Flor, halojen grubuna ait bir metal olmayan kimyasal bir elementtir (sembol F, atom numarası 9). En aktif ve elektronegatif maddedir. Normal sıcaklık ve basınçta, flor molekülü F2 formülüne sahip uçuk sarı zehirli bir gazdır. Diğer halojenürler gibi moleküler flor çok tehlikelidir ve cilt ile temasında ciddi kimyasal yanıklara neden olur.
Kullan
Flor ve bileşikleri, farmasötikler, zirai kimyasallar, yakıtlar ve yağlayıcılar ve tekstil ürünleri dahil olmak üzere yaygın olarak kullanılmaktadır. Hidroflorik asit camı aşındırmak için kullanılırken flor plazması yarı iletkenler ve diğer malzemeleri üretmek için kullanılır. Diş macunu ve içme suyundaki düşük konsantrasyonlarda F iyonları diş çürüklerini önlemeye yardımcı olabilirken, bazı insektisitlerde daha yüksek konsantrasyonlar bulunur. Birçok genel anestezik hidroflorokarbon türevleridir. İzotop 18F tıbbi elde etmek için bir pozitron kaynağıdır.pozitron emisyon tomografi görüntüleme ve uranyum heksaflorür, uranyum izotoplarını ayırmak ve nükleer santraller için zenginleştirilmiş uranyum üretmek için kullanılır.
Keşif geçmişi
Flor bileşikleri içeren mineraller, bu kimyasal elementin izolasyonundan yıllar önce biliniyordu. Örneğin, kalsiyum florürden oluşan mineral fluorspar (veya florit), 1530'da George Agricola tarafından tanımlanmıştır. Bir metalin veya cevherin erime noktasını düşürmeye yardımcı olan ve istenen metalin saflaştırılmasına yardımcı olan bir madde olan akı olarak kullanılabileceğini fark etti. Bu nedenle flor, Latince adını fluere (“akmak”) kelimesinden almıştır.
1670'de, cam üfleyici Heinrich Schwanhard, asitle muamele edilmiş kalsiyum florürün (fluorspar) etkisiyle camın dağlandığını keşfetti. Carl Scheele ve Humphry Davy, Joseph-Louis Gay-Lussac, Antoine Lavoisier, Louis Thénard dahil olmak üzere daha sonraki birçok araştırmacı, CaF'nin konsantre sülfürik asit ile işlenmesiyle kolayca elde edilen hidroflorik asit (HF) ile deneyler yaptı.
Sonunda HF'nin daha önce bilinmeyen bir unsur içerdiği ortaya çıktı. Ancak aşırı reaktivitesi nedeniyle bu madde uzun yıllar izole edilememiştir. Bileşiklerden ayrılması sadece zor olmakla kalmaz, aynı zamanda diğer bileşenleriyle hemen reaksiyona girer. Elementel florin hidroflorik asitten izolasyonu son derece tehlikelidir ve erken girişimler birkaç bilim insanını kör etti ve öldürdü. Bu insanlar "şehitler" olarak tanındı.flor.”
Keşif ve üretim
Sonunda, 1886'da Fransız kimyager Henri Moissan, erimiş potasyum florürler ve hidroflorik asit karışımının elektrolizi yoluyla floru izole etmeyi başardı. Bunun için 1906 Nobel Kimya Ödülü'ne layık görüldü. Onun elektrolitik yaklaşımı, bu kimyasal elementin endüstriyel üretimi için bugün de kullanılmaya devam ediyor.
İlk büyük ölçekli flor üretimi İkinci Dünya Savaşı sırasında başladı. Manhattan Projesi'nin bir parçası olarak atom bombası oluşturma aşamalarından biri için gerekliydi. Uranyum heksaflorür (UF6) üretmek için flor kullanıldı, bu da iki izotopu 235U vebirbirinden ayırmak için kullanıldı. 238U. Bugün, nükleer enerji için zenginleştirilmiş uranyum üretmek için gaz halindeki UF6 gereklidir.
Florun en önemli özellikleri
Periyodik tabloda element, halojen adı verilen grup 17'nin (önceki grup 7A) en üstündedir. Diğer halojenler arasında klor, brom, iyot ve astatin bulunur. Ayrıca F, oksijen ve neon arasındaki ikinci periyottadır.
Saf flor, hacim litresi başına 20 nl konsantrasyonda bulunan, karakteristik keskin bir kokuya sahip aşındırıcı bir gazdır (kimyasal formül F2). Tüm elementlerin en reaktif ve elektronegatifi olarak, çoğu ile kolayca bileşik oluşturur. Flor, elemental formda bulunamayacak kadar reaktiftir ve bu tür özelliklere sahiptir. Silikon da dahil olmak üzere çoğu malzeme ile afinitesi cam kaplarda hazırlanamaz veya saklanamaz. Nemli havada su ile reaksiyona girerek eşit derecede tehlikeli hidroflorik asit oluşturur.
Flor, hidrojen ile etkileşir, düşük sıcaklıklarda ve karanlıkta bile patlar. Hidroflorik asit ve oksijen gazı oluşturmak için su ile şiddetli reaksiyona girer. İnce dağılmış metaller ve camlar da dahil olmak üzere çeşitli malzemeler, gaz halindeki flor jetinde parlak bir alevle yanar. Ayrıca bu kimyasal element, asil gazlar olan kripton, ksenon ve radon ile bileşikler oluşturur. Ancak nitrojen ve oksijen ile doğrudan reaksiyona girmez.
Florun aşırı aktivitesine rağmen, güvenli kullanım ve nakliye yöntemleri artık kullanılabilir hale geldi. Element çelik veya monel (nikel açısından zengin alaşım) kaplarda saklanabilir, çünkü bu malzemelerin yüzeyinde florürler oluşur ve bu da daha fazla reaksiyonu önler.
Florürler, florun bazı pozitif yüklü elementlerle birlikte negatif yüklü bir iyon (F-) olarak mevcut olduğu maddelerdir. Metalli flor bileşikleri en kararlı tuzlar arasındadır. Suda çözündüklerinde iyonlarına ayrılırlar. Florun diğer formları komplekslerdir, örneğin, [FeF4]- ve H2F+.
İzotoplar
Bu halojenin 14F ile 31F arasında değişen birçok izotopu vardır. Ancak florin izotopik bileşimi bunlardan sadece birini içerir,19F, kararlı olan tek nötron olduğu için 10 nötron içerir. Radyoaktif izotop 18F değerli bir pozitron kaynağıdır.
Biyolojik etki
Flor vücuttaki esas olarak kemiklerde ve dişlerde iyon şeklinde bulunur. Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Bilimler Akademisi Ulusal Araştırma Konseyi'ne göre, içme suyunun milyonda bir parçadan daha az bir konsantrasyonda florlanması çürük insidansını önemli ölçüde az altır. Öte yandan, aşırı florür birikimi, benekli dişlerde kendini gösteren florozise yol açabilir. Bu etki, genellikle bu kimyasal elementin içme suyundaki içeriğinin 10 ppm'lik bir konsantrasyonu aştığı alanlarda gözlenir.
Elementel flor ve florür tuzları zehirlidir ve çok dikkatli kullanılmalıdır. Cilt veya gözlerle temasından dikkatle kaçınılmalıdır. Deri ile reaksiyona girerek dokulara hızla nüfuz eden ve kemiklerdeki kalsiyum ile reaksiyona girerek kemiklere kalıcı olarak zarar veren hidroflorik asit üretir.
Çevresel flor
Florit mineralinin yıllık dünya üretimi yaklaşık 4 milyon tondur ve keşfedilen yatakların toplam kapasitesi 120 milyon ton civarındadır. Bu maden için ana madencilik alanları Meksika, Çin ve Batı Avrupa'dır.
Flor, yerkabuğunda doğal olarak oluşur ve burada kayalarda, kömürde ve kilde bulunur. Florürler, toprakların rüzgar erozyonu ile havaya salınır. Flor, yer kabuğunda en bol bulunan 13. kimyasal elementtir - içeriği950 ppm'ye eşittir. Topraklarda ortalama konsantrasyonu yaklaşık 330 ppm'dir. Hidrojen florür, endüstriyel yanma işlemlerinin bir sonucu olarak havaya salınabilir. Havada bulunan florürler sonunda yere veya suya düşer. Flor çok küçük parçacıklarla bağlandığında havada uzun süre kalabilir.
Atmosferde bu kimyasal elementin 0,6 milyarda biri tuz sisi ve organik klor bileşikleri şeklinde bulunur. Kentsel alanlarda, konsantrasyon milyarda 50 parçaya ulaşıyor.
Bağlantılar
Flor, çok çeşitli organik ve inorganik bileşikler oluşturan kimyasal bir elementtir. Kimyacılar hidrojen atomlarını onunla değiştirebilir, böylece birçok yeni madde yaratabilirler. Yüksek derecede reaktif halojen, soy gazlarla bileşikler oluşturur. 1962'de Neil Bartlett, ksenon heksafloroplatinatı (XePtF6) sentezledi. Kripton ve radon florürleri de elde edilmiştir. Başka bir bileşik, yalnızca aşırı düşük sıcaklıklarda kararlı olan argon florohidrittir.
Endüstriyel uygulamalar
Atomik ve moleküler durumunda flor, yarı iletkenlerin, düz panel ekranların ve mikroelektromekanik sistemlerin üretiminde plazma aşındırma için kullanılır. Hidroflorik asit, lambalarda ve diğer ürünlerde camı aşındırmak için kullanılır.
Bazı bileşikleri ile birlikte flor, farmasötikler, zirai kimyasallar, yakıtlar ve yağlayıcıların üretiminde önemli bir bileşendir.malzeme ve tekstil. Kimyasal element, sırayla klima ve soğutma sistemlerinde yaygın olarak kullanılan halojenli alkanlar (halonlar) üretmek için gereklidir. Daha sonra, kloroflorokarbonların bu tür kullanımı, üst atmosferdeki ozon tabakasının tahrip olmasına katkıda bulundukları için yasaklandı.
Sülfür heksaflorür, sera gazı olarak sınıflandırılan son derece inert, toksik olmayan bir gazdır. Flor olmadan Teflon gibi düşük sürtünmeli plastiklerin üretimi mümkün değildir. Birçok anestezik (örneğin sevofluran, desfluran ve izofluran) CFC türevleridir. Alüminyum elektrolizinde sodyum heksafloroalüminat (kriyolit) kullanılır.
NaF dahil olmak üzere florür bileşikleri, diş çürümesini önlemek için diş macunlarında kullanılır. Bu maddeler, suyun florlanmasını sağlamak için belediye su kaynaklarına eklenir, ancak insan sağlığı üzerindeki etkisi nedeniyle uygulama tartışmalı olarak kabul edilir. Daha yüksek konsantrasyonlarda, NaF, özellikle hamamböceği kontrolü için bir insektisit olarak kullanılır.
Geçmişte florürler metallerin ve cevherlerin erime noktalarını düşürmek ve akışkanlıklarını artırmak için kullanılıyordu. Flor, izotoplarını ayırmak için kullanılan uranyum heksaflorür üretiminde önemli bir bileşendir. 18F, 110 dakikalık bir yarı ömre sahip radyoaktif bir izotoptur, pozitron yayar ve genellikle tıbbi pozitron emisyon tomografisinde kullanılır.
Florun fiziksel özellikleri
Temel özellikleraşağıdaki gibi kimyasal element:
- Atomik kütle 18.9984032 g/mol.
- Elektronik yapılandırma 1s22s22p5.
- Oksidasyon durumu -1.
- Yoğunluk 1,7 g/L.
- Erime noktası 53.53 K.
- Kaynama Noktası 85.03 K.
- Isı kapasitesi 31,34 J/(K mol).
