Ang
Fluorine ay isang kemikal na elemento (simbolo F, atomic number 9), isang non-metal na kabilang sa pangkat ng mga halogens. Ito ang pinaka-aktibo at electronegative substance. Sa normal na temperatura at presyon, ang molekula ng fluorine ay isang maputlang dilaw na lason na gas na may formula na F2. Tulad ng ibang halides, ang molecular fluorine ay lubhang mapanganib at nagiging sanhi ng matinding pagkasunog ng kemikal kapag nadikit sa balat.
Gamitin
Ang Fluorine at ang mga compound nito ay malawakang ginagamit, kabilang ang para sa produksyon ng mga parmasyutiko, agrochemical, panggatong at pampadulas at mga tela. Ang hydrofluoric acid ay ginagamit upang mag-ukit ng salamin, habang ang fluorine plasma ay ginagamit upang makagawa ng mga semiconductors at iba pang mga materyales. Ang mababang konsentrasyon ng F ions sa toothpaste at inuming tubig ay maaaring makatulong na maiwasan ang mga karies ng ngipin, habang ang mas mataas na konsentrasyon ay matatagpuan sa ilang insecticides. Maraming pangkalahatang anesthetics ay hydrofluorocarbon derivatives. Ang isotope 18F ay isang mapagkukunan ng mga positron para sa pagkuha ng medikalpositron emission tomography imaging, at uranium hexafluoride ay ginagamit para paghiwalayin ang uranium isotopes at gumawa ng enriched uranium para sa nuclear power plants.
Kasaysayan ng pagtuklas
Mineral na naglalaman ng mga fluorine compound ay kilala maraming taon bago ang paghihiwalay ng kemikal na elementong ito. Halimbawa, ang mineral na fluorspar (o fluorite), na binubuo ng calcium fluoride, ay inilarawan noong 1530 ni George Agricola. Napansin niya na maaari itong gamitin bilang isang flux, isang sangkap na tumutulong sa pagpapababa ng punto ng pagkatunaw ng isang metal o mineral at tumutulong sa paglilinis ng nais na metal. Samakatuwid, nakuha ng fluorine ang Latin na pangalan nito mula sa salitang fluere (“to flow”).
Noong 1670, natuklasan ng glass blower na si Heinrich Schwanhard na ang salamin ay naukit sa pamamagitan ng pagkilos ng calcium fluoride (fluorspar) na ginagamot sa acid. Si Carl Scheele at marami pang ibang mananaliksik, kabilang sina Humphry Davy, Joseph-Louis Gay-Lussac, Antoine Lavoisier, Louis Thénard, ay nag-eksperimento ng hydrofluoric acid (HF), na madaling makuha sa pamamagitan ng paggamot sa CaF na may concentrated sulfuric acid.
Sa huli, naging malinaw na ang HF ay naglalaman ng isang hindi kilalang elemento dati. Gayunpaman, dahil sa labis na reaktibiti nito, ang sangkap na ito ay hindi maaaring ihiwalay sa loob ng maraming taon. Ito ay hindi lamang mahirap ihiwalay mula sa mga compound, ngunit agad itong tumutugon sa kanilang iba pang mga bahagi. Ang paghihiwalay ng elemental na fluorine mula sa hydrofluoric acid ay lubhang mapanganib, at ang mga maagang pagtatangka ay nabulag at pumatay ng ilang mga siyentipiko. Ang mga taong ito ay naging kilala bilang mga martirfluorine.”
Pagtuklas at produksyon
Sa wakas, noong 1886, nagawa ng French chemist na si Henri Moissan na ihiwalay ang fluorine sa pamamagitan ng electrolysis ng pinaghalong molten potassium fluoride at hydrofluoric acid. Para dito siya ay iginawad sa 1906 Nobel Prize sa Chemistry. Ang kanyang electrolytic approach ay patuloy na ginagamit ngayon para sa industriyal na produksyon ng kemikal na elementong ito.
Ang unang malakihang produksyon ng fluorine ay nagsimula noong World War II. Ito ay kinakailangan para sa isa sa mga yugto ng paglikha ng isang atomic bomb bilang bahagi ng Manhattan Project. Ang fluorine ay ginamit upang makagawa ng uranium hexafluoride (UF6), na ginamit naman upang paghiwalayin ang dalawang isotopes 235U atsa isa't isa 238U. Sa ngayon, kailangan ang gaseous na UF6 para makagawa ng enriched uranium para sa nuclear power.
Ang pinakamahalagang katangian ng fluorine
Sa periodic table, ang elemento ay nasa tuktok ng pangkat 17 (dating pangkat 7A), na tinatawag na halogen. Kasama sa iba pang mga halogens ang chlorine, bromine, yodo at astatine. Bilang karagdagan, ang F ay nasa ikalawang yugto sa pagitan ng oxygen at neon.
Ang purong fluorine ay isang corrosive gas (chemical formula F2) na may katangian na masangsang na amoy na makikita sa konsentrasyon na 20 nl kada litro ng volume. Bilang ang pinaka-reaktibo at electronegative sa lahat ng mga elemento, madali itong bumubuo ng mga compound kasama ng karamihan sa kanila. Ang fluorine ay masyadong reaktibo upang umiral sa elemental na anyo at mayroon nitoaffinity sa karamihan ng mga materyales, kabilang ang silicon, na hindi ito maaaring ihanda o maiimbak sa mga lalagyan ng salamin. Sa mahalumigmig na hangin, ito ay tumutugon sa tubig upang bumuo ng parehong mapanganib na hydrofluoric acid.
Fluorine, na nakikipag-ugnayan sa hydrogen, ay sumasabog kahit na sa mababang temperatura at sa dilim. Marahas itong tumutugon sa tubig upang bumuo ng hydrofluoric acid at oxygen gas. Ang iba't ibang mga materyales, kabilang ang mga pinong dispersed na metal at baso, ay nasusunog na may maliwanag na apoy sa isang jet ng gaseous fluorine. Bilang karagdagan, ang elementong kemikal na ito ay bumubuo ng mga compound na may mga noble gas na krypton, xenon at radon. Gayunpaman, hindi ito direktang tumutugon sa nitrogen at oxygen.
Sa kabila ng matinding aktibidad ng fluorine, ang mga paraan para sa ligtas na paghawak at transportasyon nito ay naging available na ngayon. Ang elemento ay maaaring itago sa mga lalagyan ng bakal o monel (nickel-rich alloy), habang nabubuo ang mga fluoride sa ibabaw ng mga materyales na ito, na pumipigil sa karagdagang reaksyon.
Ang
Fluoride ay mga substance kung saan naroroon ang fluorine bilang isang ion na may negatibong charge (F-) kasama ng ilang elementong may positibong charge. Ang mga fluorine compound na may mga metal ay kabilang sa mga pinaka-matatag na asin. Kapag natunaw sa tubig, nahahati sila sa mga ions. Ang iba pang anyo ng fluorine ay mga complex, halimbawa, [FeF4]-, at H2F+.
Isotopes
Maraming isotopes ng halogen na ito, mula sa 14F hanggang 31F. Ngunit ang isotopic na komposisyon ng fluorine ay kinabibilangan lamang ng isa sa kanila,19F, na naglalaman ng 10 neutron, dahil ito lang ang stable. Ang radioactive isotope 18F ay isang mahalagang pinagmumulan ng mga positron.
Biological impact
Ang
Fluorine sa katawan ay pangunahing matatagpuan sa mga buto at ngipin sa anyo ng mga ions. Ang fluoridation ng inuming tubig sa isang konsentrasyon na mas mababa sa isang bahagi bawat milyon ay makabuluhang binabawasan ang saklaw ng mga karies - ayon sa National Research Council ng National Academy of Sciences ng Estados Unidos. Sa kabilang banda, ang labis na akumulasyon ng fluoride ay maaaring humantong sa fluorosis, na nagpapakita ng sarili sa mga batik-batik na ngipin. Ang epektong ito ay kadalasang nakikita sa mga lugar kung saan ang nilalaman ng kemikal na elementong ito sa inuming tubig ay lumampas sa konsentrasyon na 10 ppm.
Ang mga elemental na fluorine at fluoride s alt ay nakakalason at dapat hawakan nang may matinding pag-iingat. Ang pagkakadikit sa balat o mata ay dapat na maingat na iwasan. Ang reaksyon sa balat ay gumagawa ng hydrofluoric acid, na mabilis na tumagos sa mga tisyu at tumutugon sa calcium sa mga buto, na permanenteng nakakasira sa kanila.
Environmental fluorine
Ang taunang pandaigdigang produksyon ng mineral fluorite ay humigit-kumulang 4 na milyong tonelada, at ang kabuuang kapasidad ng mga na-explore na deposito ay nasa loob ng 120 milyong tonelada. Ang mga pangunahing lugar ng pagmimina para sa mineral na ito ay Mexico, China at Western Europe.
Fluorine ay natural na nangyayari sa crust ng lupa, kung saan ito ay matatagpuan sa mga bato, karbon at luad. Ang mga fluoride ay inilalabas sa hangin sa pamamagitan ng pagguho ng hangin ng mga lupa. Ang fluorine ay ang ika-13 pinaka-masaganang elemento ng kemikal sa crust ng lupa - ang nilalaman nitokatumbas ng 950 ppm. Sa mga lupa, ang average na konsentrasyon nito ay humigit-kumulang 330 ppm. Ang hydrogen fluoride ay maaaring ilabas sa hangin bilang resulta ng mga proseso ng pagkasunog ng industriya. Ang mga fluoride na nasa hangin ay nahuhulog sa lupa o sa tubig. Kapag nag-bond ang fluorine sa napakaliit na particle, maaari itong manatili sa hangin sa mahabang panahon.
Sa atmospera, 0.6 bilyong bahagi ng kemikal na elementong ito ay naroroon sa anyo ng s alt fog at organic chlorine compound. Sa mga urban na lugar, ang konsentrasyon ay umaabot sa 50 bahagi bawat bilyon.
Mga Koneksyon
Ang
Fluorine ay isang kemikal na elemento na bumubuo ng malawak na hanay ng mga organic at inorganic na compound. Maaaring palitan ng mga chemist ang mga atomo ng hydrogen dito, sa gayon ay lumilikha ng maraming bagong mga sangkap. Ang mataas na reaktibo na halogen ay bumubuo ng mga compound na may mga marangal na gas. Noong 1962, na-synthesize ni Neil Bartlett ang xenon hexafluoroplatinate (XePtF6). Nakuha rin ang krypton at radon fluoride. Ang isa pang compound ay argon fluorohydride, na stable lamang sa napakababang temperatura.
Mga aplikasyon sa industriya
Sa atomic at molecular state nito, ginagamit ang fluorine para sa plasma etching sa paggawa ng mga semiconductors, flat panel display, at microelectromechanical system. Ginagamit ang hydrofluoric acid sa pag-ukit ng salamin sa mga lamp at iba pang produkto.
Kasama ang ilan sa mga compound nito, ang fluorine ay isang mahalagang bahagi sa paggawa ng mga pharmaceutical, agrochemical, fuel at lubricantmateryales at tela. Ang kemikal na elemento ay kailangan upang makabuo ng mga halogenated alkanes (halons), na, naman, ay malawakang ginagamit sa air conditioning at mga sistema ng pagpapalamig. Nang maglaon, ipinagbawal ang paggamit ng mga chlorofluorocarbon dahil nakakatulong ang mga ito sa pagkasira ng ozone layer sa itaas na atmospera.
Ang
Sulfur hexafluoride ay isang sobrang inert, hindi nakakalason na gas na nauuri bilang isang greenhouse gas. Kung walang fluorine, hindi posible ang paggawa ng mga low friction plastic tulad ng Teflon. Maraming anesthetics (eg sevoflurane, desflurane at isoflurane) ay CFC derivatives. Ang sodium hexafluoroaluminate (cryolite) ay ginagamit sa aluminum electrolysis.
Ang
Fluoride compound, kabilang ang NaF, ay ginagamit sa mga toothpaste upang maiwasan ang pagkabulok ng ngipin. Ang mga sangkap na ito ay idinaragdag sa mga suplay ng tubig sa munisipyo upang magbigay ng fluoridation ng tubig, gayunpaman ang pagsasanay ay itinuturing na kontrobersyal dahil sa epekto sa kalusugan ng tao. Sa mas mataas na konsentrasyon, ginagamit ang NaF bilang insecticide, lalo na para sa pagkontrol ng ipis.
Noong nakaraan, ang mga fluoride ay ginamit upang bawasan ang pagkatunaw ng mga metal at ores at pataasin ang pagkalikido ng mga ito. Ang fluorine ay isang mahalagang bahagi sa paggawa ng uranium hexafluoride, na ginagamit upang paghiwalayin ang mga isotopes nito. 18F, isang radioactive isotope na may kalahating buhay na 110 minuto, naglalabas ng mga positron at kadalasang ginagamit sa medical positron emission tomography.
Mga pisikal na katangian ng fluorine
Mga pangunahing katangianelemento ng kemikal tulad ng sumusunod:
- Atomic mass 18.9984032 g/mol.
- Electronic configuration 1s22s22p5.
- Oxidation state -1.
- Density 1.7 g/L.
- Melting point 53.53 K.
- Boiling Point 85.03 K.
- Heat capacity 31.34 J/(K mol).
