Шта је флуорид? Својства хемијског елемента
Флуор је најлакши члан породице халогена, елементи групе 17 (ВИИА) периодне табеле. Ова група такође укључује хлор, бром, јод и астатин.
Кратак опис
9 флуорних електрона формира конфигурацију 1с 2 2с 2 2п 5 . У испуњеној унутрашњој шкољци налазе се 2 електрона и 7 - на вањској, што оставља 1 слободан простор.
Структура флуора чини га најактивнијим хемијским елементом који реагује са скоро свим супстанцама. При високим температурама и притисцима, он чак реагује са племенитим гасовима, мада обично елементи групе 18 (ВИИИА), такође познати као инертни гасови, не реагују са другим супстанцама.
Флуор је 1886. године открио француски хемичар Хенри Моиссан (1852-1907). Он је сакупио гас, пропуштајући електричну струју кроз водоник флуорид (Х2Ф2).
Потрошачи највише знају о флуору због његових двају спојева. Дијатомејски гас се користи за производњу флуорида, једињења која се јављају од 1950-их. део зубних пасти. Они су ефикасни у спречавању каријеса, па се чак додају у урбане водене системе.
Друга група флуорних једињења су хлорофлуороугљеници (ЦФЦ). Већ дуги низ година су изузетно популарни као аеросолни погон. Међутим, ЦФЦ у горњој атмосфери реагују са озоном (О3). Озонски слој филтери штетни ултраљубичасто зрачење Сунце, које је електромагнетно зрачење са таласним дужинама краћим од љубичастог спектра и, према томе, са вишом енергијом од оне видљиве светлости. Стога је производња ЦФЦ-а сада забрањена.
Историја открића
Хемија је увек била опасна наука. А рана хемија је била смртоносна окупација. Научници су радили са супстанцама о којима су знали врло мало. Откриће нових једињења и елемената често је имало трагичне посљедице.
Флуор је изузетно опасна супстанца. Покушавајући изолирати елемент, хемичари су добили страшне опекотине и чак умрли. Флуор гас оштећује мека ткива респираторног тракта.
Почетком 1500-их, немачки научник Георге Агрицола (1494-1555) описао је флуорит, који је назвао "флуорит". Ова реч долази од латинског глагола флуере (“флов”). Агрикола је тврдио да су флуорпар који је додат у растаљеним металним рудама, учинио их више течним, што је олакшало рад са њима. Немачки научник није знао да овај минерал садржи флуорид у облику калцијум флуорида (ЦаФ 2 ).
Флуорит је био предмет интензивног проучавања. 1670. године, немачки стакларин Хеинрицх Сцхванхард открио је да мјешавина флуорита и киселине формира супстанцу која се може користити за нарезивање стакла, то јест на кемијску реакцију у облику мат површине. Овај процес се користи за наношење узорака на стакло, као и за израду прецизних научних мерних инструмената.
Године 1771. шведски хемичар Карл Вилхелм Шеле (1742-86) пронашао је нову једињење за гравирање. Он је детаљно описао својства флуороводичне киселине (ХФ). Рад Сцхееле је допринио интензивном проучавању овог једињења.
Хемичари су тражили начине за разлагање флуороводичне киселине у њене састојке. Претпоставили су да се мора открити елемент који никада раније нису видјели. Међутим, они нису знали шта је флуорид и колико је опасан. Многи истраживачи флуороводичне киселине постали су онемогућени дисањем у гасовитом ХФ. Један од њих, белгијски хемичар Паулин Лоуиет (1818-1850), умро је од ефеката ове супстанце.
Коначно, 1888. године проблем је ријешен. Француски хемичар Хенри Моиссан добио је раствор флуороводичне киселине (ХФ) у калијум флуориду (КХФ 2 ). Затим га охлади на -23 ° Ц и прође кроз њега електричну струју. Гас се појавио на једном крају апарата. Нови хемијски елемент се зове флуор, изведен из латинског имена флуор. Ријеч "флуор" из 1810. године предложио је Андре Ампере. Она је грчког порекла и значи "уништење".
Пхисицал пропертиес
Флуор је бледожути гас са густином од 1.695 г / л. То га чини око 1,3 пута гушћим од ваздуха. Флуор улази у течно стање на -188,13 ° Ц и чврсти на -219,61 ° Ц. Супстанца има јак специфичан мирис, сличан мирису хлора и озона, приметан чак иу врло малим количинама - до 20 делова на милијарду. Ово својство је веома корисно за оне који раде са флуор-гасом који се може открити и избјећи штетне ефекте када уђе у просторију.
Хемијска својства
Енергија везивања Ф2 је много нижа од енергије Цл2 или Бр2 и идентична је водоник пероксиду. Висока електронегативност узрокује дисоцијацију, високу реактивност и јаке хемијске везе између флуора и других атома. Лако улази у контакт са било којим другим елементом, осим хелијума, неона и аргона. Флуор реагује са већином једињења, често врло активно. На пример, када се помеша са водом, долази до експлозије. Из ових разлога, посебна пажња мора бити предузета у лабораторији.
Бити у природи
У слободном стању елемент флуор није пронађен. Најчешћи минерали који садрже флуор су флуорпар, флуорапатит и криолит. Апатит је комплексан минерал који садржи пре свега калцијум, фосфор и кисеоник, обично у комбинацији са флуором. Криолит је такође познат као гренландски спар, пошто је Гренланд једини комерцијални извор овог минерала. Углавном се састоји од натријум алуминијум флуорида На 3 АЛФ 6 .
Главни глобални произвођачи сировина за производњу флуора су Кина, Мексико, Монголија и Јужна Африка. Сједињене Државе су једном минирале малу количину флуорита, али је задњи рудник затворен 1995. године, а земља је почела увозити флуоридне руде.
Флуор је обилан у земљиној кори. Његов удио се процјењује на око 0,06%. То га чини 13-им најчешћим елементом у кори, што приближно одговара садржају мангана или баријума.
Шта је флуор-19?
Хемијски елемент има само један природни изотоп - 19 Ф. Изотопи представљају други облик елемента, који се разликује масеним бројем, што одговара броју протона и неутрона у језгру атома. Број протона одређује елемент, али број његових неутрона може бити различит. Поред тога, свака варијација је изотоп. Флуор-19 има велики гиромагнетски однос и изузетну осетљивост на магнетна поља. Пошто је ово једини стабилан изотоп, он се користи у магнетној резонанцији.
Познати су 17 радиоактивних изотопа флуора. Од њих је најстабилнија 18 Ф. Њихова језгра су подељена са полу-животом од 109,77 минута. 18 Ф се понекад користи за медицинска истраживања. Једном у телу, флуор се креће углавном до кости. Његово присуство може се открити зрачењем које емитира. Дијаграм зрачења омогућава одређивање стања коштаног ткива. Флуор-18 се понекад користи слично као и истраживање функције мозга.
Примање, одређивање, коришћење
Индустријска производња флуорида је базирана на Моиссан методи. Електрична струја од 8-12 В пролази кроз мешавину ХФ и КФ да би се формирале Х 2 и Ф 2 .
Флуор се одређује потенциометријом у раствору, тј. Мерењем електродног потенцијала. Електродна мембрана је направљена од монокристалног ЛаФ 3 допираног дифлуоридима племенитих метала.
У елементарном стању, флуор се користи релативно мало. Превише је активан за ово. Користи се у ракетном гориву, обезбеђује сагоревање, као што је кисеоник. Највише се тражи у одређеном стању. Флуориди су једињења флуора и метала. Примери су натријум флуорид (НаФ), калцијум (ЦаФ2) и коситар (СнФ2).
Заштита зуба
Флуор је део зубних пасти. Истраживања су показала да мала количина флуорида може помоћи у смањењу појаве каријеса. Они се таложе као формирање новог зубног материјала, што га чини јаким и отпорним на уништавање.
У неким градовима се у систем водоснабдијевања додаје флуор. Тиме се власти надају да ће побољшати здравље зубара. Највише од свега, млади људи чији зуби се још развијају имају користи од тога. Процес додавања флуорида у систем воде назива се флуоридација. Превише флуорида у води доводи до тамњења зуба и појаве трајних мрља.
Добро или лоше?
Неки се брину о дугорочном утицају флуорида у јавним водама на јавно здравље. Они указују да је флуор смртоносни отров и да његова једињења такође могу бити токсична. То је тачно, Ф 2 је веома опасно, али су својства једињења различита од њихових саставних елемената. Дакле, анксиозност је неутемељена.
Снажан карактеристичан мирис флуора омогућава детекцију његовог цурења и избегавање контакта са њим.
Флуориди су обично опасни само у великим дозама. Њихова концентрација у води је обично врло мала, само неколико ппм. Већина стручњака у области стоматологије и здравствене заштите сматра да је такав флуор користан и да не представља опасност за људско здравље.
Тефлон
Случајна открића играју велику улогу у научном истраживању. Примјер успјешне и врло профитабилне несреће може послужити као материјал тефлон - пластика, коју производи ДуПонт Цхемицал Цомпани. Постао је важан комерцијални производ, јер га се готово ништа не држи. Данас сватко има таву, чија је унутрашња површина прекривена овим материјалом, јер се храна не лијепи за вријеме кухања. Осим тога, тефлонским посудама није потребно биљно или животињско уље.
Тефлон је случајно откривен 1938. године од стране хемичара из ДуПонт-а, Роиа Плункетта (1911–1994), који је развијао хлорофлуороугљике (ЦФЦ). Хтео је да зна шта ће се десити ако смеша тетрафлуороетилен (ТФЕ) Ц 2 Ф 4 са перхлорном киселином. За експеримент је инсталирао опрему тако да гасовити ТПВ треба да улази у ХЦл резервоар. Али када је отворио вентил, ништа се није догодило. Плункетт је могао да баци брод, али није. Уместо тога, хемичар га је просекао и открио да је ТФЕ полимеризован у једну масу, тј. Хиљаде појединачних ТФЕ молекула комбинованих у један, назван политетрафлуоретилен (ПТФЕ).
Плункетт је изгребао настали бели прах и послао га ДуПонтовим научницима који су развијали вештачка влакна. Они су проучавали нови материјал и пронашли његове особине против лепљења. Ускоро је почео развој бројних апликација за нови материјал.
ДуПонт је 1945. године регистрирао заштитни знак Тефлон, а годину дана касније објавио је и своје прве производе. Од тада се на кухињским потрепштинама појавио нон-стицк премаз, тефлон се појавио у спрејевима за печење и као заштита за текстил и текстил.
Хлорофлуороугљеници
Елемент флуор је такође коришћен у производњи фреона. Хлорофлуороугљенике је крајем 1920-их открио амерички хемијски инжењер Тхомас Мидгли Јр. (1889-1944). Ова једињења поседују низ занимљивих својстава. Врло су стабилне и не пропадају када се користе у индустрији. Фреон се нашироко користи у системима климатизације и фрижидера, као средства за чишћење, у аеросолима и као део специјализованих полимера. Производња ЦФЦ-а је порасла са 1 хиљада тона 1935. године на више од 300 хиљада тона 1965. и 700 хиљада тона 1985. године.
Међутим, средином 1980-их. Истраживања су показала да ова једињења узрокују оштећење озонског омотача, који је на висини од 20 до 50 км изнад Земљине површине и важан за живот на нашој планети, јер га штити од штетног ултраљубичастог зрачења од сунца. То је довело до постепеног престанка производње и употребе у већини земаља свијета. Појавили су се нови, безбедни за Земљу материјали, који замењују ЦФЦ.
Заштита свих живих бића
ЦФЦ су некада биле популарне индустријске хемикалије јер их је тешко уништити. Дуго времена, ове супстанце се користе у клима уређајима и фрижидерима као агенс који преноси топлоту споља. Међутим, научници су схватили да ЦФЦ представљају опасност за озонски омотач јер се уништавају. Како је то могуће? Увек постоји могућност цурења расхладног средства из клима уређаја и фрижидера. ЦФЦ су гасови или течности које лако испаравају и подижу се у атмосферу. Они на крају стижу до озонског омотача.
На тој висини, под утицајем интензивног сунчевог зрачења, ЦФЦ се уништавају. Молекул који је стабилан на земљи губи овај квалитет на великој висини. Када се уништи, отпушта се атом хлора, који може реаговати са О3. Озон филтрира штетно зрачење сунца, узрокујући озбиљне опекотине од сунца и рак коже. Кисеоник није способан за то. Што је више ЦФЦ у атмосфери, то је више атома хлора. Што је више атома хлора, мање молекуле озона и више ултраљубичастог зрачења допиру до површине Земље, што негативно утиче на људско здравље.
До средине 1980-их, добијени су докази да ЦФЦ-и оштећују озонски омотач. То је убедило политичаре да забране даљу производњу и употребу хлорофлуороугљеника.
Утицај на људско здравље
Флуор је хемијски елемент који може бити веома опасан. Удисање у малим количинама изазива јаку иритацију респираторног система (нос, грло и плућа). У великим количинама то може довести до смрти. Највећа дозвољена доза флуорида је 1 део на милион делова ваздуха током 8 сати.