Fluorine - ni nini? Tabia za fluorine - Elimu ya sekondari na shule 2024

2024 Mwandishi: Angel Austin | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-17 05:42

Fluorine ni kipengele cha kemikali (ishara F, nambari ya atomiki 9), isiyo ya metali ambayo iko katika kundi la halojeni. Ni dutu inayofanya kazi zaidi na elektroni. Katika halijoto ya kawaida na shinikizo, molekuli ya florini ni gesi yenye sumu ya manjano iliyokolea yenye fomula F₂. Sawa na halidi nyingine, florini ya molekuli ni hatari sana na husababisha michomo mikali ya kemikali inapogusana na ngozi.

Tumia

Fluorini na misombo yake hutumika sana, ikijumuisha kwa ajili ya utengenezaji wa dawa, kemikali za kilimo, nishati na vilainishi na nguo. Asidi ya Hydrofluoric hutumiwa kuweka glasi, wakati plasma ya florini hutumika kutengeneza semiconductors na vifaa vingine. Viwango vya chini vya ioni F katika dawa ya meno na maji ya kunywa vinaweza kusaidia kuzuia caries, wakati viwango vya juu hupatikana katika baadhi ya dawa. Dawa nyingi za anesthetics za jumla ni derivatives ya hydrofluorocarbon. Isotopu ¹⁸F ni chanzo cha positroni kwa ajili ya kupata matibabu.upigaji picha wa tomografia ya positron, na hexafluoride ya urani hutumika kutenganisha isotopu za urani na kutoa urani iliyorutubishwa kwa ajili ya mitambo ya nyuklia.

Historia ya uvumbuzi

Madini yenye misombo ya florini yalijulikana miaka mingi kabla ya kutengwa kwa kipengele hiki cha kemikali. Kwa mfano, madini ya fluorspar (au fluorite), yenye floridi ya kalsiamu, ilielezwa mwaka wa 1530 na George Agricola. Aligundua kwamba inaweza kutumika kama kibadilishaji, dutu ambayo husaidia kupunguza kiwango cha kuyeyuka cha chuma au madini na kusaidia kusafisha chuma kinachohitajika. Kwa hiyo, fluorine ilipata jina lake la Kilatini kutoka kwa neno fluere (“to flow”).

Mnamo 1670, kipulizia kioo Heinrich Schwanhard aligundua kuwa glasi iliwekwa na kitendo cha floridi ya kalsiamu (fluorspar) iliyotiwa asidi. Carl Scheele na watafiti wengi wa baadaye, wakiwemo Humphry Davy, Joseph-Louis Gay-Lussac, Antoine Lavoisier, Louis Thénard, walifanya majaribio ya asidi hidrofloriki (HF), ambayo ilipatikana kwa urahisi kwa kutibu CaF na asidi ya sulfuriki iliyokolea.

Mwishowe, ilionekana wazi kuwa HF ina kipengele kisichojulikana hapo awali. Hata hivyo, kutokana na reactivity yake nyingi, dutu hii haikuweza kutengwa kwa miaka mingi. Si vigumu tu kutenganisha na misombo, lakini mara moja humenyuka na vipengele vyao vingine. Kutengwa kwa florini ya msingi kutoka kwa asidi ya hydrofluoric ni hatari sana, na majaribio ya mapema yalipofusha na kuwaua wanasayansi kadhaa. Watu hawa walijulikana kama "mashahidifluorine."

Ugunduzi na uzalishaji

Mwishowe, mnamo 1886, mwanakemia Mfaransa Henri Moissan aliweza kutenga florini kwa electrolysis ya mchanganyiko wa floridi ya potasiamu iliyoyeyuka na asidi hidrofloriki. Kwa hili alitunukiwa Tuzo ya Nobel ya Kemia mwaka wa 1906. Mbinu yake ya kielektroniki inaendelea kutumika leo kwa utengenezaji wa kipengee hiki cha kemikali katika viwanda.

Uzalishaji mkubwa wa kwanza wa fluorine ulianza wakati wa Vita vya Kidunia vya pili. Ilihitajika kwa moja ya hatua za kuunda bomu la atomiki kama sehemu ya Mradi wa Manhattan. Fluorine ilitumika kutengeneza uranium hexafluoride (UF₆), ambayo nayo ilitumika kutenganisha isotopu mbili ²³⁵U nakutoka kwa kila mmoja. 238^{U. Leo, UF}6 _{ya gesi inahitajika ili kuzalisha urani iliyorutubishwa kwa ajili ya nishati ya nyuklia.}

Sifa muhimu zaidi za florini

Katika jedwali la mara kwa mara, kipengele kiko juu ya kikundi cha 17 (zamani kikundi 7A), kinachoitwa halojeni. Halojeni nyingine ni pamoja na klorini, bromini, iodini na astatine. Aidha, F iko katika kipindi cha pili kati ya oksijeni na neon.

Flourini safi ni gesi babuzi (fomula ya kemikali F₂) yenye harufu maalum inayopatikana katika mkusanyiko wa nl 20 kwa lita moja ya ujazo. Kama kipengele tendaji zaidi na cha elektroni kati ya vipengele vyote, huunda misombo kwa urahisi na nyingi zao. Fluorine inatumika sana kuwepo katika umbo la msingi na ina vilemshikamano na nyenzo nyingi, pamoja na silicon, ambayo haiwezi kutayarishwa au kuhifadhiwa kwenye vyombo vya glasi. Katika hewa yenye unyevunyevu, humenyuka pamoja na maji kutengeneza asidi hidrofloriki hatari vile vile.

Fluorini, ikishirikiana na hidrojeni, hulipuka hata katika halijoto ya chini na gizani. Humenyuka kwa ukali sana pamoja na maji kutengeneza asidi hidrofloriki na gesi ya oksijeni. Nyenzo mbalimbali, ikiwa ni pamoja na metali na glasi zilizotawanywa vizuri, huwaka kwa moto mkali katika ndege ya fluorine ya gesi. Kwa kuongezea, kipengele hiki cha kemikali huunda misombo na gesi bora krypton, xenon na radon. Hata hivyo, haifanyi kazi moja kwa moja na nitrojeni na oksijeni.

Licha ya shughuli nyingi za florini, mbinu za utunzaji na usafirishaji wake kwa usalama sasa zinapatikana. Kipengele hiki kinaweza kuhifadhiwa katika vyombo vya chuma au moneli (aloi ya nikeli), jinsi floridi inavyoundwa kwenye uso wa nyenzo hizi, ambayo huzuia athari zaidi.

Fluoridi ni dutu ambamo florini imo kama ioni yenye chaji hasi (F^-) pamoja na baadhi ya vipengele vilivyo na chaji chanya. Misombo ya florini yenye metali ni kati ya chumvi imara zaidi. Wakati kufutwa katika maji, hugawanywa katika ions. Aina zingine za florini ni changamano, kwa mfano, [FeF₄^-, na H₂F+.

Isotopu

Kuna isotopu nyingi za halojeni hii, kuanzia ¹⁴F hadi ³¹F. Lakini muundo wa isotopiki wa fluorine ni pamoja na moja tu yao,¹⁹F, ambayo ina nyutroni 10, kwa kuwa ndiyo pekee iliyo dhabiti. Isotopu ya mionzi ¹⁸F ni chanzo muhimu cha positroni.

Athari za kibiolojia

Fluorine mwilini hupatikana zaidi kwenye mifupa na meno ikiwa katika umbo la ayoni. Fluoridation ya maji ya kunywa katika mkusanyiko wa chini ya sehemu moja kwa milioni hupunguza kwa kiasi kikubwa matukio ya caries - kulingana na Baraza la Taifa la Utafiti wa Chuo cha Taifa cha Sayansi cha Marekani. Kwa upande mwingine, mkusanyiko mkubwa wa fluoride unaweza kusababisha fluorosis, ambayo inajidhihirisha katika meno ya mottled. Athari hii huzingatiwa katika maeneo ambapo maudhui ya kipengele hiki cha kemikali katika maji ya kunywa yanazidi mkusanyiko wa 10 ppm.

Chumvi ya florini asilia na floridi ni sumu na inapaswa kushughulikiwa kwa uangalifu mkubwa. Kuwasiliana na ngozi au macho inapaswa kuepukwa kwa uangalifu. Mwitikio wa ngozi hutokeza asidi hidrofloriki, ambayo hupenya kwa haraka tishu na kumenyuka pamoja na kalsiamu kwenye mifupa, na kuiharibu kabisa.

florini ya mazingira

Uzalishaji wa madini ya fluorite duniani kwa mwaka ni takriban tani milioni 4, na uwezo wa jumla wa amana zilizochunguzwa ni ndani ya tani milioni 120. Maeneo makuu ya uchimbaji wa madini haya ni Mexico, Uchina na Ulaya Magharibi.

Fluorine hutokea kiasili kwenye ukoko wa dunia, ambapo inaweza kupatikana katika miamba, makaa ya mawe na udongo. Fluoridi hutolewa angani na mmomonyoko wa udongo wa upepo. Fluorine ni kipengele cha 13 cha kemikali kwa wingi zaidi katika ukoko wa dunia - maudhui yakesawa na 950 ppm. Katika udongo, mkusanyiko wake wa wastani ni kuhusu 330 ppm. Fluoridi ya hidrojeni inaweza kutolewa hewani kama matokeo ya michakato ya mwako wa viwandani. Fluoridi zilizo angani huishia kuanguka chini au ndani ya maji. Wakati viunga vya florini na chembe ndogo sana, vinaweza kubaki hewani kwa muda mrefu.

Katika angahewa, 0.6 bilioni ya kipengele hiki cha kemikali iko katika umbo la ukungu wa chumvi na misombo ya klorini hai. Katika maeneo ya mijini, mkusanyiko hufikia sehemu 50 kwa bilioni.

Miunganisho

Fluorine ni kipengele cha kemikali ambacho huunda anuwai nyingi za kikaboni na isokaboni. Wanakemia wanaweza kuchukua nafasi ya atomi za hidrojeni nayo, na hivyo kuunda vitu vingi vipya. Halojeni tendaji sana huunda misombo na gesi nzuri. Mnamo 1962, Neil Bartlett alitengeneza xenon hexafluoroplatinate (XePtF6). Kriptoni na fluoride za radon pia zimepatikana. Mchanganyiko mwingine ni argon fluorohydride, ambayo ni dhabiti katika halijoto ya chini sana.

maombi ya viwanda

Katika hali yake ya atomiki na molekuli, florini hutumika kwa uwekaji wa plasma katika utengenezaji wa semiconductors, vionyesho vya paneli bapa na mifumo midogo ya kielektroniki. Asidi ya Hydrofluoric hutumika kuwasha glasi kwenye taa na bidhaa zingine.

Pamoja na baadhi ya misombo yake, fluorine ni sehemu muhimu katika utengenezaji wa dawa, kemikali za kilimo, nishati na vilainishi.vifaa na nguo. Kipengele cha kemikali kinahitajika ili kuzalisha alkanes halogenated (haloni), ambayo, kwa upande wake, ilitumiwa sana katika mifumo ya hali ya hewa na friji. Baadaye, matumizi hayo ya klorofluorocarbons yalipigwa marufuku kwa sababu yanachangia uharibifu wa tabaka la ozoni katika anga ya juu.

Sulfur hexafluoride ni gesi ajizi, isiyo na sumu ambayo huainishwa kama gesi chafu. Bila florini, utengenezaji wa plastiki za msuguano mdogo kama vile Teflon hauwezekani. Dawa nyingi za ganzi (km sevoflurane, desflurane na isoflurane) ni derivatives za CFC. Sodiamu hexafluoroaluminate (cryolite) hutumika katika electrolysis ya alumini.

Michanganyiko ya Fluoride, ikijumuisha NaF, hutumika katika dawa za meno ili kuzuia kuoza. Dutu hizi huongezwa kwa maji ya manispaa ili kutoa fluoridation ya maji, hata hivyo tabia hiyo inachukuliwa kuwa ya utata kutokana na athari kwa afya ya binadamu. Katika viwango vya juu, NAF hutumika kama dawa ya kuua wadudu, hasa kwa udhibiti wa mende.

Hapo awali, floridi zilitumiwa kupunguza kiwango cha kuyeyuka cha metali na ore na kuongeza umajimaji wao. Fluorine ni sehemu muhimu katika uzalishaji wa uranium hexafluoride, ambayo hutumiwa kutenganisha isotopu zake. ¹⁸F, isotopu ya mionzi yenye nusu ya maisha ya dakika 110, hutoa positroni na mara nyingi hutumika katika matibabu ya tomografia ya positron.