Fluori

Fluori, simboli F, elementi kimik me numër rendor atomik 9, peshë relative atomike 18.9984, në tabelën periodike gjendet në periodhën 2, Grupi 17 (Grupi VIIa), blloku p, gaz halogjen. Fluori (F) është më reaktivi dhe anëtari më i lehtë i elementëve halogjenë. Aktiviteti i tij kimik mund t’i atribuohet aftësisë së tij ekstreme për të tërhequr elektrone (është elementi më elektronegativ) dhe madhësisë së vogël të atomeve të tij.

Pamja

Një gaz shumë i zbehtë i verdhë-jeshil, me një reaktivitet të rrezikshëm. Është më reaktivi nga të gjithë elementët dhe sulmon shpejt të gjitha metalet. Leshi i çelikut shpërthen në flakë kur ekspozohet ndaj fluorit.

[: Ndër elementët, fluori renditet i 24-ti në bollëkun kozmik dhe i 13-ti në bollëkun kores. Fluori, burimi kryesor mineral i fluorit, i cili i dha elementit emrin e tij, u përshkrua për herë të parë në vitin 1529; ndërsa shtohej në xeheroret metalike për të ulur pikat e tyre të shkrirjes për shkrirje, folja latine fluo që do të thotë ‘të rrjedhësh’ i dha mineralit emrin e tij. I propozuar si element në vitin 1810, fluori rezultoi i vështirë dhe i rrezikshëm për t’u ndarë nga përbërjet e tij, dhe disa eksperimentues të hershëm vdiqën ose pësuan lëndime nga përpjekjet e tyre. Vetëm në vitin 1886 kimisti francez Henri Moissan izoloi fluorin elementar duke përdorur elektrolizë në temperaturë të ulët, një proces që përdoret ende për prodhimin modern. Prodhimi industrial i gazit të fluorit për pasurimin e uraniumit, aplikimi i tij më i madh, filloi gjatë Projektit Manhattan në Luftën e Dytë Botërore.]¹

Vetitë e elementit

–Fluorine – Wikipedia

[Për shkak të kostos së rafinimit të fluorit të pastër, shumica e aplikimeve komerciale përdorin komponime fluori, me rreth gjysmën e fluoritit të nxjerrë të përdorur në prodhimin e çelikut. Pjesa tjetër e fluorit shndërrohet në fluor hidrogjeni gjatë rrugës për në fluoride të ndryshme organike, ose në kriolit, i cili luan një rol kyç në rafinimin e aluminit. Lidhja karbon-fluor është zakonisht shumë e qëndrueshme. Komponimet organofluori përdoren gjerësisht si ftohës, izolim elektrik dhe PTFE (Teflon). Produktet farmaceutike si atorvastatina dhe fluoksetina përmbajnë lidhje C-F. Joni i fluorit nga kripërat e tretura të fluorit pengon kavitetet e dhëmbëve dhe kështu gjen përdorim në pastën e dhëmbëve dhe fluorizimin e ujit. Shitjet globale të fluorokimikateve arrijnë në më shumë se 15 miliardë dollarë amerikanë në vit.

Gazet fluorokarbon janë përgjithësisht gaze serrë me potenciale ngrohjeje globale 100 deri në 23,500 herë më të larta se dioksidi i karbonit, dhe SF₆ ka potencialin më të lartë të ngrohjes globale nga çdo substancë e njohur. Komponimet organofluorike shpesh vazhdojnë në mjedis për shkak të forcës së lidhjes karbon-fluor. Fluori nuk ka ndonjë rol metabolik të njohur tek gjitarët; Disa bimë dhe sfungjerë detarë sintetizojnë helme organofluorine (më shpesh monofluoroacetate) që ndihmojnë në pengimin e grabitjes.]²

Histori

[Fluorine | Uses, Properties, & Facts | Britannica]³

[: Minerali fluorspat (ose fluorit) që përmban fluor u përshkrua në vitin 1529 nga mjeku dhe mineralogu gjerman Georgius Agricola. Duket e mundshme që acidi hidrofluorik i papërpunuar të jetë përgatitur për herë të parë nga një punues qelqi anglez i panjohur në vitin 1720. Në vitin 1771, kimisti suedez Carl Wilhelm Scheele mori acid hidrofluorik në një gjendje të papastër duke ngrohur fluorspatin me acid sulfurik të përqendruar në një retortë qelqi, e cila u gërrye shumë nga produkti; si rezultat, enë të bëra prej metali u përdorën në eksperimentet pasuese me substancën. Acidi pothuajse anhidrik u përgatit në vitin 1809, dhe dy vjet më vonë fizikani francez André-Marie Ampère sugjeroi se ishte një përbërës i hidrogjenit me një element të panjohur, analog me klorin, për të cilin ai sugjeroi emrin fluor. Fluorspat u njoh më pas si fluor kalciumi.

Izolimi i fluorit ishte për një kohë të gjatë një nga problemet kryesore të pazgjidhura në kiminë inorganike, dhe vetëm në vitin 1886 kimisti francez Henri Moissan e përgatiti elementin duke elektrolizuar një tretësirë ​​të fluorurit të hidrogjenit të kaliumit në fluor hidrogjeni. Ai mori Çmimin Nobel për Kimi në vitin 1906 për izolimin e fluorit. Vështirësia në trajtimin e elementit dhe vetitë e tij toksike kontribuan në përparimin e ngadaltë në kiminë e fluorit. Në të vërtetë, deri në kohën e Luftës së Dytë Botërore, elementi dukej si një kuriozitet laboratorik. Më pas, megjithatë, përdorimi i heksafluoridit të uraniumit në ndarjen e izotopeve të uraniumit, së bashku me zhvillimin e komponimeve organike të fluorit me rëndësi industriale, e bënë fluorin një kimikat industrial me përdorim të konsiderueshëm.

Ndodhja dhe shpërndarja

Minerali fluorspar (fluorit, CaF₂) që përmban fluor është përdorur për shekuj si një fluks (agjent pastrimi) në procese të ndryshme metalurgjike. Emri fluorspar rrjedh nga latinishtja fluere, “të rrjedhësh”. Minerali më pas u vërtetua të ishte një burim i elementit, i cili u emërua në përputhje me rrethanat fluor. Kristalet pa ngjyrë dhe transparente të fluorsparit shfaqin një nuancë kaltërosh kur ndriçohen, dhe kjo veti njihet në përputhje me rrethanat si fluoreshencë.

Fluori gjendet në natyrë vetëm në formën e komponimeve të tij kimike, përveç sasive gjurmë të elementit të lirë në fluorspar që i është nënshtruar rrezatimit nga radiumi. Jo një element i rrallë, ai përbën rreth 0.065 përqind të kores së Tokës. Mineralet kryesore që përmbajnë fluor janë (1) fluorspati, depozitat e të cilit ndodhen në Illinois, Kentucky, Derbyshire, Gjermaninë jugore, jugun e Francës dhe Rusinë dhe burimi kryesor i fluorit, (2) krioliti (Na₃AlF₆), kryesisht nga Groenlanda, (3) fluoroapatiti (Ca₅[PO₄]3[F,Cl]), i shpërndarë gjerësisht dhe që përmban sasi të ndryshueshme të fluorit dhe klorit, (4) topazi (Al₂SiO₄[F,OH]₂), guri i çmuar, dhe (5) lepidoliti, një mikë, si dhe një përbërës i kockave dhe dhëmbëve të kafshëve.

Vetitë fizike dhe kimike

Në temperaturën e dhomës, fluori është një gaz i verdhë i zbehtë me një erë irrituese. Thithja e gazit është e rrezikshme. Pas ftohjes, fluori bëhet një lëng i verdhë. Ekziston vetëm një izotop i qëndrueshëm i elementit, fluori-19. Meqenëse fluori është më elektronegativi nga elementët, grupimet atomike të pasura me fluor shpesh janë të ngarkuara negativisht. Metil joduri (CH₃I) dhe trifluoroidometani (CF₃I) kanë shpërndarje të ndryshme të ngarkesës siç tregohet në formulat e mëposhtme, në të cilat simboli grek δ tregon një ngarkesë të pjesshme:

Metil joduri (CH₃I)^δ+δ- dhe trifluoroidometani (CF₃I)^δ-δ+

Energjia e parë e jonizimit të fluorit është shumë e lartë (402 kilokalori për mol), duke dhënë një formim standard të nxehtësisë për kationin F⁺ prej 420 kilokalori për mol.

Madhësia e vogël e atomit të fluorit bën të mundur grumbullimin e një numri relativisht të madh të atomeve ose joneve të fluorit rreth një qendre të caktuar koordinimi (atomi qendror) ku formon shumë komplekse të qëndrueshme – për shembull, heksafluorosilikat (SiF₆)₂− dhe heksafluoroaluminat (AlF₆)₃−. Fluori është elementi më i fuqishëm oksidues. Asnjë substancë tjetër, pra, nuk është në gjendje të oksidojë anionin e fluorit në elementin e lirë, dhe për këtë arsye elementi nuk gjendet në gjendje të lirë në natyrë. Për më shumë se 150 vjet, të gjitha metodat kimike kishin dështuar ta prodhonin elementin, suksesi ishte arritur vetëm me përdorimin e metodave elektrolitike. Megjithatë, në vitin 1986, kimisti amerikan Karl O. Christe raportoi përgatitjen e parë kimike të fluorit, ku “përgatitje kimike” do të thotë një metodë që nuk përdor teknika të tilla si elektroliza, fotoliza dhe shkarkimi ose nuk përdor vetë fluorin në sintezën e ndonjërit prej materialeve fillestare. Ai përdori K₂MnF₆ dhe pentafluoridin e antimonit (SbF₅), të dyja mund të përgatiten lehtësisht nga tretësirat HF.

Fuqia e lartë oksiduese e fluorit lejon që elementi të prodhojë numrat më të lartë të oksidimit të mundshëm në elementë të tjerë, dhe njihen shumë fluoride me gjendje të lartë oksidimi të elementëve për të cilat nuk ka halide të tjera përkatëse – p.sh., difluoridi i argjendit (AgF₂), trifluoridi i kobaltit (CoF₃), heptafluoridi i reniumit (ReF₇), pentafluoridi i bromit (BrF₅) dhe heptafluoridi i jodit (IF₇).

Fluori (F₂), i përbërë nga dy atome fluori, kombinohet me të gjithë elementët e tjerë përveç heliumit dhe neonit për të formuar fluoride jonike ose kovalente. Disa metale, siç është nikeli, mbulohen shpejt nga një shtresë fluori, e cila parandalon sulmin e mëtejshëm të metalit nga elementi. Disa metale të thata, siç janë çeliku i butë, bakri, alumini ose Moneli (një aliazh 66 përqind nikel, 31.5 përqind bakri), nuk sulmohen nga fluori në temperatura të zakonshme. Për punë me fluorin në temperatura deri në 600 °C (1,100 °F), Moneli është i përshtatshëm; alumina e sinteruar është rezistente deri në 700 °C (1,300 °F). Kur kërkohen lubrifikantë, vajrat fluorokarbon janë më të përshtatshmet. Fluori reagon dhunshëm me lëndën organike (si goma, druri dhe pëlhura), dhe fluorizimi i kontrolluar i përbërjeve organike nga veprimi i fluorit elementar është i mundur vetëm nëse merren masa paraprake të veçanta.

Prodhimi dhe përdorimi

Fluori është burimi më i rëndësishëm i fluorit. Në prodhimin e fluorit të hidrogjenit (HF), fluori pluhur distilohet me acid sulfurik të përqendruar në një aparat plumbi ose hekuri të derdhur. Gjatë distilimit formohet sulfati i kalciumit (CaSO₄), i cili është i patretshëm në HF. Fluori i hidrogjenit merret në një gjendje mjaft anhidrike me anë të distilimit fraksional në enë bakri ose çeliku dhe ruhet në cilindra çeliku. Papastërtitë e zakonshme në fluoridin e hidrogjenit komercial janë acidet sulfurore dhe sulfurike, si dhe acidi fluorosilik (H₂SiF₆), që rrjedhin nga prania e silicës në fluorosilik. Gjurmët e lagështisë mund të hiqen me anë të elektrolizës me elektroda platini, trajtimit me fluor elementar ose ruajtjes mbi acide të forta Lewis (MF₅, ku M është një metal), të cilat mund të formojnë kripëra jo të paqëndrueshme (H3O)⁺ (MF6)⁻, siç tregohet nga ekuacioni i mëposhtëm:

H₂O + SbF₅ + HF → (H3O)⁺ (SbF6)⁻.

Fluori i hidrogjenit përdoret në përgatitjen e shumë komponimeve inorganike dhe organike të fluorit me rëndësi tregtare – për shembull, fluori i aluminit të natriumit (Na₃AlF₆), i përdorur si elektrolit në shkrirjen elektrolitike të aluminit metalik. Një tretësirë ​​e gazit të fluorit të hidrogjenit në ujë quhet acid hidrofluorik, sasi të mëdha të të cilit konsumohen në industri për pastrimin e metaleve dhe për lustrimin, lyerjen me krem ​​dhe gdhendjen e qelqit.

Përgatitja e elementit të lirë kryhet me anë të procedurave elektrolitike në mungesë të ujit. Në përgjithësi këto marrin formën e elektrolizës së një shkrirjeje të fluorit të kaliumit-fluorurit të hidrogjenit (në një raport prej 1 me 2.5-5) në temperatura midis 30 dhe 70 °C (90 dhe 160 °F) ose 80 dhe 120 °C (180 dhe 250 °F) ose në një temperaturë prej 250 °C (480 °F). Gjatë procesit, përmbajtja e fluorit të hidrogjenit në elektrolit zvogëlohet dhe pika e shkrirjes rritet; prandaj është e nevojshme të shtohet vazhdimisht fluorur hidrogjeni. Në qelizën me temperaturë të lartë, elektroliti zëvendësohet kur pika e shkrirjes ngrihet mbi 300 °C (570 °F). Fluori mund të ruhet në mënyrë të sigurt nën presion në cilindra çeliku inox nëse valvulat e cilindrave nuk kanë gjurmë të lëndës organike.

Elementi përdoret për përgatitjen e fluorideve të ndryshme, siç është trifluoridi i klorit (ClF₃), heksafluoridi i squfurit (SF₆) ose trifluoridi i kobaltit (CoF₃). Komponimet e klorit dhe kobaltit janë agjentë të rëndësishëm fluorizues për komponimet organike. (Me masa paraprake të përshtatshme, vetë elementi mund të përdoret për fluorizimin e komponimeve organike.) Heksafluoridi i squfurit përdoret si një izolues elektrik i gaztë.

Fluori elementar, shpesh i holluar me azot, reagon me hidrokarburet për të formuar fluorokarbone përkatëse në të cilat një pjesë ose i gjithë hidrogjeni është zëvendësuar nga fluori. Komponimet që rezultojnë zakonisht karakterizohen nga stabilitet i madh, inerci kimike, rezistencë e lartë elektrike dhe veti të tjera të vlefshme fizike dhe kimike. Ky fluorizim mund të arrihet edhe duke trajtuar komponimet organike me trifluorid kobalti (CoF₃) ose duke elektrolizuar tretësirat e tyre në fluorid hidrogjeni anhidër. Plastikat e dobishme me cilësi jo-ngjitëse, siç është politetrafluoroetileni [(CF₂CF₂)x]; i njohur me emrin tregtar Teflon), bëhen lehtësisht nga fluorokarbone të pangopura. Komponimet organike që përmbajnë klor, brom ose jod fluorizohen për të prodhuar komponime të tilla si diklorodifluorometani (Cl₂CF₂), ftohësi që ishte përdorur gjerësisht në shumicën e frigoriferëve dhe kondicionerëve shtëpiakë. Meqenëse klorofluorokarbonet, siç është diklorodifluorometani, luajnë një rol aktiv në varfërimin e shtresës së ozonit, prodhimi dhe përdorimi i tyre janë kufizuar, dhe tani preferohen ftohësit që përmbajnë hidrofluorokarbone.

Elementi përdoret gjithashtu për përgatitjen e heksafluoridit të uraniumit (UF₆), i përdorur në procesin e difuzionit të gaztë të ndarjes së uraniumit-235 nga uraniumi-238 për karburant reaktori. Fluoridi i hidrogjenit dhe trifluoridi i borit (BF₃) prodhohen komercialisht sepse janë katalizatorë të mirë për reaksionet e alkilimit të përdorura për të përgatitur komponime organike të shumë llojeve. Fluoridi i natriumit shtohet zakonisht në ujin e pijshëm për të zvogëluar incidencën e kariesit dentar tek fëmijët. Në vitet e fundit, aplikimi më i rëndësishëm për komponimet e fluorit është në fushat farmaceutike dhe bujqësore. Zëvendësimi selektiv i fluorit ndryshon në mënyrë dramatike vetitë biologjike të këtyre komponimeve.

Analiza

Përcaktimi i saktë sasior i sasisë së fluorit në komponime është i vështirë. Fluori i lirë mund të analizohet nga veprimi i tij oksidues në merkur, siç tregohet në

Hg + F₂ → HgF₂

dhe duke matur shtimin në peshë të merkurit dhe ndryshimin në vëllimin e gazit. Testet kryesore cilësore për praninë e joneve të fluorit janë (1) çlirimi i fluorit të hidrogjenit nga veprimi i acidit sulfurik, (2) formimi i një precipitati të fluorit të kalciumit pas shtimit të një tretësire kloruri kalciumi dhe (3) çngjyrosja e një tretësire të verdhë të përgatitur nga tetoksidi i titanit (TiO₄) dhe peroksidi i hidrogjenit në acid sulfurik. Metodat sasiore për analizimin e fluorit janë (1) precipitimi i fluorit të kalciumit në prani të karbonatit të natriumit dhe trajtimi i precipitatit me acid acetik, (2) precipitimi i klorofluoridit të plumbit me shtimin e klorurit të natriumit dhe nitratit të plumbit, dhe (3) titrimi (përcaktimi i përqendrimit të një substance të tretur) me tretësirë ​​të nitratit të toriumit (Th[NO₃]₄) duke përdorur sulfonat natriumi alizarin si indikator, sipas ekuacionit:

Th[NO₃]₄ + 4ThF ↔ ThF₄ + 4KNO₃

Fluori i lidhur kovalentisht – si, për shembull, në fluorokarbonet – është më i vështirë për t’u analizuar dhe kërkon bashkim me natrium metalik, i ndjekur nga analiza për jonin F⁻ siç përshkruhet më sipër.]

Roli biologjik

[Fluorine – Element information, properties and uses | Periodic Table]⁴

Fluori është një jon thelbësor për kafshët, duke forcuar dhëmbët dhe kockat. Ai shtohet në ujin e pijshëm në disa zona. Prania e fluorideve nën 2 pjesë për milion në ujin e pijshëm besohet se parandalon kavitetet dentare. Megjithatë, mbi këtë përqendrim mund të shkaktojë njollosjen e smaltit të dhëmbëve të fëmijëve. Fluori shtohet gjithashtu në pastën e dhëmbëve.

Trupi mesatar i njeriut përmban rreth 3 miligramë fluor. Shumë fluor është toksik. Fluori elementar është shumë toksik. Bollëku natyror

Minerat më të zakonshme të fluorit janë fluori, fluorspati dhe krioliti, por ai është gjithashtu mjaft i përhapur në minerale të tjera. Është elementi i 13-të më i zakonshëm në koren e Tokës.

Fluori prodhohet nga elektroliza e një tretësire të hidrogjendifluoridit të kaliumit (KHF₂) në acid hidrofluorik anhidrik.

–

Referencat

1. Fluorine – Wikipedia ↩︎
2. Fluorine – Wikipedia ↩︎
3. Fluorine | Uses, Properties, & Facts | Britannica ↩︎
4. Fluorine – Element information, properties and uses | Periodic Table ↩︎