Fluor

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 là cực kỳ nguy hiểm, sinh ra những vết bỏng hóa học trên da cực kỳ nguy hiểm.

Fluor,  00Xx
Tính chất chung
Tên, ký hiệu	{{{name}}}, {{{symbol}}}
{{{name}}} trong bảng tuần hoàn
{{{above}}} ↑ {{{symbol}}} ↓ {{{below}}} {{{left}}} ← Fluor → {{{right}}}
Số nguyên tử (Z)	{{{number}}}
Khối lượng nguyên tử chuẩn (Ar)
Nhóm, phân lớp	[[Phân lớp (vỏ nguyên tử) {{{block}}}|{{{block}}}]]
Chu kỳ	[[Chu kỳ nguyên tố {{{period}}}|Chu kỳ {{{period}}}]]
Cấu hình electron	{{{electron configuration}}}
Tính chất vật lý
Tính chất nguyên tử

Thuộc tính

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 xenon và radon. 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 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 florua là hợp chất của flo với phần gốc tích điện dương. Chúng thông thường là các ion. Các hợp chất của flo với kim loại nằm trong số các muối ổn định nhất.

Lịch sử

Flo trong dạng fluorspar (florua canxi) được miêu tả năm 1529 bởi Georgius Agricola 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 ăn mòn khi phơi nhiễm bởi fluorspar được xử lý bởi axít. Karl Scheele và nhiều nhà nghiên cứu sau này như Humphry Davy, Gay-Lussac, Antoine Lavoisier và Louis 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 U²³⁵ và U²³⁸ của uran. Ngày nay cả hai công nghệ khuyếch tán và ly tâm khí sử dụng khí UF₆ để sản xuất uran giàu cho các ứng dụng năng lượng nguyên tử.

Ứng dụng

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 uran (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 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 thông thường đối với các hợp chất của flo). Các loại hợp chất này là các khí 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.

Hợp chất

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 krypton và radon cũng đã được điều chế sau đó.

Nguyên tố này được điều chế từ florit, cryôlit và florapatit.

Xem thêm: Florocacbon

Cảnh báo

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

• Los Alamos National Laboratory – Fluorine

Liên kết ngoài

• WebElements.com – Fluorine
• EnvironmentalChemistry.com – Fluorine
• It's Elemental – Fluorine
• Picture of liquid fluorine – chemie-master.de
• Chemsoc.org
• Periodic Table of Elements