ФТОР ( F ) ЭЛЕМЕНТІ

Презентация қосу

ФТОР
(F)
ЭЛЕМЕНТІ

Орындаған: Муса А. ВС 106 тобы
Тексерген: Ахатова З.С.
ФТОР
Фторды алғаш рет 1886 жылы А.Муассон алған.
Грек тілінен алынған
«фторос»-бүлдіргіш деген сөзді білдіреді.1810 ж.
А.Ампер, балқытқыш қышқыл, тұз қышқылына
ұқсас екенін байқап, хлорға ұқсас элемент бар
екенін сеніммен айтқан, ол оны басында флюорий
деп атаған (CaF2 далалық шпат,одан балқытқыш
қышқылды алған флюорит деп аталады, бұл
минерал бытыраңқы боп келеді, оны көбіне
металлургияда шлакты жағу үшін
қолданған).1816 ж. А.Ампер болжамдағы
элементті фтор деп атады. Бұл атау біздің
әдебиетімізде сақталған, бірақ батыс елдерінің
көбі фторды флюор деп атайды.
Фтордың алынуы

Фторды бос күйінде алу, химиялық элементтерді алудағы
қиыншылықтың ірісі болды, бұл элемент қосылысы ерекше
берік болғандықтан оны жайырақ алды. А.Муассон сұйық
фторсутекті -55ºС электролизге ұшыратып, ерекше
химиялық активтілікке ие ашық-сары фтор газын алды,
Фтордың ағынында күкірт, көмір, қағаз, ағаш жанып кетті;
сутегі ерекше әсер етті - реакция тіпті (- 220ºС)
температурада қопарылыс бере жүрді. Фторды алу үшін
оңай балқитын калий бифторидін KHF 2 240ºС
температурада электролизге ұшыратады. Электролизер
қызыл мыстан жасалған ыдыс: катод мысты, анод графитті.
Металдың бетіндегі мыс фториді қабаты оны фтордың
бүлдіргіш әсерінен қорғайды. Электролиздің жүру
барысында және сутекті болып алу кезінде қиын балқитын
фторид түзіледі және электролиздегі температураны
жоғарлатуға тура келеді. Фторды арнайы болаттан
жасалған баллондарда сақтайды.
Фтордың физикалық және
химиялық қасиеттері
Фтор - әлсіз-сары түсті газтәрізді зат. Фтордың сипатты
ерекшелігі болып оның атом массасы 19 тең бір ғана
изотобының болуы табылады. Атом массасы 17,18,20
болатын изотоптар жасанды жолмен алынған, жартылай
ыдырау периоды сәйкесінше 66 сек,107 мин және 12
сек..Тұрақсыз изотоптар ыдырайды.
Және де өз электронын тартып алумен байланысты өзгеру
болуы мүмкін. Электрон К-қабатынан тартылады.
Фтордың жоғары активтілігі және токсикалығы оның
техникада қолданылуын тежеді. Қазіргі кезде фтормен
жұмыс жасау кезіндегі туындаған қиыншылықтар артта
қалды және оның қосылыстары қарқынды зерттелуде (кен
көлемді анықтамалар бар, фтор химиясының сұрақтарын
қамтитын шолу
томы жыл сайын шығады, әртүрлі мақалалар
жарияланады).
Фтор химия және техникада күтпеген перспективаларды
ашқан, ерекше қызықты және көпуәделі зат болып
шықты. Фтор атомына жоғары иондану потенциалы мәні
(17,42 эв ) тән. Фтордың оң зарядты ионын тіпті алуға
болмайды. Бұл галоген - типті бейметалл - оның ішкі
электрон бұлтын сегізге дейін толтыратын бір
электронды қосып алу ерекшелігімен сипатталады. Фтор
молекуласының активтілігі фтор мен хлорды салыстыру
нәтижесінде алынған мәліметтерден өте жоғары болып
шықты. Бірақ фтордың жоғары активтілігі туралы ортақ
ой жоқ. Болжамдар бойынша, бұл құбылыс F 2
молекуласының диссоциациясының салыстырмалы
аздаған энергиясымен тек 158,34 кДж/моль байланысты,
ал төмен энергиялы диссоциацияны фтор атомының
түзілуі кезінде қатыспайтын электрондардың екеуара
тебілуімен түсіндіреді.
Фтор атомында тебілу ерекше сипатқа ие,
өйткені оның молекуласының атомдар арасындағы
байланыс ұзындығы аз. Басқаша көзқарас, фтор мен
хлордың электрон деңгейлер санының әртүрлілігіне
негізделген. Хлор молекуласында екі қосымша
байланыстың түзілуі болжалған: 27 сызбада
көрсетілгендей, 3p және 3d. Әр атомның жұптаспаған 3p
электронымен негізделген ковалентті байланыстан басқа,
молекулада 3p жұптың вакантты 3d-деңгейге өтуі
нәтижесінде екі байланыс түзіледі. Фтор молекуласында
мұндай қосымша байланыстар жоқ (фторда d- орбиталь
жоқ), сондықтан оның молекуласының беріктігі әлсіз.
Фтордың химиялық активтілігіне үлкен әсер ететін фактор
болып, фтор атомы және реакция кезіндегі жұбы атомы
немесе молекуласы арасындағы
реакцияның белгілі энергетикалық эффектісі табылады.
Фтор атомы,
электронды қосып алып, көп энергия бөледі, көптеген жағдайда
оның басқа заттармен реакциясы күшті экзотермиялы. Фтордың
көптеген элементтермен қосылыстары қалыпты жағдайда
(изобаралы потенциалдың стандарты мағынасына сәйкес келетін
1 атм және 25ºС,) термодинамикалы тұрақты. Фтордың тұрақсыз
қосылысы болып оның оксиді F2O саналады, изобаралық
потенциалы +9,7 тең; сондықтан фтор оттегімен тікелей қосыла
алмайды. Басқа металдармен және бейметалдармен байланыс
энергиясының мөлшері кестеде көрсетілген
Фтор Байланыс Фтор атомымен Байланыс
атомымен энергиясы (×4,18 байланысатын энергиясы
байланысаты кдж∕моль) атом (×4,18
н атом кдж∕моль)

Алюминий 41 Литий 145
Бор 104 Натрий 115
Бериллий 92 Азот 68,8
Көміртегі 107 Оттегі 58,6
Кальций 72,6 Рубидий 124
Хлор 86,4 Кремний 143
Цезий 124 Қалайы 76
Мыс 69 Стронций 62
Сутегі 145 Теллур 108
Калий 129 Фтор 37,8
Фтордың сутегімен байланыс энергиясы үлкен мәнге ие
болуы көңіл
аудартады; энергия мөлшерінің шамасы бойынша екінші
орнында сілтілік металлдар тұр, одан кейін екінші топ
металлдары және ауыр металдар. Фтор- кремний
байланыс энергиясы ерекше үлкен; кремний тотығына HF
әсер етіп төртфторлы кремнийді жеңіл алуға болады. Бұл
реакцияда кремниймен мықты төрт байланыс түзу үшін,
фтор сутегінен ажырайды. Сонымен қатар, фтор- оттегі,
фтор-стронций, байланыс энергиясына жақын фтор-барий,
фтор-мыс байланыс энергиясы мәніне мән беру керек.
Фтормен қосылыста оттегі металл сияқты қасиет
көрсетеді. Фтордың электронға жақындығы хлорға
қарағанда аз, бірақ бромдыкінен көп, және 350,7 кдж/г-
атом тең. Фтордың стандартты тотығу-тотықсыздану
потенциалы өте жоғары (+2,85
В). Фтор - күшті тотықтырғыш, оттегі атомынан
электронды тарта алады, бірақ оның оттегіге жақындығы
өте аз
. Фтор ионы Fˉ өлшемі бойынша оттегі Оˉ² ионына тең;
сондықтан екі ионда бір-біріне ұқсас қосылыстар
түзеді. Ион типті фторидтер (мысалы, натрий фториді)
және оксидтер (мысалы, кальций тотығы) арасында
құрылым кристалды торға ұқсастығы байқалады.
Кейбір қасиеттерінің қатары бойынша металл
фторидтерінің қасиеттері хлоридтер мен
бромидтерден ерекшеленеді. Күміс фториді суда
ерігіш, ал бұл металдың бромидтері мен фторидтері
мүлдем ерімейді. Фтор атомының тіпті фтор түзетін
ковалентті байланыста да, электронды қосып алуға
тырысуы оның қосылысының ионды сипатын қамтиды,
ионды күйдің белгілі үлесі бар. Ауыр металдар
фторидтері ұшқыш. Уранның гексофториді UF 6 56,5ºС
қайнайды. Бұл қасиет уран изотоптарын бөлу әдісін
енгізуге негіз болды.
Фтор бірден үлкен валенттілік көрсете алмайды; үш
жұптаспаған электронға ие болу үшін, фтор
атомының қозуы үшін, оның 2p-электронының біреуін
3s-орбитальға ауыстыру керек. Фторда d-орбиталь
болмағандықтан,
басқа мүмкіндік жоқ. Бірақ бас квант санының
өзгеруімен байланысты ауысу, практика жүзінде
ешқандай реакцияда жүзеге аспайтын ,көп мөлшерде
энергия жұмсауды қажет етеді: 1s²2s²2p 5 →1s²2s²2p 4
3s, Фтор және суға тән реакциялар, оттегінің
бөлінуімен жүреді (әлсіз
озондалған):
F 2 +H 2 O↔H 2 F 2 +O
2O→O 2
3O→O 3
Кремний тотығымен реакция ұқсас түрде жүреді: SiO 2 +2F
2 =SiF 4 +O 2
Қосылыстардан басқа галогендерді ығыстырып,фтор
олармен
әрекеттеседі, осы кезде иодидтер тіпті жалындайды,
мысалы:
NaI+ F 2 =NaF+IF Азот қышқылына әсер етіп, фтор одан
сутегін ығыстырады: 2HNO3 + 2F 2 =2FNO 3 +H 2 F 2 Азот
триоксифториді FNO 3 күшті тотықтырғыш саналады. Фтор
сутегімен қарқынды әрекеттеседі. Фторсутек қоспасын
жаққандағы жалын 4000ºС-дан жоғары температураға ие.
Реакция өнімі сутегі фториді немесе фторсутек газы болып
табылады. Әдетте оны әлсіз қыздыру арқылы кальций
фторидіне (минерал балқытқыш шпат) күкірт қышқылымен
әсер ету
арқылы алады: CaF 2 +H 2 SO 4 =CaSO 4 +H 2 F 2
Фторсутегінің химиялық және физикалық қасиеттері
хлорсутекке ұқсас жағынан, бірақта жеке ерекшеліктерге
ие. Фторсутегі сұйық күйде су молекуласы арасындағы
байланыстардан неғұрлым берік сутегі байланыстармен
байланысқан ассоциацияланған молекулалардан тұрады.
Бұл формула, протон бір фтор атомымен берік ковалентті байланыспен,
ал басқасымен беріктігі азырақ сутегі байланысымен байланысқанын
көрсетеді. HF мономерлік молекулалары газтәрізді күйде болады және
тек жоғары температурада. Газтәрізді сутек фторидінде әртүрлі
құрамды полимерлі молекулалар болатыны туралы мәліметтер бар;
әсіресе циклді құрылысқа ие 6 6 H F димерлі және гексамерлі
молекулалар көп.
Қатты сутегі фториді ұзын зигзагтәрізді полимерлі тізбектен құрылған.
Сутегі фториді молекуласының асссоциациясы +19,54ºС салыстырмалы
жоғары температурада көрінеді. Сутегі фторидінің бұл қасиеті қайнау
температуралары 0-ден кіші галогендердің сутекті қосылыстарының
қатарынан ерекшелейді. Осы ерекшеліктен сутегі фторидінің сумен
ұқсастығын көрмеу мүмкін емес, сонымен қатар жетінші топтың
элементтерінің гидридтерімен салыстырғанда жоғары қайнау
температурасына ие. Бұл гидридтердің өзіндік түзілу себебі кішкене
атомдардан (су молекуласының ассоциациясында оттегі атомының р-
электрондары да маңызды роль атқарады) түзілген гидридтер
жағдайында
ерекше көрінетін сутектік байланыс әсері болып табылады .
Сұйық (HF)n диэлектрлік өткізгіштігі (83,3) судың бұл
шама мөлшерінен
жоғары. Осы қасиетке байланысты фторсутек әртүрлі
бейорганикалық
қосылыстарды жақсы ерітеді және тұзтәрізді
қосылыстардың электролиттік
диссоциациасына әсер етеді. Сутегі фториді
молекулалары дипольдік моментке ие, ол 1,9 тең. Бұл
олардың полярлықтарын көрсетеді. Сұйық сутегі
фториді әлсіз диссоциацияланған; оның аздаған
электр өткізгіштігі (1,6·10ˉ 6 смˉ1 ·смˉ1 ) диссоциация
процесіне негізделген және келесі теңдікке әкеледі:
H 2 F 2 =H 2 F + Fˉ,Fˉ+HF=HF 2 ˉ
Бірінші реакцияның тепе-теңдік константа шамасы 10ˉ
10 тең. HF2
ионын түзуге қабілеттілігі жоғары, тіпті
сұйық сутегі фторидіндегі көміртегі осы ион түзілуде
протонның органикалық молекулаға өтуіне
байланысты электролиттер болып табылады:
H 2 F 2 +C 6 H12 O 6 =(C 6 H12 O 6 ·H ) + HF2
Сутегі
фториді теріс зарядты Fˉ ионын түзе отырып протон бере
алады. Мұндай реакциялар протондардың күшті
акцепторларының қатысында өтеді: мысалы, бензол,
сұйық сутегі фторидімен әрекеттесе отырып C 6 H 7 және
фтор
ионын Fˉ түзеді, ал азот қышқылы H 2 NO 3 және Fˉ ионың
түзеді. Сұйық сутегі фторидінде аммоний және
бірвалентті металдардың сульфаттары, нитраттары,
фторидтері, таллий фторидінен басқа ауыр металдар
тұздары ериді. Тұздар және қышқылдар ерітінділері сұйық
фторидте электрөткізгіш қасиетке ие. Электролиттік
диссоциация процесі HF2 ионын түзу процесіне жауап
береді, мысалы:
KNO 3 +H 2 F 2 ↔HNO 3 +K +HF2 ,
HNO 3 +2H 2 F 2 ↔H 2 O +NO2 +2HF2
Сұйық сутек фториді гигроскопиялық және қағазды
күлдейтін қасиетке
ие. Сутегі фториді суда жылу бөле ериді; 38,3%
фторид бар қоспа 112ºС температурада құрамы
өзгеріссіз айдалады. Фторсутектің сулы ерітіндісі
балқытқыш немесе фторлы сутекті қышқыл деп
аталады. Ол әртүрлі аниондар түзе
диссоциацияланады: Сұйытылған ерітіндіде
балқытқыш қышқылы әлсіз болады; себебі,
диссоциация дәрежесі үлкен емес. Теріс F¯ ионның
гидратация энергиясы жоғары (23,94 кдж/моль). Бұл
фактор диссоциацияны жеңілдетеді, бірақ ол тепе-
теңдікті ығыстыруға әсер етпейді. Сутегі фторидінен
суға протонның өтуі күрделі аниондардың түзілуіне
әкеледі.
Фтордың табиғатта таралуы.
Биологиялық қызметі
Басқа галогендерге қарағанда фтор
табиғатта кең таралған. Жер
қыртысында ол 0,065%, мұхит суында
0,0001% жуық кездеседі. Табиғатта фтор
ионы әрқашан металдармен байланысқан:
балқытқыш шпаты, фторапатит, криолит
және т.б. фторқосылысты минералдар белгілі.
Топырақта фтордың артық мөлшері болғанда
өсімдіктердің ерекше формасы пайда болады.
0,01% мөлшерінде фтор тіс және сүйек эмалі
құрамында болады. Ауыз суында фтордың
болу мөлшерінің өзгеруі, тістің әртүрлі
ауруларына әкеледі

Ұқсас жұмыстар

Элементтерді жүйеге келтіру мәселесін орыстың ұлы

Фтор

Химиялық элеметтер анықтама

Фторды бос күйінде алғаш француз химигі

Галогендердің жалпы сипаттамасы

Тістің флюорозы

Хлордың қасиеттері

VIIA топша элементтері. Галогендер

Мыс элементі

Металдар (презентация)

Пәндер