hem de hayvanlar için toksik olan floroasetik asit türevleridir. Biyolojik rolü iyi anlaşılmamıştır. Flor metabolizması ile iskelet kemik dokusunun ve özellikle dişlerin oluşumu arasında bir bağlantı kurulmuştur. Bitkiler için flor ihtiyacı kanıtlanmamıştır.
Kimya endüstrisinde, flor içeren bileşiklerin sentezinde ve fosfatlı gübrelerin üretiminde çalışanlar için mümkündür. Florür solunum yollarını tahriş eder ve cilt yanıklarına neden olur. Akut zehirlenmede, gırtlak ve bronşların mukoza zarlarında tahriş, gözler, tükürük ve burun kanaması meydana gelir; ağır vakalarda - akciğer ödemi, merkezde hasar, sinir sistemi vb.; kronik vakalarda - konjonktivit, bronşit, zatürre, pnömoskleroz, floroz. Egzama gibi deri lezyonları karakteristiktir.
İlk yardım: cilt yanıklarında gözlerin suyla durulanması -% 70 alkolle sulama; inhalasyon zehirlenmesi durumunda - oksijenin solunması.
Önleme: güvenlik düzenlemelerine uymak, özel kıyafetler giymek, düzenli tıbbi muayeneler, diyete kalsiyum ve vitaminlerin dahil edilmesi.
Yıkım ve ölüm. İsmin Yunancadan tercümesi bu şekilde florür. İsim, keşif tarihi ile ilişkilidir. Scheele'nin varlığını ilk öne sürdüğü elementi izole etmeye çalışırken düzinelerce bilim adamı yaralandı veya öldü. Hidroflorik asit elde etti, ancak ondan yeni bir madde olan floryumu çıkarmayı başaramadı.
İsim, hidroflorik asidin temeli ve ana mineral olan mineralle ilişkilidir. florür kaynağı. İngiltere'den Knox kardeşler ve Fransa'dan Gay-Lussac ve Tenard da elektroliz yoluyla elde etmeye çalıştılar. Deneyler sırasında öldüler.
Sodyum, potasyum ve kalsiyumu keşfeden Davy, floryumla temas ederek zehirlendi ve sakat kaldı. Daha sonra bilim topluluğu elementi yeniden adlandırdı. Peki kimya laboratuvarlarının dışı gerçekten bu kadar tehlikeli mi ve buna neden ihtiyaç duyuluyor? Bu soruları daha ayrıntılı olarak cevaplayacağız.
Kimyasal ve fiziki ozellikleri florür
flor sıralamasında 9. sırada yer alıyor. Doğada bir element tek bir kararlı nüklidden oluşur. Atomlara buna denir yaşam döngüsü gözlem ve bilimsel araştırma için yeterlidir. Ağırlık flor atomu– 18.998. Bir molekülde 2 atom vardır.
Flor - element en yüksek elektronegatifliğe sahiptir. Bu fenomen, bir atomun diğerleriyle bağlantı kurma ve elektronları kendine çekme yeteneği ile ilişkilidir. Florun Pauling ölçeğindeki indeksi 4'tür. Bu, 9. elementin en aktif metal olmayan element olarak ününe katkıda bulunur. Normal durumunda sarımsı bir gazdır. Zehirlidir ve keskin bir kokusu vardır; ozon ve klor aromaları arasında bir şey.
Flor bir maddedir gazlar için anormal derecede düşük kaynama noktasına sahip - yalnızca 188 santigrat derece. Geri kalan halojenler, yani periyodik tablonun 7. grubundaki tipik metal olmayanlar yüksek oranlarda kaynar. Bunun nedeni, bir buçuk bağdan sorumlu olan bir d-alt seviyesine sahip olmalarıdır. Flor molekülü bir tane yok.
Florun aktivitesi, diğer elementlerle olası reaksiyonların sayısı ve niteliği ile ifade edilir. Çoğuyla bağlantıya yanma ve patlamalar eşlik ediyor. Hidrojenle temas halinde düşük sıcaklıklarda bile alev oluşur. Su bile flor atmosferinde yanar. Üstelik sarımsı bir gazın bulunduğu bir odada en atıl ve değerli element tutuşur.
Flor bileşikleri yalnızca neon, argon ve helyumla imkansızdır. Her üç gaz da hafif ve inerttir. Gazlardan değildir, flordan etkilenmez. Sadece yüksek sıcaklıklarda reaksiyonların mümkün olduğu çok sayıda element vardır. Evet çift kloroflorin yalnızca 200-250 santigrat derecede etkileşime girer.
Florür uygulaması
florür olmadan Teflon kaplamalara gerek yoktur. Bilimsel adı tetrafloroetilendir. Bileşikler organik gruba aittir ve yapışmaz özelliklere sahiptir. Teflon özünde plastiktir ancak alışılmadık derecede ağırdır. Suyun yoğunluğu 2 kat daha fazladır - bu, kaplamanın ve onunla birlikte bulaşıkların aşırı ağırlığının nedenidir.
Nükleer endüstride flor Var bağlantı uranyum izotoplarının ayrılması işlemi ile. Bilim insanları 9'uncu element olmasaydı nükleer santrallerin olmayacağını söylüyor. Onlar için yakıt olarak yalnızca herhangi bir uranyum değil, yalnızca birkaç izotopu, özellikle de 235 kullanılıyor. Ayırma yöntemleri gazlar ve uçucu sıvılar için tasarlanmıştır.
Ancak uranyum 3500 santigrat derecede kaynar. Sütunlar ve santrifüjler için hangi malzemelerin bu tür ısıya dayanacağı belli değil. Neyse ki yalnızca 57 derecede kaynayan uçucu uranyum heksaflorür var. Bundan metal fraksiyonu izole edilir.
Flor oksidasyonu daha doğrusu roket yakıtının oksidasyonu havacılık endüstrisinin önemli bir unsurudur. İçinde yararlı olan gaz halindeki element değil, sıvıdır. Bu durumda flor parlak sarıya döner ve en reaktif olanıdır.
Metalurjide standart gaz kullanılır. Florür formülü dönüşür. Element, alüminyum üretmek için gerekli bileşiğe dahildir. Elektroliz yoluyla üretilir. Heksafloroalüminatın dahil olduğu yer burasıdır.
Bağlantı optikte kullanışlı oluyor magnezyum flor yani florür. Vakumlu ultraviyoleden kızılötesi radyasyona kadar ışık dalgaları aralığında şeffaftır. Özel optik aletler için merceklere ve prizmalara bağlantı burada devreye giriyor.
9. element doktorlar, özellikle diş hekimleri tarafından da fark edildi. Dişlerde %0,02 oranında florür buldular. Daha sonra madde kıtlığının olduğu bölgelerde çürük görülme sıklığının daha yüksek olduğu ortaya çıktı.
İçerilen sudaki florür, vücuda girdiği yerden. Kıt bölgelerde elementi suya yapay olarak eklemeye başladılar. Durum düzeldi. Bu nedenle yaratıldı florür macunu.
Diş hekimliğinde florür emaye floroza neden olabilir - dokuların kararmasına, lekelenmesine. Bu, elementin aşırı bolluğunun bir sonucudur. Bu nedenle normal su bileşimine sahip bölgelerde seçmek daha iyidir florür içermeyen diş macunu. Gıda ürünlerindeki içeriğini de izlemek gerekir. Florürlü süt bile var. Deniz ürünlerini zenginleştirmeye gerek yok, zaten bol miktarda 9. elementi içeriyor.
Florürsüz makarna– Dişlerin durumuna bağlı bir seçim. Ancak tıpta elemente sadece diş hekimliği alanında ihtiyaç duyulmuyor. Graves hastalığı gibi tiroid beziyle ilgili problemler için florür preparatları reçete edilir. Buna karşı mücadelede başrol çift tarafından oynanıyor florür-iyot.
Kronik şeker hastaları için 9. element içeren ilaçlara ihtiyaç duyulmaktadır. Glokom ve kanser de tedavi edilen hastalıklar listesinde yer alıyor florür. Nasıl oksijen maddeye bazen bronş hastalıkları ve romatizmal teşhisler için ihtiyaç duyulur.
Flor ekstraksiyonu
Flor madenciliği yapılıyor hepsi aynı şekilde elemanın açılmasına yardımcı oldu. Bir dizi ölümün ardından bilim adamlarından biri yalnızca hayatta kalmayı değil, aynı zamanda az miktarda sarımsı gaz salmayı da başardı. Defneler Henri Moissan'a gitti. Fransız, keşfi nedeniyle Nobel Ödülü'ne layık görüldü. 1906'da yayımlandı.
Moissan elektroliz yöntemini kullandı. Kimyager, dumandan zehirlenmekten kaçınmak için reaksiyonu çelik bir elektrikli cihazda gerçekleştirdi. Bu cihaz günümüzde hala kullanılmaktadır. Ekşi içerir potasyum florür.
İşlem 100 santigrat derece sıcaklıkta gerçekleşir. Katot çelikten yapılmıştır. Tesisattaki anot karbondur. Sistemin sızdırmazlığını korumak önemlidir, çünkü flor buharı zehirli.
Laboratuvarlar sızdırmazlık için özel tapalar satın alır. Bileşimleri: kalsiyum florür. Laboratuvar kurulumu- bunlar iki bakır kap. Birincisi eriyik ile doldurulur ve ikincisini içine batırılır. İç kabın alt kısmında bir delik vardır. İçinden bir nikel anot geçer.
Katot birinci kaba yerleştirilir. Tüpler cihazdan uzanır. Birinden hidrojen, ikincisinden flor salınır. Sızdırmazlığı korumak için tıkaçlar ve kalsiyum florür tek başına yeterli değildir. Ayrıca yağlamaya da ihtiyacınız var. Rolü gliserin veya oksit tarafından oynanır.
9. elementin elde edilmesine yönelik laboratuvar yöntemi yalnızca eğitimsel gösteriler için kullanılır. Pratik uygulama teknolojiye sahip değil. Ancak varlığı elektroliz olmadan da yapılabileceğini kanıtlıyor. Ancak bu gerekli değildir.
Flor fiyatı
Bu nedenle florürün hiçbir maliyeti yoktur. Periyodik tablonun 9. elementini içeren ürünlerin fiyatları zaten belirlendi. Örneğin diş macunlarının maliyeti genellikle 40 ila 350 ruble arasındadır. İlaçlar da ucuz ve pahalıdır. Her şey üreticiye ve pazardaki bulunabilirliğine bağlıdır benzer ürün diğer şirketler.
gelince florür fiyatları sağlık açısından görünüşe göre yüksek olabilir. Element zehirlidir. Bunu kullanmak dikkatli olmayı gerektirir. Florür faydalı olabilir ve hatta tedavi edebilir.
Ancak bunun için madde hakkında çok şey bilmeniz, davranışını tahmin etmeniz ve elbette uzmanlara danışmanız gerekir. Flor, dünyadaki yaygınlık açısından 13. sırada yer almaktadır. Şeytanın düzinesi olarak adlandırılan sayının kendisi, sizi elemente karşı dikkatli olmaya zorluyor.
Flor, halojen ailesinin en hafif üyesidir ve periyodik tablonun 17. grubundaki (VIIA) elementlerdir. Bu grup aynı zamanda klor, brom, iyot ve astatini de içerir.
kısa bir açıklaması
Florun 9 elektronu 1s 2 2s 2 2p 5 konfigürasyonunu oluşturur. Dolu iç kabukta 2, dış kabukta 7 elektron bulunur ve bu da 1 boş alan bırakır.
Florin yapısı onu neredeyse tüm maddelerle reaksiyona giren en aktif kimyasal element yapar. Şu tarihte: yüksek sıcaklıklar ve basınçlarda soy gazlarla bile reaksiyona girer, ancak soy gazlar olarak da bilinen grup 18 (VIIIA) elementleri genellikle diğer maddelerle reaksiyona girmez.
Flor, 1886 yılında Fransız kimyager Henri Moissan (1852-1907) tarafından keşfedildi. Hidrojen florürden (H 2 F 2) elektrik akımı geçirerek gazı topladı.
Tüketiciler florun ne olduğu hakkında en çok iki bileşiğinden bilgi sahibi olurlar. Diatomik gaz, 1950'lerden bu yana kullanılan bileşikler olan florürleri üretmek için kullanılır. diş macunlarına dahildir. Diş çürümesini önlemede etkilidirler, bu nedenle şehir su kaynaklarına bile eklenirler.
Flor bileşiklerinin başka bir grubu kloroflorokarbonlardır (CFC'ler). Yıllardır aerosol itici gazlar olarak son derece popüler olmuşlardır. Ancak atmosferin üst kısmındaki CFC'ler ozonla (O3) reaksiyona girer. Ozon tabakası, mor spektrumdan daha kısa dalga boylarına ve dolayısıyla görünür ışıktan daha yüksek enerjiye sahip elektromanyetik radyasyon olan güneşten gelen zararlı ultraviyole radyasyonu filtreler. Bu nedenle CFC'lerin üretimi artık yasaktır.
Keşif tarihi
Kimya her zaman tehlikeli bir bilim olmuştur. Ve ilk kimya ölümcül bir meslekti. Bilim insanları hakkında çok az şey bildikleri maddeler üzerinde çalışıyorlardı. Yeni bileşiklerin ve elementlerin keşfi çoğu zaman trajik sonuçlara yol açtı.
Flor son derece tehlikeli bir maddedir. Elementi izole etmeye çalışan kimyagerler korkunç yanıklara maruz kaldı ve hatta öldü. Florür gazı solunum yollarındaki yumuşak dokulara zarar verir.
1500'lü yılların başında Alman bilim adamı George Agricola (1494-1555) "florit" adını verdiği fluorspar'ı tanımladı. Bu kelime Latince fluere ("akmak") fiilinden gelir. Agricola, erimiş metal cevherlerine eklenen fluorsparın onları daha sıvı hale getirerek onlarla çalışmayı kolaylaştırdığını savundu. Alman bilim adamı bu mineralin kalsiyum florür (CaF2) formunda flor içerdiğini bilmiyordu.
Florit yoğun bir çalışmanın konusu haline geldi. 1670 yılında Alman cam üfleyici Heinrich Schwanhard, fluorspar ve asit karışımının camı aşındırmak için kullanılabilecek bir madde oluşturduğunu keşfetti; Kimyasal reaksiyon mat bir yüzey oluşumu. Bu işlem, cam üzerinde desenler oluşturmak ve aynı zamanda hassas bilimsel ölçüm aletleri oluşturmak için kullanılır.
1771'de İsveçli kimyager Carl Wilhelm Scheele (1742-86) aşındırma için yeni bir madde keşfetti. Hidroflorik asidin (HF) özelliklerini ayrıntılı olarak anlattı. Scheele'nin çalışması bu bileşiğin yoğun bir şekilde incelenmesine katkıda bulundu.
Kimyacılar hidroflorik asidi bileşenlerine ayırmanın yollarını arıyorlardı. Daha önce hiç görmedikleri bir elementin keşfedilmek üzere olduğunu varsaydılar. Ancak florürün ne olduğunu ve ne kadar tehlikeli olduğunu bilmiyorlardı. Birçok hidroflorik asit araştırmacısı HF gazını soluyarak sakat kaldı. Bunlardan biri, Belçikalı kimyager Paulin Louyet (1818-1850), bu maddeye maruz kalması nedeniyle öldü.
Sonunda 1888'de sorun çözüldü. Fransız kimyager Henri Moissan, potasyum florür (KHF 2) içerisinde bir hidroflorik (HF) asit çözeltisi hazırladı. Daha sonra onu -23°C'ye soğuttu ve içinden bir elektrik akımı geçirdi. Cihazın bir ucunda gaz belirdi. Yeni kimyasal elemente, fluorspatın Latince isminden türetilen flor adı verildi. "Flor" kelimesi 1810'da André Ampère tarafından icat edildi. Yunanca kökenlidir ve “yıkım” anlamına gelir.
Fiziki ozellikleri
Flor, yoğunluğu 1,695 g/l olan soluk sarı bir gazdır. Bu onu havadan yaklaşık 1,3 kat daha yoğun hale getirir. Flor -188,13 °C sıcaklıkta sıvı duruma, -219,61 °C sıcaklıkta ise katı duruma dönüşür. Maddenin, klor ve ozon kokusuna benzer, milyarda 20 parçaya kadar çok küçük miktarlarda bile fark edilebilen güçlü bir kokusu vardır. Bu özellik flor ile çalışanlar için çok faydalıdır; gaz odaya girdiğinde tespit edilebilir ve zararlı etkilerden kaçınılabilir.
Kimyasal özellikler
F2'nin bağlanma enerjisi Cl2 veya Br2'ninkinden çok daha düşüktür ve hidrojen peroksit ile aynıdır. Yüksek elektronegatiflik, florun diğer atomlarla ayrışmasına, yüksek reaktivitesine ve güçlü kimyasal bağlarına neden olur. Helyum, neon ve argon dışındaki diğer elementlerle kolayca birleşir. Flor çoğu bileşikle genellikle çok aktif bir şekilde reaksiyona girer. Örneğin suyla karıştırıldığında patlama meydana gelir. Bu nedenlerden dolayı laboratuvarda özel dikkat gösterilmesi gerekmektedir.
Doğada olmak
Flor elementi serbest durumda bulunmaz. En yaygın florür mineralleri fluorspar, fluorapatit ve kriyolittir. Apatit, öncelikle kalsiyum, fosfor ve oksijen içeren, genellikle flor ile birleştirilmiş karmaşık bir mineraldir. Kriyolit aynı zamanda Grönland spar'ı olarak da bilinir çünkü Grönland adası bu mineralin tek ticari kaynağıdır. Esas olarak sodyum alüminyum florür Na3 ALF 6'dan oluşur.
Flor üretimi için dünyanın ana hammadde üreticileri Çin, Meksika, Moğolistan ve Güney Afrika'dır. Amerika Birleşik Devletleri bir zamanlar az miktarda fluorspat çıkarıyordu, ancak son maden 1995'te kapandı ve ülke florür cevheri ithal etmeye başladı.
Flor yer kabuğunda bol miktarda bulunur. Payı yaklaşık %0,06 olarak tahmin edilmektedir. Bu, onu yerkabuğunda en çok bulunan 13. element yapar; bu element kabaca manganez veya baryumla aynıdır.
Flor-19 nedir?
Bir kimyasal elementin yalnızca doğal olarak oluşan bir izotopu vardır, 19 F. İzotoplar, bir atomun çekirdeğindeki proton ve nötron sayısına karşılık gelen, kütle numarası bakımından farklılık gösteren bir elementin başka bir şeklidir. Proton sayısı bir elementi belirler, ancak nötron sayısı değişebilir. Ayrıca her varyasyon bir izotopu temsil eder. Flor-19, yüksek bir jiromanyetik orana ve manyetik alanlara karşı olağanüstü bir duyarlılığa sahiptir. Tek kararlı izotop olduğundan manyetik rezonans görüntülemede kullanılır.
Florun bilinen 17 radyoaktif izotopu vardır. Bunlardan en kararlı olanı 18 F'dir. Yarılanma ömrü 109,77 dakika olan çekirdek fisyonudur. 18 F bazen tıbbi araştırmalar için kullanılır. Florür vücuda girdikten sonra esas olarak kemiklere doğru hareket eder. Varlığı yaydığı radyasyonla tespit edilebilir. Radyasyon resmi kemik dokusunun durumunu belirlemenizi sağlar. Florür-18 bazen beyin fonksiyonlarını incelemeye benzer şekilde kullanılır.
Elde etme, tanımlama, kullanma
Florun endüstriyel üretimi Moissan yöntemine dayanmaktadır. Elektrik H2 ve F2'yi oluşturmak için HF ve KF karışımından 8-12 V'luk bir voltaj geçirilir.
Solüsyonlardaki florun belirlenmesi potansiyometri ile, yani elektrot potansiyelinin ölçülmesiyle gerçekleştirilir. Elektrot membranı, değerli metal diflorürlerle katkılı tek kristal LaF3'ten yapılmıştır.
Element halindeki flor nispeten az kullanılır. Bunun için fazla aktif. Roket yakıtında kullanılır, oksijene benzer yanmayı sağlar. Bağlandığında en çok talep edilir. Florürler, florin bir metalle oluşturduğu bileşiklerdir. Örnekler sodyum florür (NaF), kalsiyum (CaF 2) ve kalaydır (SnF 2).
Diş koruması
Florür diş macunlarının içerisinde bulunur. Araştırmalar, az miktarda florürün diş çürümesi vakalarını azaltmaya yardımcı olabileceğini göstermiştir. Yeni diş malzemesi oluştukça birikir ve bu da onu güçlü ve çürümeye karşı dayanıklı hale getirir.
Bazı şehirlerde su kaynaklarına florür ekleniyor. Yetkililer bunu yaparak şehir sakinlerinin diş sağlığını iyileştirmeyi umuyor. Bundan en büyük yararlananlar ise dişleri halen gelişmekte olan gençlerdir. Su kaynağına florür eklenmesi işlemine florlama denir. Sudaki çok fazla florür dişlerin koyulaşmasına ve kalıcı lekelenmesine neden olur.
Fayda mı, zarar mı?
Bazıları, kamuya ait su kaynaklarında bulunan florürün halk sağlığı üzerindeki uzun vadeli etkilerinden endişe duymaktadır. Florürün ölümcül bir zehir olduğunu ve bileşiklerinin de toksik olabileceğini belirtiyorlar. F2'nin çok tehlikeli olduğu doğrudur ancak bileşiklerin özellikleri onları oluşturan elementlerden farklıdır. Dolayısıyla endişe yersizdir.
Florun güçlü, karakteristik kokusu sızıntıların tespit edilmesini ve temasın önlenmesini sağlar.
Florürler genellikle yalnızca büyük dozlarda tehlikelidir. Sudaki konsantrasyonları genellikle çok düşüktür, yalnızca milyonda birkaç parçadır. Diş hekimliği ve sağlık uzmanlarının çoğu, bu tür florürün faydalı olduğuna ve insan sağlığına tehdit oluşturmadığına inanmaktadır.
Teflon
Rastgele keşifler oynanıyor büyük rol bilimsel araştırmalarda. Başarılı ve çok karlı bir kaza örneği, DuPont Chemical Company tarafından üretilen bir plastik olan Teflon malzemesidir. Üzerine neredeyse hiçbir şey yapışmadığı için önemli bir ticari ürün haline geldi. Yiyecekler pişerken yanmadığından günümüzde herkeste iç yüzeyleri bu malzemeyle kaplanmış kızartma tavaları bulunmaktadır. Ayrıca Teflon tavalarda bitkisel veya hayvansal yağa ihtiyaç duyulmaz.
Teflon, 1938 yılında kloroflorokarbonları (CFC'ler) geliştiren DuPont kimyageri Roy Plunkett (1911-1994) tarafından tesadüfen keşfedildi. Tetrafloroetilen (TFE) C2F4'ü perklorik asitle karıştırırsa ne olacağını bilmek istiyordu. Deneyi gerçekleştirmek için ekipmanı, gaz halindeki TFE'nin HCl içeren bir kaba akmasını sağlayacak şekilde kurdu. Ancak vanayı açtığında hiçbir şey olmadı. Plunkett gemiyi fırlatıp atabilirdi ama bunu yapmadı. Bunun yerine kimyager onu kesip açtı ve TFE'nin tek bir kütle halinde polimerleştiğini buldu, bu da binlerce ayrı TFE molekülünün politetrafloroetilen (PTFE) adı verilen bir molekül halinde birleştiği anlamına geliyordu.
Plunkett ortaya çıkan beyaz tozu kazıdı ve yapay elyaf geliştiren DuPont bilim adamlarına gönderdi. Yeni malzemeyi incelediler ve yapışmaz özelliklerini keşfettiler. Kısa süre sonra yeni malzeme için bir dizi uygulama geliştirilmeye başlandı.
DuPont, 1945 yılında Teflon'un ticari markasını aldı ve bir yıl sonra ilk ürünlerini piyasaya sürdü. O zamandan beri yapışmaz kaplamalar pişirme kaplarında yaygınlaştı ve Teflon, pişirme spreylerinde ve kumaşlar ve tekstiller için leke koruyucu olarak ortaya çıktı.
Kloroflorokarbonlar
Freon üretiminde flor elementi de kullanıldı. Kloroflorokarbonlar, 1920'lerin sonlarında Amerikalı kimya mühendisi Thomas Midgley Jr. (1889-1944) tarafından keşfedildi. Bu bileşiklerin bir takım ilginç özellikleri vardır. Oldukça dayanıklıdırlar ve endüstride kullanıldıklarında bozulmazlar. Freon, klima sistemlerinde ve buzdolaplarında, temizlik maddesi olarak, aerosollerde ve özel polimerlerde yaygın olarak kullanıldı. CFC üretimi 1935'te 1 bin tondan 1965'te 300 bin tonun, 1985'te ise 700 bin tonun üzerine çıktı.
Ancak 1980'lerin ortalarında. Araştırmalar, bu bileşiklerin, Dünya yüzeyinden 20 ila 50 km yükseklikte bulunan ve gezegeni Güneş'ten gelen zararlı ultraviyole radyasyondan koruduğu için gezegenimizdeki yaşam için önemli olan ozon tabakasına zarar verdiğini göstermiştir. Bu, dünyanın birçok ülkesinde üretimin ve kullanımın aşamalı olarak durdurulmasına yol açtı. CFC'lerin yerini alan yeni, dünya dostu malzemeler ortaya çıktı.
Tüm canlıların korunması
CFC'ler eskiden popüler endüstriyel kimyasallardı çünkü parçalanmaları zordu. Uzun süredir bu maddeler klimalarda ve buzdolaplarında ısıyı dış mekana aktaran bir madde olarak kullanılıyordu. Ancak bilim insanları, CFC'lerin parçalanmaları nedeniyle ozon tabakasına tehdit oluşturduğunu fark etti. Bu nasıl mümkün olabilir? Klimalardan ve buzdolaplarından soğutucu sızıntısı olasılığı her zaman vardır. CFC'ler kolayca buharlaşıp atmosfere yükselen gazlar veya sıvılardır. Sonunda ozon tabakasına ulaşırlar.
Bu yükseklikte yoğun rüzgarın etkisi altında Güneş radyasyonu CFC'ler yok edilir. Yeryüzünde yüksek rakımda sabit kalan bir molekül bu özelliğini kaybeder. Yok edildiğinde O3 ile reaksiyona girebilen bir klor atomu açığa çıkar. Ozon, güneşten gelen, ciddi güneş yanığına ve cilt kanserine neden olan zararlı radyasyonu filtreler. Oksijen bunu yapamaz. Atmosferde ne kadar çok CFC varsa, o kadar çok klor atomu vardır. Daha fazla klor atomu, daha az ozon molekülü ve daha fazla ultraviyole radyasyon Dünya yüzeyine ulaşarak, Negatif etki insan sağlığı üzerine.
1980'lerin ortalarında CFC'lerin ozon tabakasına zarar verdiğine dair kanıtlar vardı. Politikacıları kloroflorokarbonların daha fazla üretimini ve kullanımını yasaklamaya ikna eden şey buydu.
İnsan sağlığına etkisi
Flor çok tehlikeli olabilecek kimyasal bir elementtir. Az miktarda solunması halinde solunum sisteminde (burun, boğaz ve akciğerler) ciddi tahrişe neden olur. Büyük miktarlarda ölüme neden olabilir. İzin verilen en yüksek florür dozu, 8 saat boyunca milyon parça hava başına 1 parçadır.
