Fluorine - ምንድን ነው? የፍሎራይን ባህሪያት

2024 ደራሲ ደራሲ: Angel Austin | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2023-12-17 05:15

Fluorine ኬሚካላዊ ንጥረ ነገር ነው (ምልክት F፣ አቶሚክ ቁጥር 9)፣ የhalogens ቡድን አባል የሆነ ብረት ያልሆነ። በጣም ንቁ እና ኤሌክትሮኔክቲቭ ንጥረ ነገር ነው. በተለመደው የሙቀት መጠን እና ግፊት የፍሎራይን ሞለኪውል ፈዛዛ ቢጫ መርዛማ ጋዝ ሲሆን ቀመር F₂። ልክ እንደሌሎች ሃሎይድስ፣ ሞለኪውላር ፍሎራይን በጣም አደገኛ እና ከቆዳ ጋር ንክኪ ላይ ከፍተኛ የሆነ የኬሚካል ቃጠሎ ያስከትላል።

ተጠቀም

ፍሎራይን እና ውህዶቹ ለፋርማሲዩቲካል፣ ለግብርና ኬሚካሎች፣ ለነዳጅ እና ቅባቶች እና ጨርቃጨርቅ ምርቶችን ጨምሮ በስፋት ጥቅም ላይ ይውላሉ። ሃይድሮፍሎሪክ አሲድ ብርጭቆን ለመቅረጽ ጥቅም ላይ ይውላል, የፍሎራይን ፕላዝማ ሴሚኮንዳክተሮችን እና ሌሎች ቁሳቁሶችን ለማምረት ያገለግላል. በጥርስ ሳሙና እና በመጠጥ ውሃ ውስጥ ያለው አነስተኛ መጠን ያለው F ions የጥርስ መበስበስን ለመከላከል ይረዳል ፣ ነገር ግን ከፍተኛ መጠን ያለው በአንዳንድ ፀረ-ተባይ መድኃኒቶች ውስጥ ይገኛል። ብዙ አጠቃላይ ማደንዘዣዎች የሃይድሮ ፍሎሮካርቦን ተዋጽኦዎች ናቸው። ኢሶቶፕ ¹⁸F የህክምና ለማግኘት የፖሲትሮን ምንጭ ነው።ፖዚትሮን ልቀት ቲሞግራፊ ኢሜጂንግ፣ እና ዩራኒየም ሄክፋሉራይድ የዩራኒየም ኢሶቶፖችን ለመለየት እና የበለፀገ ዩራኒየምን ለኑክሌር ኃይል ማመንጫዎች ለማምረት ያገለግላል።

የግኝት ታሪክ

የፍሎራይን ውህዶችን የያዙ ማዕድናት ይህ ኬሚካላዊ ንጥረ ነገር ከመገለሉ ከብዙ አመታት በፊት ይታወቃሉ። ለምሳሌ, የካልሲየም ፍሎራይድ (የካልሲየም ፍሎራይድ) የያዘው ማዕድን ፍሎራይት (ወይም ፍሎራይት) በ 1530 በጆርጅ አግሪኮላ ተገልጿል. ብረትን ወይም ማዕድን የማቅለጫ ነጥብን በመቀነስ የሚፈለገውን ብረት ለማጥራት የሚረዳ ንጥረ ነገር እንደ ፈሳሽነት እንደሚያገለግል ተመልክቷል። ስለዚህም ፍሎራይን የላቲን ስሙን ያገኘው ፍሉዌር ("toflow") ከሚለው ቃል ነው።

በ1670 የብርጭቆ ነፋሻ ሃይንሪች ሽዋንሃርድ መስታወት በአሲድ ታክሞ በካልሲየም ፍሎራይድ (ፍሎርስፓር) ተቀርጾ እንደነበር አወቀ። ካርል ሼል እና ብዙ በኋላ ተመራማሪዎች፣ ሃምፍሪ ዴቪ፣ ጆሴፍ-ሉዊስ ጌይ-ሉሳክ፣ አንትዋን ላቮይሲየር፣ ሉዊስ ታናርድ፣ ሃይድሮፍሎሪክ አሲድ (HF) ሞክረዋል፣ ይህም በቀላሉ CaFን በተከማቸ ሰልፈሪክ አሲድ በማከም የተገኘ ነው።

በመጨረሻ፣ ኤችኤፍ ከዚህ ቀደም የማይታወቅ አካል እንደያዘ ግልጽ ሆነ። ነገር ግን, ከመጠን በላይ ምላሽ በመስጠት ምክንያት, ይህ ንጥረ ነገር ለብዙ አመታት ሊገለል አይችልም. ከውህዶች ለመለየት አስቸጋሪ ብቻ አይደለም, ነገር ግን ወዲያውኑ ከሌሎች አካላት ጋር ምላሽ ይሰጣል. ኤለመንታል ፍሎራይን ከሃይድሮ ፍሎራይክ አሲድ መነጠል እጅግ በጣም አደገኛ ነው፣ እና ቀደምት ሙከራዎች በርካታ ሳይንቲስቶችን አሳውረው ገድለዋል። እነዚህ ሰዎች “ሰማዕታት” በመባል ይታወቃሉፍሎራይን።”

ግኝት እና ምርት

በመጨረሻም በ1886 ፈረንሳዊው ኬሚስት ሄንሪ ሞይሳን በኤሌክትሮላይዝስ ቀልጠው የፖታስየም ፍሎራይድ እና የሃይድሮ ፍሎራይድ ድብልቅ ፍሎራይንን መነጠል ችለዋል። ለዚህም የ1906 የኖቤል ሽልማት በኬሚስትሪ ተሸልሟል። የኤሌክትሮላይቲክ አገባቡ ዛሬም ለዚህ ኬሚካል ንጥረ ነገር ኢንዱስትሪያል ምርት ጥቅም ላይ መዋሉን ቀጥሏል።

የመጀመሪያው መጠነ ሰፊ የፍሎራይን ምርት የጀመረው በሁለተኛው የዓለም ጦርነት ወቅት ነው። እንደ የማንሃተን ፕሮጀክት አካል የአቶሚክ ቦምብ ለመፍጠር አንዱ ደረጃዎች ይፈለጋል። ፍሎራይን ዩራኒየም ሄክፋሉራይድ (UF₆) ለማምረት ያገለግል ነበር፣ እሱም በተራው ደግሞ ሁለቱን isotopes ²³⁵U እና ን እርስ በእርስ ለመለየት ጥቅም ላይ ውሏል። 238^{U። ዛሬ ለኒውክሌር ሃይል የበለፀገ ዩራኒየም ለማምረት ጋዝ ዩኤፍ}6 _{ያስፈልጋል።}

በጣም አስፈላጊዎቹ የፍሎራይን ባህሪያት

በፔሪዲክ ሠንጠረዥ ውስጥ ኤለመንቱ በቡድን 17 (የቀድሞው ቡድን 7A) አናት ላይ ይገኛል፣ እሱም ሃሎጅን ይባላል። ሌሎች halogens ክሎሪን፣ ብሮሚን፣ አዮዲን እና አስታቲን ያካትታሉ። በተጨማሪም F በኦክስጅን እና በኒዮን መካከል ያለው በሁለተኛው ክፍለ ጊዜ ውስጥ ነው።

ንፁህ ፍሎራይን የሚበላሽ ጋዝ ነው (የኬሚካል ፎርሙላ F₂) በባሕርይው የሚጣፍጥ ሽታ ያለው በሊትር መጠን 20 nl ነው። ከሁሉም ንጥረ ነገሮች በጣም ምላሽ ሰጪ እና ኤሌክትሮኔጅቲቭ እንደመሆኑ መጠን ከአብዛኞቹ ጋር በቀላሉ ውህዶችን ይፈጥራል። ፍሎራይን በኤለመንታዊ ቅርጽ ውስጥ ለመኖር በጣም ምላሽ ሰጪ ነው እና እንደዚህ አይነት አለውሲሊከንን ጨምሮ ከአብዛኛዎቹ ቁሳቁሶች ጋር ያለው ግንኙነት ሊዘጋጅ ወይም በመስታወት መያዣዎች ውስጥ ሊከማች አይችልም። በእርጥበት አየር ውስጥ፣ ከውሃ ጋር ተመሳሳይ የሆነ አደገኛ ሃይድሮፍሎሪክ አሲድ ይፈጥራል።

Fluorine ከሃይድሮጂን ጋር በመገናኘት በዝቅተኛ የሙቀት መጠን እና በጨለማ ውስጥ እንኳን ይፈነዳል። ሃይድሮፍሎሪክ አሲድ እና ኦክሲጅን ጋዝ እንዲፈጠር ከውሃ ጋር ኃይለኛ ምላሽ ይሰጣል. በጥሩ ሁኔታ የተበታተኑ ብረቶች እና መነጽሮች ጨምሮ የተለያዩ ቁሳቁሶች በጋዝ ፍሎራይን ጄት ውስጥ በደማቅ ነበልባል ይቃጠላሉ። በተጨማሪም ይህ ኬሚካላዊ ንጥረ ነገር ከከበሩ ጋዞች krypton, xenon እና ሬዶን ጋር ውህዶችን ይፈጥራል. ሆኖም ከናይትሮጅን እና ኦክሲጅን ጋር በቀጥታ ምላሽ አይሰጥም።

የፍሎራይን ከፍተኛ እንቅስቃሴ ቢኖርም ደህንነቱ የተጠበቀ አያያዝ እና የመጓጓዣ ዘዴዎች አሁን ይገኛሉ። ንጥረ ነገሩ በብረት ወይም ሞኒል (ኒኬል-የበለፀገ ቅይጥ) ኮንቴይነሮች ውስጥ ሊከማች ይችላል፣ በእነዚህ ነገሮች ላይ ፍሎራይድ ስለሚፈጠር ተጨማሪ ምላሽ እንዳይሰጥ ያደርጋል።

Fluorides ፍሎራይድ በአሉታዊ መልኩ የተከሰሰ ion (F^-) ከአንዳንድ አዎንታዊ ኃይል ካላቸው ንጥረ ነገሮች ጋር በማጣመር የሚገኝባቸው ንጥረ ነገሮች ናቸው። ከብረታ ብረት ጋር የፍሎራይን ውህዶች በጣም የተረጋጋ ጨው ናቸው. በውሃ ውስጥ በሚሟሟበት ጊዜ ወደ ionዎች ይከፋፈላሉ. ሌሎች የፍሎራይን ዓይነቶች ውስብስብ ናቸው፣ ለምሳሌ [FeF₄^- እና H₂F+.

ኢሶቶፕስ

ከ¹⁴F እስከ ³¹F ያሉ ብዙ የዚህ halogen አይዞቶፖች አሉ። ግን የፍሎራይን isotopic ጥንቅር ከመካከላቸው አንዱን ብቻ ያጠቃልላል።¹⁹F፣ እሱም 10 ኒውትሮን የያዘው እሱ ብቻ ስለሆነ። ራዲዮአክቲቭ isotope ¹⁸F ጠቃሚ የፖዚትሮን ምንጭ ነው።

ባዮሎጂካል ተጽእኖ

በአካል ውስጥ ፍሎራይን በዋናነት በአጥንት እና በጥርስ ውስጥ በአይዮን መልክ ይገኛል። የዩናይትድ ስቴትስ ብሔራዊ የሳይንስ አካዳሚ ብሔራዊ የምርምር ካውንስል እንደገለጸው በሚሊዮን ከአንድ ክፍል ባነሰ መጠን የመጠጥ ውሃ ፍሎራይዳሽን የካሪየስን ክስተት በእጅጉ ይቀንሳል። በሌላ በኩል ደግሞ የፍሎራይድ ክምችት ከመጠን በላይ መከማቸት ወደ ፍሎረሮሲስ ሊያመራ ይችላል፤ ይህ ደግሞ በደረቁ ጥርሶች ውስጥ ይታያል። ይህ ተጽእኖ ብዙውን ጊዜ የሚከሰተው የዚህ ኬሚካላዊ ንጥረ ነገር በመጠጥ ውሃ ውስጥ ያለው ይዘት ከ10 ፒፒኤም መጠን በላይ በሆነበት ነው።

Elemental fluorine እና fluoride ጨዎች መርዛማ ናቸው እና በጥንቃቄ መያዝ አለባቸው። ከቆዳ ወይም ከዓይኖች ጋር መገናኘት በጥንቃቄ መወገድ አለበት. በቆዳው ላይ ያለው ምላሽ ሃይድሮፍሎሪክ አሲድ ያመነጫል, በፍጥነት ወደ ቲሹዎች ውስጥ ዘልቆ በመግባት በአጥንት ውስጥ ካለው ካልሲየም ጋር ምላሽ ይሰጣል, ይህም በቋሚነት ይጎዳቸዋል.

የአካባቢ ፍሎራይን

የአለም ማዕድን ፍሎራይት አመታዊ ምርት ወደ 4 ሚሊዮን ቶን የሚደርስ ሲሆን አጠቃላይ የተጠራቀመ ክምችት አቅም በ120 ሚሊየን ቶን ውስጥ ነው።የዚህ ማዕድን ዋና ዋና ቦታዎች ሜክሲኮ፣ቻይና እና ምዕራባዊ አውሮፓ ናቸው።

Fluorine በተፈጥሮው በመሬት ቅርፊት ውስጥ የሚገኝ ሲሆን በድንጋይ ከሰል እና በሸክላ ይገኛል። ፍሎራይዶች በንፋስ የአፈር መሸርሸር ወደ አየር ይለቀቃሉ. ፍሎራይን በመሬት ቅርፊት ውስጥ 13 ኛው በጣም ብዙ የኬሚካል ንጥረ ነገር ነው - ይዘቱከ950 ፒፒኤም ጋር እኩል ነው። በአፈር ውስጥ, አማካይ ትኩረቱ 330 ፒፒኤም ገደማ ነው. በኢንዱስትሪ ማቃጠል ሂደቶች ምክንያት ሃይድሮጅን ፍሎራይድ ወደ አየር ሊለቀቅ ይችላል. በአየር ውስጥ ያሉት ፍሎራይዶች ወደ መሬት ወይም ወደ ውሃ ውስጥ ይወድቃሉ. ፍሎራይን በጣም ትንሽ ከሆኑ ቅንጣቶች ጋር ሲያያዝ በአየር ውስጥ ለረጅም ጊዜ ሊቆይ ይችላል።

በከባቢ አየር ውስጥ፣ 0.6 ቢሊዮንኛ የሚሆነው የዚህ ኬሚካላዊ ንጥረ ነገር በጨው ጭጋግ እና በኦርጋኒክ ክሎሪን ውህዶች መልክ ይገኛል። በከተሞች አካባቢ ትኩረቱ በቢሊየን 50 ክፍሎች ይደርሳል።

ግንኙነቶች

Fluorine ብዙ አይነት ኦርጋኒክ እና ኦርጋኒክ ውህዶችን የሚፈጥር ኬሚካላዊ ንጥረ ነገር ነው። ኬሚስቶች የሃይድሮጅን አተሞችን በእሱ መተካት ይችላሉ, በዚህም ብዙ አዳዲስ ንጥረ ነገሮችን ይፈጥራሉ. ከፍተኛ ምላሽ ሰጪ halogen ከክቡር ጋዞች ጋር ውህዶችን ይፈጥራል። እ.ኤ.አ. በ 1962 ኒል ባርትሌት የ xenon hexafluoroplatinate (XePtF6) ሠራ። ክሪፕቶን እና ራዶን ፍሎራይዶችም ተገኝተዋል። ሌላው ውህድ አርጎን ፍሎሮራይድ ሲሆን በጣም በዝቅተኛ የሙቀት መጠን ብቻ የተረጋጋ ነው።

የኢንዱስትሪ መተግበሪያዎች

በአቶሚክ እና ሞለኪውላዊ ሁኔታው ፍሎራይን ሴሚኮንዳክተሮችን፣ ጠፍጣፋ ማሳያዎችን እና የማይክሮ ኤሌክትሮ መካኒካል ሲስተሞችን ለማምረት ለፕላዝማ etching ይጠቅማል። ሃይድሮፍሎሪክ አሲድ ብርጭቆን በፋምፖች እና ሌሎች ምርቶች ላይ ለመቅረፍ ይጠቅማል።

ከአንዳንድ ውህዶች ጋር ፍሎራይን ለፋርማሲዩቲካል፣ ለአግሮ ኬሚካሎች፣ ነዳጆች እና ቅባቶች ለማምረት ጠቃሚ አካል ነው።ቁሳቁሶች እና ጨርቃ ጨርቅ. የኬሚካል ንጥረ ነገር halogenated alkanes (halons) ለማምረት አስፈላጊ ነው, እሱም በተራው, በአየር ማቀዝቀዣ እና ማቀዝቀዣ ዘዴዎች ውስጥ በሰፊው ጥቅም ላይ ውሏል. በኋላ፣ እንዲህ ዓይነቱ ክሎሮፍሎሮካርቦን መጠቀም የተከለከለው የላይኛው ከባቢ አየር ውስጥ ያለውን የኦዞን ሽፋን እንዲወድም ስለሚያደርግ ነው።

Sulfur hexafaluoride እጅግ በጣም የማይበገር፣ መርዛማ ያልሆነ ጋዝ እንደ ግሪንሀውስ ጋዝ የተመደበ ነው። ፍሎራይን ከሌለ እንደ ቴፍሎን ያሉ ዝቅተኛ የግጭት ፕላስቲኮችን ማምረት አይቻልም። ብዙ ማደንዘዣዎች (ለምሳሌ sevoflurane፣ desflurane እና isoflurane) የCFC ተዋጽኦዎች ናቸው። ሶዲየም ሄክፋሉሮአሉሚኔት (cryolite) በአሉሚኒየም ኤሌክትሮላይዜሽን ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል።

NaFን ጨምሮ የፍሎራይድ ውህዶች የጥርስ መበስበስን ለመከላከል በጥርስ ሳሙናዎች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላሉ። እነዚህ ንጥረ ነገሮች የውሃ ፍሎራይድሽን ለማቅረብ በማዘጋጃ ቤት የውሃ አቅርቦቶች ውስጥ ተጨምረዋል, ነገር ግን ድርጊቱ በሰው ጤና ላይ ባለው ተጽእኖ ምክንያት አከራካሪ እንደሆነ ይቆጠራል. ከፍ ባለ መጠን፣ ኤንኤፍ እንደ ፀረ ተባይ ማጥፊያ፣ በተለይም ለበረሮ ቁጥጥር ጥቅም ላይ ይውላል።

በቀደመው ጊዜ ፍሎራይዶች የብረታ ብረት እና ማዕድናትን የመቅለጫ ነጥብ ዝቅ ለማድረግ እና ፈሳሽነታቸውን ለመጨመር ይጠቅሙ ነበር። ፍሎራይን የዩራኒየም ሄክፋሉራይድ ምርት ውስጥ አስፈላጊ አካል ነው, እሱም isotopes ለመለየት ጥቅም ላይ ይውላል. ¹⁸F፣ የ110 ደቂቃ ግማሽ ህይወት ያለው ራዲዮአክቲቭ isotope፣ ፖዚትሮን የሚያመነጭ እና ብዙ ጊዜ ለህክምና ፖዚትሮን ልቀት ቶሞግራፊ ያገለግላል።

የፍሎራይን አካላዊ ባህሪያት

መሠረታዊ ባህርያትየኬሚካል ንጥረ ነገር እንደሚከተለው፡

• የአቶሚክ ብዛት 18.9984032 ግ/ሞል።
• የኤሌክትሮናዊ ውቅር 1ሰ²2s²2p⁵_።
• የኦክሳይድ ሁኔታ -1.
• Density 1.7 ግ/ሊ።
• የመቅለጫ ነጥብ 53.53 ኪ.
• የመፍላት ነጥብ 85.03 ኪ.
• የሙቀት መጠን 31.34 ጄ/(K mol)።