Flo

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm
Flo
ÔxyFloNeon
-
  Lattic simple cubic.svg
 
9
F
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
                                                               
                                   
F
Cl
Bảng tiêu chuẩn
Hình dạng
Có màu vàng lục nhạt ở thể khí và lỏng

Flo hóa lỏng ở nhiệt độ cực thấp
Tính chất chung
Tên, Ký hiệu, Số Flo, F, 9
Phiên âm /ˈflʊərn/, /ˈflʊərɪn/, /ˈflɔːrn/
Phân loại Halogen
Nhóm, Chu kỳ, Phân lớp 172, p
Khối lượng nguyên tử 18,9984032(5)[1]
Cấu hình electron 1s2 2s2 2p5[2]
Số electron trên vỏ điện tử 2, 7[2]
Electron shell 009 Fluorine.svg
Tính chất vật lý
Màu Màu vàng lục nhạt
Trạng thái vật chất Chất khí
Mật độ
(0 °C, 101,325 kPa)
1,696[3] g/L
Mật độ ở thể lỏng khi đạt nhiệt độ sôi 1,505[4] g·cm−3
Nhiệt độ nóng chảy 53,53 K, −219,62 °C, −363,32[5] °F
Nhiệt độ sôi 85.03 K, −188,12 °C, −306,62[5] °F
Điểm tới hạn 144,00 K, 5,220[6] MPa
Nhiệt lượng nóng chảy 0,51[7] kJ·mol−1
Nhiệt lượng bay hơi 3,27[7] kJ·mol−1
Nhiệt dung (Cp) (21,1 °C) 825[8] J·mol−1·K−1
(Cv) (21.1 °C) 610[8] J·mol−1·K−1
Áp suất hơi
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
ở T (K) 38 44 50 58 69 85
Tính chất nguyên tử
Trạng thái ôxi hóa −1
(Axít mạnh)
Độ âm điện 3,98[9] (thang Pauling)
Năng lượng ion hóa Thứ nhất: 1681,0[10] kJ·mol−1
Thứ hai: 3374,2[10] kJ·mol−1
Thứ ba: 6050,4[10] kJ·mol−1
Độ dài liên kết cộng hóa trị 60[11] pm
Bán kính van der Waals 147[12] pm
Thông tin khác
Cấu trúc tinh thể Lập phương
Trạng thái trật tự từ Nghịch từ[13]
Độ dẫn nhiệt 0,02591[14] W·m−1·K−1
Số đăng ký CAS 7782-41-4[2]
Đồng vị ổn định nhất
iso NA Chu kỳ bán rã DM DE (MeV) DP
18F Tổng hợp 109.77 phút β+ (97%) 0.633 18O
ε (3%) 1.656 18O
19F 100% 19F ổn định với 10 nơtron
reference[15]

Flo (từ tiếng Latinh Fluere, có nghĩa là "luồng chảy") là nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu F và số nguyên tử bằng 9. Nó là một halôgen có hóa trị -1, nằm trong nhóm 17 của bảng tuần hoàn. Ở dạng khí, nó có màu vàng lục nhạt và là chất độc cực mạnh. Nó là một chất ôxi hóa và hoạt động hóa học mạnh nhất trong tất cả các nguyên tố. Ở dạng nguyên chất, nó cực kỳ nguy hiểm, có thể tạo ra những vết bỏng hóa học trên da.

Thuộc tính[sửa | sửa mã nguồn]

Flo nguyên chất là một khí màu vàng nhạt có tính ăn mòn do nó là một chất ôxi hóa mạnh. Flo thậm chí còn tạo ra các hợp chất với một số khí trơ như xenonradon. Ngay trong bóng tối và ở nhiệt độ thấp, flo phản ứng mãnh liệt với hiđrô. Trong luồng khí flo, thủy tinh, các kim loại, nước và các chất khác cháy với ngọn lửa sáng chói. Nó hoạt động quá mạnh nên không thể tìm thấy ở dạng đơn chất và có ái lực đối với phần lớn các nguyên tố khác, đặc biệt là silic, vì thế nó không thể được điều chế hay bảo quản trong các bình thủy tinh. Trong không khí ẩm nó phản ứng với hơi nước để tạo ra axít flohiđric rất nguy hiểm.

Trong dung dịch nước, flo thông thường xuất hiện dưới dạng ion florua F-. Các dạng khác là phức chất gốc flo (như [FeF4]-) hay H2F+.

Các muối florua là hợp chất của flo với các gốc tích điện dương, thường là các ion. Các hợp chất của flo với kim loại nằm trong số các muối ổn định nhất.

Lịch sử[sửa | sửa mã nguồn]

Flo ở dạng fluorspar (fluorit) được Georgius Agricola miêu tả năm 1529 như là một chất gây chảy, là một chất được sử dụng để làm giảm nhiệt độ nóng chảy của kim loại hay khoáng chất. Năm 1670 Schwandhard đã phát hiện thấy thủy tinh bị fluorspar ăn mòn khi được xử lý bằng axít. Karl Scheele và nhiều nhà nghiên cứu sau này như Humphry Davy, Gay-Lussac, Antoine LavoisierLouis Thenard đã từng thực nghiệm với axít flohiđric, dễ dàng thu được bằng cách xử lý florua canxi với axít sulfuric đậm đặc.

Cuối cùng người ta nhận ra rằng axít flohiđric chứa một nguyên tố chưa được biết. Nguyên tố này đã không được cô lập trong nhiều năm vì độ hoạt động hóa học rất cao của nó - nó được cô lập từ các hợp chất của nó rất khó khăn và ngay lập tức hóa hợp với các phần vật chất còn lại của hợp chất. Cuối cùng vào năm 1886 flo đã được cô lập bởi Henri Moissan sau gần như 74 năm cố gắng liên tục. Nó là những cố gắng mà một số các nhà nghiên cứu đã phải trả giá bằng sức khỏe hay cuộc sống của họ, và đối với Moissan, nó đã làm cho ông đoạt giải Nobel năm 1906 về hóa học.

Sản xuất flo thương mại lần đầu tiên là do nhu cầu để chế tạo bom nguyên tử của dự án Manhattan trong Đại chiến thế giới lần thứ hai khi hợp chất hexaflorua uran (UF6) được sử dụng để tách các đồng vị U235U238 của urani. Ngày nay cả hai công nghệ khuyếch tán và ly tâm khí sử dụng khí UF6 để sản xuất urani giàu cho các ứng dụng năng lượng nguyên tử.

Ứng dụng[sửa | sửa mã nguồn]

Tinh thể Fluorite (CaF2).

Flo được sử dụng trong sản xuất các chất dẻo ma sát thấp như Teflon, và trong các halon như Freon. Các ứng dụng khác là:

  • Axít flohiđric (công thức hóa học HF) được sử dụng để khắc kính.
  • Flo đơn nguyên tử được sử dụng để khử tro thạch anh trong sản xuất các chất bán dẫn.
  • Cùng với các hợp chất của nó, flo được sử dụng trong sản xuất urani (từ hexaflorua) và trong hơn 100 các hóa chất chứa flo thương mại khác, bao gồm cả các chất dẻo chịu nhiệt độ cao.
  • Các floroclorohiđrôcacbon được sử dụng trong các máy điều hòa không khí và thiết bị đông lạnh. Các cloroflorocacbon (CFC) đã bị loại bỏ trong các ứng dụng này vì chúng bị nghi ngờ là tạo ra các lỗ hổng ôzôn. Hexaflorua lưu huỳnh là một khí rất trơ và không độc (không phổ biến đối với các hợp chất của flo). Các loại hợp chất này là các khí gây hiệu ứng nhà kính mạnh.
  • Hexafloroaluminat kali, còn gọi là cryôlit, được sử dụng trong điện phân nhôm.
  • Florua natri được sử dụng như một loại thuốc trừ sâu, đặc biệt để chống gián.
  • Một số các florua khác thông thường được thêm vào thuốc đánh răng và (đôi khi gây tranh cãi) vào hệ thống cung cấp nước sạch để ngăn các bệnh nha khoa (răng, miệng).
  • Nó được sử dụng trong quá khứ để trợ giúp kim loại dễ nóng chảy hơn, vì thế mà có tên của nó.

Một số các nhà nghiên cứu - bao gồm cả các nhà khoa học vũ trụ của Mỹ trong những năm đầu thập niên 1960 đã nghiên cứu khí flo đơn chất như là một nhiên liệu cho tên lửa đẩy vì lực đẩy cực kỳ cao của nó. Các thực nghiệm đã thất bại vì flo rất khó để điều khiển và sử dụng. Các sản phẩm cháy của nó có độc tố và ăn mòn cực kỳ mạnh

Hợp chất[sửa | sửa mã nguồn]

Flo thông thường có thể thay thế hiđrô khi nó có trong các hợp chất hữu cơ. Thông qua cơ chế này, flo có thể có rất nhiều hợp chất. Các hợp chất flo với các khí trơ đã được tổng hợp bởi Howard Claassen, Henry Selig, John Malm lần đầu tiên năm 1962 - là tetraflorua xenon. Các florua của kryptonradon cũng đã được điều chế sau đó.

Nguyên tố này được điều chế từ florit, cryôlitflorapatit.

Xem thêm: Florocacbon

Cảnh báo[sửa | sửa mã nguồn]

Cả flo và HF cần phải được sử dụng với một yêu cầu rất nghiêm ngặt và phải tránh mọi sự tiếp xúc với da và mắt. Mọi thiết bị phải được thụ động hóa trước khi phơi nhiễm bởi flo.

Cả flo đơn chất và các ion florua là những chất độc mạnh. Khi ở dạng đơn chất, flo là một khí có mùi hăng đặc trưng có thể dễ dàng phát hiện ở nồng độ rất thấp (khoảng 20 nL/L). Nồng độ cho phép tối đa của sự phơi nhiễm hàng ngày (8 giờ làm việc) là 1 µL/L (một phần triệu theo thể tích), thấp hơn cả của xyanua hiđrô

Tham chiếu[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ Wieser, Michael E.; Coplen, Tyler B. (2010). “Atomic weights of the elements 2009 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry 83: 359–396. doi:10.1351/PAC-REP-10-09-14. 
  2. ^ a ă â Aigueperse et al. 2005, "Fluorine", p. 1
  3. ^ Aigueperse et al. 2005, "Fluorine", p. 2
  4. ^ Jarry, Roger L.; Miller, Henry C. (1956). “The Density of Liquid Fluorine between 67 and 103°K.”. Journal of the American Chemical Society 78: 1552. doi:10.1021/ja01589a012. 
  5. ^ a ă Dean 1999, tr. 523
  6. ^ Cengel, Yunus A.; Boles, Michael A. (2002). Thermodynamics: An Engineering Approach . McGraw-Hill. tr. 824. ISBN 0-07-238332-1. 
  7. ^ a ă Dean 1999, tr. 942
  8. ^ a ă Compressed Gas Association (1999). Handbook of compressed gases. Springer. tr. 365. ISBN 9780412782305. 
  9. ^ Allred, A. L. (1961). “Electronegativity values from thermochemical data”. Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry 17 (3–4): 215–221. doi:10.1016/0022-1902(61)80142-5. 
  10. ^ a ă â Dean 1999, tr. 564
  11. ^ Robinson, Edward A.; Johnson, Samuel A.; Tang, Ting-Hua; Gillespie, Ronald J. (1997). “Reinterpretation of the Lengths of Bonds to Fluorine in Terms of an Almost Ionic Model”. Inorganic Chemistry 36 (14): 3022. doi:10.1021/ic961315b. PMID 11669953. 
  12. ^ Bondi, A. (1964). “Van der Waals Volumes and Radii”. Journal of Physical Chemistry 68 (3): 441–51. doi:10.1021/j100785a001. 
  13. ^ Mackay, Kenneth Malcolm; Mackay, Rosemary Ann; Henderson, W. (2002). Introduction to modern inorganic chemistry (ấn bản 6). CRC Press. tr. 72. ISBN 0748764208. Truy cập ngày 15 tháng 6 năm 2011. 
  14. ^ Yaws & Braker 2001, tr. 385
  15. ^ Chiste, V.; Be, M. M. (2006). “F-18”. Table de radionucleides. France: Laboratoire National Henri Becquerel. Truy cập ngày 15 tháng 6 năm 2011. 

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]