Flo

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm
Flo,  9F
Metal flo.png
Flo dưới thể rắn
Fluorine spectrum visible.png
Quang phổ vạch của Flo
Tính chất chung
Tên, ký hiệu Flo, F
Hình dạng Thể khí màu vàng lục nhạt
Flo trong bảng tuần hoàn
Hiđrô (diatomic nonmetal)
Hêli (noble gas)
Liti (alkali metal)
Berili (alkaline earth metal)
Bo (metalloid)
Cacbon (polyatomic nonmetal)
Nitơ (diatomic nonmetal)
Ôxy (diatomic nonmetal)
Flo (diatomic nonmetal)
Neon (noble gas)
Natri (alkali metal)
Magiê (alkaline earth metal)
Nhôm (post-transition metal)
Silic (metalloid)
Phốtpho (polyatomic nonmetal)
Lưu huỳnh (polyatomic nonmetal)
Clo (diatomic nonmetal)
Argon (noble gas)
Kali (alkali metal)
Canxi (alkaline earth metal)
Scandi (transition metal)
Titan (transition metal)
Vanadi (transition metal)
Chrom (transition metal)
Mangan (transition metal)
Sắt (transition metal)
Coban (transition metal)
Niken (transition metal)
Đồng (transition metal)
Kẽm (transition metal)
Gali (post-transition metal)
Gecmani (metalloid)
Asen (metalloid)
Selen (polyatomic nonmetal)
Brom (diatomic nonmetal)
Krypton (noble gas)
Rubidi (alkali metal)
Stronti (alkaline earth metal)
Yttri (transition metal)
Zirconi (transition metal)
Niobi (transition metal)
Molypden (transition metal)
Tecneti (transition metal)
Rutheni (transition metal)
Rhodi (transition metal)
Paladi (transition metal)
Bạc (transition metal)
Cadimi (transition metal)
Indi (post-transition metal)
Thiếc (post-transition metal)
Antimon (metalloid)
Telua (metalloid)
Iốt (diatomic nonmetal)
Xenon (noble gas)
Xêsi (alkali metal)
Bari (alkaline earth metal)
Lantan (lanthanide)
Xeri (lanthanide)
Praseodymi (lanthanide)
Neodymi (lanthanide)
Promethi (lanthanide)
Samari (lanthanide)
Europi (lanthanide)
Gadolini (lanthanide)
Terbi (lanthanide)
Dysprosi (lanthanide)
Holmi (lanthanide)
Erbi (lanthanide)
Thuli (lanthanide)
Ytterbi (lanthanide)
Luteti (lanthanide)
Hafni (transition metal)
Tantan (transition metal)
Wolfram (transition metal)
Rheni (transition metal)
Osmi (transition metal)
Iridi (transition metal)
Platin (transition metal)
Vàng (transition metal)
Thuỷ ngân (transition metal)
Tali (post-transition metal)
Chì (post-transition metal)
Bitmut (post-transition metal)
Poloni (post-transition metal)
Astatin (metalloid)
Radon (noble gas)
Franxi (alkali metal)
Radi (alkaline earth metal)
Actini (actinide)
Thori (actinide)
Protactini (actinide)
Urani (actinide)
Neptuni (actinide)
Plutoni (actinide)
Americi (actinide)
Curi (actinide)
Berkeli (actinide)
Californi (actinide)
Einsteini (actinide)
Fermi (actinide)
Mendelevi (actinide)
Nobeli (actinide)
Lawrenci (actinide)
Rutherfordi (transition metal)
Dubni (transition metal)
Seaborgi (transition metal)
Bohri (transition metal)
Hassi (transition metal)
Meitneri (unknown chemical properties)
Darmstadti (unknown chemical properties)
Roentgeni (unknown chemical properties)
Copernixi (transition metal)
Nihoni (unknown chemical properties)
Flerovi (post-transition metal)
Moscovi (unknown chemical properties)
Livermori (unknown chemical properties)
Tennessine (unknown chemical properties)
Oganesson (unknown chemical properties)
-

F

Cl
OxiFloNeon
Số nguyên tử (Z) 9
Khối lượng nguyên tử chuẩn (Ar) 18,9984032 g
Phân loại   halogen
Nhóm, phân lớp 17p
Chu kỳ Chu kỳ 2
Cấu hình electron [1s2 2s2 2p5
mỗi lớp
2, 7
Tính chất vật lý
Màu sắc Màu vàng lục nhạt F
Trạng thái vật chất Thể khí
Nhiệt độ nóng chảy 53,53 K ​(-219,62 °C, ​-363,32 °F)
Nhiệt độ sôi 85,03 K ​(-118,12 °C, ​-306,62 °F)
Mật độ 1,696 g·cm−3 (ở 0 °C, 101.325 kPa)
Mật độ ở thể lỏng ở nhiệt độ nóng chảy: 1,505 g·cm−3
Điểm tới hạn 144,00 K, 5,220 MPa
Nhiệt lượng nóng chảy 0,51 kJ·mol−1
Nhiệt bay hơi 3,27 kJ·mol−1
Nhiệt dung

(Cp) (21,1°C) 825

(Cv) (21,1°C) 610 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 ôxy hóa -1 Axit mạnh
Độ âm điện 3,98 (Thang Pauling)
Năng lượng ion hóa Thứ nhất: 1681,0 kJ·mol−1
Thứ hai: 3374,2 kJ·mol−1
Thứ ba: 6050,4 kJ·mol−1
Bán kính liên kết cộng hóa trị 60 pm
Bán kính van der Waals 147 pm
Thông tin khác
Cấu trúc tinh thể Lập phương
Cấu trúc tinh thể Lập phương của Flo
Độ dẫn nhiệt 0,02591 W·m−1·K−1
Tính chất từ Nghịch từ[1]
Số đăng ký CAS 7782-41-4
Đồng vị ổn định nhất
Bài chính: Đồng vị của Flo
iso NA Chu kỳ bán rã DM DE (MeV) DP
18F Tổng hợp 109,77 phút ε (3%) 1,656 18O
β+ (97%) 0,633 18O
19F 100% 19F ổn định với 19 neutron

Flo (bắt nguồn từ từ tiếng Pháp fluor /flyɔʁ/)[2]nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu F và số nguyên tử bằng 9, nguyên tử khối bằng 19. Nó là một halôgen và là nguyên tố đặc biệt luôn có số oxi hóa -1 trong mọi hợp chất, nằm trong nhóm 7 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, Flo 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 cực 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 (21K), 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.

Tính chất hóa học[sửa | sửa mã nguồn]

F2 là một phi kim hoạt động hóa học rất mạnh

Phản ứng với hydro[sửa | sửa mã nguồn]

Phản ứng xảy ra ngay trong bóng tối, ở nhiệt độ -252*C tạo ra axit flohydric

F2 + H2 → 2HF

Phản ứng với các kim loại[sửa | sửa mã nguồn]

— Oxi hóa tất cả các kim loại (kể cả Au, Pt) tạo muối florua kim loại ứng với bậc oxi hóa cao của kim loại đó khi florua đó bền ở điều kiện thí nghiệm

3F2 + 2Au → 2AuF3

3F2 + 2Fe → 2FeF3

  • Các kim loại kiềm, kiềm thổ phản ứng với flo xảy ra mãnh liệt.
  • Các kim loại Al, Zn, Cr, Ni, Ag... phản ứng mạnh khi đun nóng
  • Các kim loại Cu, Au họ Pt phản ứng khi đun nóng mạnh

3F2 + 2Au → 2AuF3 (điều kiện: t°cao)

Phản ứng với các phi kim khác[sửa | sửa mã nguồn]

  • Phản ứng với hầu hết phi kim (trừ O2; N2; Ne; He; Ar) tạo ra hợp chất công hóa trị ứng với bậc oxi hóa cao của nguyên tố phi kim đó

3F2 + S → SF6

2F2 + C → CF4

2F2 + Si → SiF4

  • Flo phản ứng với các halogen khác, trong những điều kiện đặc biệt

F2 + Cl2 → 2ClF (điều kiện: 250 °C)

3F2 (dư) + Cl2 → 2ClF3 (điều kiện: 280 °C)

5F2 + 2I2 → 2I2F5

Phản ứng thế[sửa | sửa mã nguồn]

Flo có khả năng dời chỗ các halogen khác ra khỏi các hợp chất ion hoặc hợp chất công hóa trị (ở điều kiện xác định)

F2 + 2KCl (rắn) → 2KF + Cl2 (điều kiện: lạnh)

F2 + KBr (dd) → 2KF + Br2

Nếu dư F2 còn có phản ứng:

Br2 + 5F2 + 6H2O → 2HBrO3 + 10HF

và có một phần flo tác dụng với H2O

Phản ứng với các hydrua[sửa | sửa mã nguồn]

  • Với H2O khi đun nóng thì flo bốc cháy

2F2 + 2H2O → 4HF + O2 (điều kiện: t°)

  • Với H2S, NH3 cháy trong khí flo thì tạo HF và (N2, NF3) hay SF6

Phản ứng với các dung dịch kiềm[sửa | sửa mã nguồn]

Khác với các halogen khác, flo không tạo muối chứa oxi. Khi phản ứng với kiềm loãng (thí dụ NaOH 2%) lạnh tạo ra Oxygen difluoride và florua

2F2 + 2NaOH → 2NaF + OF2↑ + H2O (điều kiện: NaOH lạnh, 2%)

OF2 độc và có tính oxi hóa mạnh

OF2 + H2O → 2HF + O2

Phản ứng riêng[sửa | sửa mã nguồn]

Axit flohydric HF còn có tính chất đặc biệt là ăn mòn các đồ vật bằng thủy tinh(với cấu tạo chủ yếu từ SiO2): 2F2 + SiO2 → SiF4 + O2

Lịch sử[sửa | sửa mã nguồn]

Lịch sử coi năm 1771 là năm tìm ra Flo. Khi nhà hoá học Thụy Điển Sile chưng hỗn hợp khoáng vật fluorit ( CaF2) với axit H2SO4 , ông thu được một chất mới.

Lavoadiê gọi chất mới náy là Axit fluoric, vì ông nghĩ rằng hợp chất này chứa oxi và một nguyên tố chưa biết.

Tất nhiên Lavoadiê đã nhầm. Sau khi làm thí nghiệm đốt cháy lưu huỳnh, phốt pho (1872) rồi hoà tan trong nước ông đều thu được axít. Từ đó ông tổng quát rằng hễ có axit là có oxi. Theo ông oxi có nghĩa là sinh ra axit.

Đến năm 1810, nhà hoá học Anh Đêvi (H.Davy) bằng phương pháp điện phân axit HCl đã tìm ra được clo và ông chứng minh rằng axit này là một hợp chất của clo và hidro.

Tương tự như vậy ông giả thiết rằng axit flohidric sẽ là một hợp chất của một nguyên tố mới chưa biết với hidro.

Đến năm 1816, tên gọi fluor được thay thế bằng flo, theo tiếng Hi lạp có nghĩa là huỷ hoại chết chóc.

Thật vậy lịch sử đi tìm ra flo tự do là lịch sử của nguy hiểm và hi sinh của nhiều nhà khoa học.

Đêvi đã không thành công trong việc điện phân axít flohidric và ông bị ngộ độc, tuy rằng ông đã xác định được khối lược nguyên tử của flo là bằng 19,06.

Đến năm 1834, học trò của Đêvi là nhà vật lý Farađây (M.Faraday) cố gắng tìm cách giải quyết vấn đề flo tự do bằng cách điện phân một số Florua ở trạng thái nóng chảy, nhưng cũng thất bại.

Sau đó hai anh em nhà Knôcxơ (Knox) người Ái Nhĩ Lan tiến hành thí nghiệm 5 năm liền, kết quả một người chết và một người khác đã bị thương. Một số nhà bác học khác cũng chia sẻ số phận thảm hại của anh em Knôcxơ.

Cuối cùng trong những năm 1854 - 1856, một giáo sư người Pháp của trường đại học Baqch1 khoa ở Pari Fremi (E. Fremy) đã điện phân canxiflorua (CaF2) nóng chảy. Canxi kim loại xuất hiện ở cực âm, trong khi đó một chất khí thoát ra ở cực dương.

Như vậy , Fremi xứng đáng được coi như đồng tác giả với Sile, mặc dù ông chưa thu được khí flo để nghiên cứu tính chất.

Cần nói ngay rằng không dễ dàng thu được khí flo. Nó rất hoạt động hoá học và rất độc. Độc hơn cả axít HF.

Năm 1869, nhà hoá học Anh Gorơ (G. Gore) đã thu được một lượng rất ít flo nhưng nó đã nổ mạnh khi tác dụng với hidro.

Người cuối cùng thành công trong việc điều chế ra flo ở trạng thái tự do là nhà hoá học Pháp Moaxăng (A. Moissan).

Trước một Uỷ ban đặc biệt của Viện Hàn lâm khoa học Pari gồm những nhà hoá học nổi tiếng, Moaxăng đã trình bày thí nghiệm. Ngày đầu ông thất bại, ngày thứ hai mới thành công. Đó là năm 1886 – nữa sau thế kỹ thứ 19.

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

Sản xuất[sửa | sửa mã nguồn]

Dùng phương pháp điện phân hỗn hợp KF + 2HF (nóng chảy ở 70 °C)

Bình điện phân có cực âm làm bằng thép và cực dương bằng than chì (graphit).

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 khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
  2. ^ Đặng Thái Minh, “Dictionnaire vietnamien - français. Les mots vietnamiens d’origine française”, Synergies Pays riverains du Mékong, n° spécial, năm 2011. ISSN: 2107-6758. Trang 109.