Fluor | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fluor im flüssigen Zustand bei -196 ° C . | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Position im Periodensystem | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Symbol | F. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Nachname | Fluor | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ordnungszahl | 9 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gruppe | 17 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Zeitraum | 2 e Zeitraum | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Block | Block p | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elementfamilie | Halogen | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronische Konfiguration | [ He ] 2 s 2 2 p 5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronen nach Energieniveau | 2, 7 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomare Eigenschaften des Elements | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atommasse | 18.998403163 ± 0,6 × 10 –9 u | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomradius (calc) | 50 Uhr ( 42 Uhr ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kovalenter Radius | 57 ± 15 Uhr | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Van der Waals Radius | 135 Uhr | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oxidationszustand | -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronegativität ( Pauling ) | 3,98 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oxid | Starke Säure | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ionisierungsenergien | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 re : 17.4228 eV | 2 e : 34,9708 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 E : 62,7084 eV | 4 th : 87,1398 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5 e : 114,2428 eV | 6 e : 157,1651 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7 e : 185,186 eV | 8 e : 953,9112 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
9 e : 1 103,1176 eV | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Die meisten stabilen Isotope | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Einfache physikalische Eigenschaften des Körpers | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Normalzustand | Diamagnetisches Gas | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Allotrop im Standardzustand | Difluor F 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Volumenmasse |
1.696 g · l -1 ( 0 ° C , 1 atm ), 1,50 g · cm -3 (flüssig, -188,12 ° C ) |
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Kristallsystem | Kubisch | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Farbe | hellgrünlich gelb | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fusionspunkt | -219,67 ° C ( 1 atm ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Siedepunkt | –188,12 ° C ( 1 atm ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fusionsenergie | 0,2552 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Verdampfungsenergie | 3,2698 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kritische Temperatur | –129,02 ° C. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Molvolumen | 22,404 × 10 –3 m 3 · mol –1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Massive Hitze | 824 J · kg -1 · K -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Wärmeleitfähigkeit | 0,0279 W · m -1 · K -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Verschiedene | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N o CAS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Vorsichtsmaßnahmen | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
SGH | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Difluor F 2 ::
Achtung H270, H280, H314, H330, EUH071, P220, P244, P260, P280, P315, P303 + P361 + P353, P304 + P340, P305 + P351 + P338, P370 + P376, P403, P405, H270 : Kann Feuer verursachen oder verstärken ; Oxidationsmittel H280 : Enthält unter Druck stehendes Gas; können beim Erwärmen explodieren H314 : Verursacht schwere Verätzungen der Haut und Augenschäden H330 : Lebensgefahr bei Einatmen EUH071 : Wirkt ätzend auf die Atemwege P220 : Halten / Speicher weg von Kleidung / ... / brennbaren Materialien P244 : Stellen Sie sicher , dass kein Fett oder Öl auf die Reduktion gibt es Ventile. P260 : Atmen Sie keinen Staub / Rauch / Gas / Nebel / Dämpfe / Spray ein. P280 : Schutzhandschuhe / Schutzkleidung / Augenschutz / Gesichtsschutz tragen. P315 : Sofort ärztliche Hilfe aufsuchen . P303 + P361 + P353 : Auf Haut (oder Haaren): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser / Dusche abspülen. P304 + P340 : Nach dem Einatmen: Das Opfer an die frische Luft bringen und in einer für das Atmen angenehmen Position in Ruhe halten. P305 + P351 + P338 : Wenn in den Augen: Vorsichtig einige Minuten mit Wasser abspülen . Entfernen Sie Kontaktlinsen, wenn das Opfer sie trägt, und sie können leicht entfernt werden. Weiter spülen. P370 + P376 : Im Brandfall: Leck stoppen, wenn dies ohne Risiko möglich ist. P403 : An einem gut belüfteten Ort aufbewahren. P405 : Speicher verschlossen. |
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Transport | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Difluor F 2 ::
1045 : DRUCKFLUOR Klasse: 2.3 Klassifizierungscode: 1TOC : Druckgas, giftig, oxidierend, ätzend. Etiketten: 2.3 : Giftige Gase (entspricht den durch ein Großbuchstaben T bezeichneten Gruppen, d. H. T, TF, TC, TO, TFC und TOC). 5.1 : Oxidierende Substanzen 8 : Ätzende Substanzen Verpackung: - |
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Einheiten von SI & STP, sofern nicht anders angegeben. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Das Fluor ist das chemische Element der Ordnungszahl 9 zum Symbol F. Dies ist das erste Element der Gruppe der Halogene . Die entsprechenden Einzelkörper ist difluor (bestehend aus F 2 Moleküle ), die oft einfach als Fluor bezeichnet.
Die einzige stabile Isotop ist 19 F. Der am wenigsten instabiler Radioisotop ist 18 F , deren Halbwertszeit liegt bei knapp 2 h und den Transmutationen in Sauerstoff 18 (in 97% der Fälle von β + Zerfall und ansonsten durch elektronische Erfassung ).
Fluor ist das reaktivste der chemischen Elemente, es ist im Allgemeinen auch mit anderen Elementen verbunden. Es hat die stärkste Elektronegativität mit einem Wert von 3,98. Es ist die 13 th häufigste Element in der Erdkruste . Einige Pflanzen und einige Bakterien können fluorierte Verbindungen synthetisieren, aber Fluorid spielt bei Säugetieren keine metabolische Rolle .
Unter normalen Temperatur- und Druckbedingungen liegt der einzelne Fluorkörper in Form von Difluor F 2 vor, ein blassgelbes, sehr giftiges und extrem ätzendes zweiatomiges Gas . Der Schmelzpunkt von Difluor beträgt –219 ° C und sein Siedepunkt von –188 ° C , Temperaturen, zwischen denen Difluor flüssig ist, mit einer Dichte von 1.500 kg · m –3 . Fluorid verursacht bei Kontakt mit Haut, Schleimhäuten und Knochen sehr schwere Verbrennungen. Georgius Agricola beschrieb bereits 1530 die Existenz von Fluor, aber dieses Element wurde erst 1886 von Henri Moissan isoliert .
Fluor- (Latin Fluor bedeuten Fluss oder Strom ) wird zuerst in den genannten XVI th Jahrhundert durch Basil Valentine als Flussspat dann durch beschriebenen Georgius Agricola in 1530 , in seiner Form von Fluorit als eine Substanz zur Förderung der Fusion Metalle oder Mineralien verwendet werden.
Es wurde gesagt, dass Heinrich Schwanhard Flusssäure zum Ätzen von Glas verwendete. Die ersten Erklärungen zum Flusssäurebildungsprozess wurden 1725 von George Weygand veröffentlicht, der sie von Matthäus Pauli erhielt, der sie selbst von einem englischen Glasmacher erhielt. In 1768 beschrieben Andreas Marggraf die erste Beobachtung dieser chemischen Reaktion.
Angeregt durch die Publikationen von Andreas Marggraf, Carl Scheele begann in 1771 die chemische Natur von Fluor zu erforschen, sowie die Einzelheiten ihrer Reaktionen mit Säuren. Er beobachtete, dass Fluor das Glas mit Dämpfen angriff, die durch langsames Erhitzen eines Gemisches aus Fluorit und Schwefelsäure erhalten wurden. Die festen Rückstände, die sich in der Mischung befanden, wurden mit Wasser extrahiert und zeigten das Vorhandensein von Kalk durch Zugabe von Ammoniak. Die mit Wasser kombinierten Dämpfe bildeten eine weiße Masse, die als Siliciumdioxid identifiziert wurde. Somit zeigte die resultierende Lösung eine Säurereaktion, die Carl Scheele Flusssäure (H) nannteF.). Scheele sammelte alle Ergebnisse seiner Experimente und zeigte, wie man diese Säure identifiziert. Die Tatsache, dass Fluor Glas ätzen konnte, ermöglichte es Jacob Berzelius, es 1822 in Wasser zu finden .
Einige Forscher bestritten, dass Flusssäure wirklich eine Säure sei. Erst nachdem Salzsäure als Wasserstoffverbindung identifiziert und ein neues Element namens Chlor entdeckt worden war , glaubten einige Forscher, dass Flusssäure auch eine Wasserstoffverbindung und ein weiteres Element mit chlorähnlichen Eigenschaften war. Sie schlugen vor, dieses unbekannte Element Fluor zu benennen , dann phtor (nach der griechischen Wurzel φθερ- / φθορ-, die die Idee der "Zerstörung" kennzeichnet ), wegen der zerstörerischen Eigenschaften seiner Verbindungen. Dieser Begriff phtor wurde nur in Griechisch , Russisch und einigen anderen Sprachen unter dem Einfluss von Russisch akzeptiert .
Fluor konnte viele Jahre lang nicht isoliert werden, da es, kaum getrennt, sofort die Überreste seiner Verbindung angreift. Gay-Lussac und Thénard waren die ersten, die versuchten, dieses Element zu isolieren. Ihre Flusssäurezubereitung rauchte stark in der Luft, löste Glas schnell auf und verursachte bei Hautkontakt schwere Verbrennungen. Diese und andere Experimente mit rücksichtslosem Umgang führten häufig zu Vergiftungen oder zum Tod.
Antoine Lavoisier experimentierte auch mit Flusssäure (Lösung von HF-Fluorwasserstoff in Wasser). Einige dieser Experimente zur Isolierung von Fluor endeten aufgrund der inhärenten Gefahr dieser Substanz tragisch.
Humphry Davy wollte zeigen, dass Flusssäure keinen Sauerstoff enthielt. Er neutralisierte die Säure mit reinem Ammoniak . Die erhaltene Lösung zeigte kein Wasser und daher keinen Sauerstoff. Seine nachfolgenden Experimente mit Elektrolyse scheiterten. Dann reagierte er das Chlor ohne weiteren Erfolg mit Fluoriden . Er kam zu dem Schluss, dass Fluor eine größere chemische Aktivität als die anderen Elemente aufweist.
In 1833 , legte Aimé in Gegenwart von Silberfluorid (AgF.) mit Chlor in einer Glasvase. Diese Erfahrungen waren nicht befriedigender als die von Davy. Die Knox-Brüder wiederholten diesen Test in einem Calciumfluorid- Apparat (Ca.F 2). Silberfluorid ist jedoch sehr schwer zu dehydrieren, und ihr Experiment ist fehlgeschlagen. In 1848 nahm Louyet ähnliche Experimente, Silberfluorid durch Fluorid von Quecksilber zu ersetzen. Keines dieser Experimente ermöglichte die Isolierung von Fluor. Edmond Frémy zeigte dann, dass die Wirkung von Chlor auf Fluor es nicht isoliert. Er zeigte auch die Existenz mehrerer Fluoride.
In 1869 produzierte Georges Kern eine geringe Menge an Fluor durch Elektrolyse . In seinem Experiment bildeten sich jedoch Fluorgas und Wasserstoffgas an beiden Elektroden, obwohl er nicht wusste, dass sich Fluor und Wasserstoffgas explosionsartig verbinden.
Obwohl noch nicht vollständig isoliert, stellte Mendeleev 1869 Fluor in sein Periodensystem .
Erst am 26. Juni 1886 gelang es Henri Moissan , es durch Elektrolyse von Kaliumfluorid in Fluorwasserstoff mit Platin-Iridium- Elektroden bei einer Spannung von 50 Volt herzustellen. Das gesamte Experiment wurde in einem Platin-U-Rohr durchgeführt, das mit Fluoritkappen verschlossen war. An der Anode trat reines Difluor und an der Kathode Diwasserstoff auf. Moissan musste dieses Niedertemperaturerlebnis führen, da Fluorwasserstoff (HF) bei 19 ° C siedet . Diese Entdeckung, die zwei Tage später der Akademie der Wissenschaften gemeldet wurde, brachte ihm 1906 den Nobelpreis für Chemie ein. Anlass war die Entwicklung eines revolutionären Instruments: des Lichtbogenofens . Moissan hatte es also geschafft, wo einige der größten Chemiker versagt hatten, wie im vorherigen Abschnitt beschrieben: H. Davy (1813-14), G. Aimé (1833), M. Faraday (1834), CJ und T. Knox (1836) P. Louyet (1846), E. Frémy (1854), H. Kammerer (1862) und G. Gore (1870).
Fluor ist das erste Element in der Halogensäule . Es ist ein sehr chemisch aktives Element.
Das Fluoratom hat 9 Elektronen , 2 auf der K-Schale und 7 auf der L-Schale. Seine elektronische Konfiguration ist 1s 2 2s 2 2p 5 , und wir können [He] 2s 2 2p 5 schreiben , um die Valenzschicht hervorzuheben . Um die Byteregel (8 Elektronen auf der Valenzschale) einzuhalten, kann neutrales Fluor ein zehntes Elektron gewinnen und so das Fluoridion F - bilden .
Fluor hat insgesamt achtzehn Isotope, aber nur Fluor 19 ( 19 F) ist stabil, was Fluor zu einem monoisotopen Element macht . Die anderen stabilsten Isotope sind Fluor 18 ( 18 F) mit einer Halbwertszeit von 1,8293 h, d. H. Ungefähr 110 min, und Fluor 20 ( 20 F) mit einer Halbwertszeit von 11,163 s. Auf der Erde gibt es kein natürliches Fluor-18, da kein natürlicher Prozess zu seiner Bildung führt und daher die Häufigkeit von Fluor-19 100% beträgt, was Fluor auch zu einem mononukleidischen Element macht . Da 19 F das einzige natürliche Isotop ist, kann seine Molmasse mit großer Präzision erkannt werden. Alle seine instabilen Isotope wandeln sich in Isotope von Sauerstoff oder Isotope von Neon um .
Das am häufigsten vorkommende Isotop, Fluor 19, stammt aus der Sternnukleosynthese ( CNO III- oder IV- Zyklus ).
Es wird manchmal auf der Erde durch Beta-Zerfall von Sauerstoff 19 ( 19 O) oder durch elektronische Erfassung von Neon 19 ( 19 Ne) erzeugt. Im Falle der Elektroneneinfang, ein Proton von Neon Aufnehmen eines Elektrons , die es in verwandelt Neutronen . Beim β - Zerfall wird ein Neutron des Sauerstoffatoms in ein Proton umgewandelt:
Fluorine 19 hat 19 Nukleonenzahl einschließlich 10 Neutronen und 9 Protonen, Atommassenatom von 18,998 2 403 g / mol . Es wird durch eine überschüssige Masse gekennzeichnet -1 487,405 ± 0,070 keV / c² und eine Kernbindungsenergie von 147 801,358 ± 74 eV .
Wir können andere Isotope durch instabile Kernreaktionen herstellen , die sich schnell auflösen, wenige überschreiten eine Minute. Das Isotop mit der kürzesten Halbwertszeit ist Fluor 16, das durch Emission eines 40 keV- Protons zerfällt . Fluor-17 zerfällt durch elektronische Erfassung in 64,49 s . Fluor 20, Fluor 21, Fluor 22, Fluor 23, Fluor 24 und Fluor 25 zerfallen durch β-Zerfall - in 11 s , 4,158 s , 4,23 s , 2,23 s , 0,34 s bzw. 0,059 s .
Fluor-18 ist das stabilste Radioisotop , das hergestellt werden kann. Die Halbwertszeit beträgt ca. 110 min . Dieses Atom hat 9 Protonen und 9 Neutronen für eine Atommasse von 18.000 937 7 g / mol . Es wird durch eine überschüssige Masse von 873,431 ± 593 gekennzeichnet eV / c 2 und einer Kernbindungsenergie von 137 369 199 ± 593 eV .
In XIX th , Jahrhundert kurz vor der Isolierung des Elements, bestimmte der gelehrte Georges Salet wenige Linien Fluor durch das Vergleichsemissionsspektrum Chlorid und Siliziumfluorid. Die Fα haben Linien bei jeweils ungefähr 692, 686 und 678 nm . Das Fβ zeigt eine Linie bei 640 nm und das Fγ bei 623 nm . Moissan übernahm die Erfahrungen von Salet und verwendete Elektroden aus Platin und Elektroden aus Gold . Er konnte das Salet-Spektrum mit denen bestimmter Fluoride vergleichen . Mit den Platinelektroden erhalten wir mehrere Linien der Wellenlänge 744, 740, 734, 714, 704, 691, 687,5, 685,5, 683,5, 677, 640,5, 634 und 623 nm, dann erlauben die Goldelektroden nicht, die Wellenlängen 744 zu haben und 740 nm .
Der einfache Fluorkörper ist normalerweise zweiatomig ( Difluor F 2 ), kann aber einatomig sein . Difluorid ist ein grünlich gelbes Gas mit einem stechenden und reizenden Geruch, giftig, nicht brennbar, aber in der Lage, alles, was an der Luft brennen und sogar gewöhnliches Wasser, Glas oder Sand brennen kann, gefährlich schnell zu oxidieren (zu oxidieren ). Es reagiert in einer Fluoratmosphäre.
Die erste Dichte von Fluor wurde von Henri Moissan aus einem Experiment berechnet , wo er Fluor und Luft in einem Platin - Fläschchen gesammelt. Henri Moissan erhielt eine Dichte von 1,264 bei 0 ° C und 760 mmHg . Anschließend berechnete er die theoretische Dichte durch Multiplikation der Wasserstoffdichte und des Atomgewichts von Fluor. Er fand 1,316.
Reines Difluor ist ein ätzendes hellgelbes Gas: Es ist ein starkes Oxidationsmittel .
Fluor ist ein nicht brennbares Gas, kann jedoch durch Reaktion mit vielen Chemikalien eine Flamme erzeugen. Es kann mit einer Vielzahl chemischer Verbindungen heftig reagieren . Mit Wasser bildet es auch bei niedrigen Temperaturen Ozon und Flusssäure :
3 F 2 + 3 H 2 O.→ O 3 + 6 HFSelbst unter Niedertemperaturbedingungen und ohne Licht reagiert Difluorium explosionsartig mit Wasserstoff , sogar unter –250 ° C, wenn Fluor fest und Wasserstoff flüssig ist. In einem Difluorgasstrahl verbrennen Glas , Metalle , Wasser und andere Substanzen mit einer leuchtenden Flamme.
Fluor hat eine solche Affinität zu den meisten Elementen, insbesondere zu Silizium (Si), dass Difluor nicht in Glasbehältern (hauptsächlich aus Siliciumdioxid Si) hergestellt oder gelagert werden kannO 2). Es wird daher in Teflon , einem Polymer namens KelF, oder in Nickelbehältern gehandhabt . Im letzteren Fall wird die Oberfläche des Behälters zunächst (und ein für allemal) durch einen ersten Kontakt mit dem Difluorid passiviert.
Das Difluor , F 2wird heute noch industriell hergestellt, dank des 1886 von Henri Moissan eingeführten Elektrolyseverfahrens . Das Elektrolytbad besteht aus einem KF-2HF-Gemisch, das bei etwa 90 ° C - 100 ° C geschmolzen ist . Wasserfreies HF ist nicht leitend, weil es nicht sehr dissoziiert ist und es die Zugabe von K istH.F 2 Dies ermöglicht die Ionenleitung durch einen komplexen Mechanismus.
Während der Elektrolysereaktion wird auf einer Kohlenstoffanode Difluorid erzeugt gemäß:
2 StundenF 2- → F 2(g) + 2 HF + 2 e -
An der Kathode (Metall) wird Wasserstoff erzeugt:
4 HF + 2 e - → H 2(g) + 2HF 2- -
In der Elektrolysezelle liegt das angelegte Potential zwischen 8 und 10 V und die Stromdichte liegt in der Größenordnung von 12 A dm −2 . Der aktuelle Wirkungsgrad ist gut (95%), aber die Gesamtenergieeffizienz beträgt nur 30%.
1986, anlässlich des hundertsten Jahrestages der Entdeckung der elektrochemischen Herstellung von Fluor, entdeckte Karl Christe eine originelle und rein chemische Herstellungsmethode, indem er bei 150 ° C wasserfreie Flusssäure HF mit K 2 Mn reagierteF 6 und SbF 5. Die Reaktion ist:
K 2 MnF 6 + 2 SbF 5 → 2 K.SbF 6 + MnF 3+ 1/2 F 2
Dieser Prozess ist anekdotisch, da er nicht industriell eingesetzt werden kann.
Als reaktivstes und elektronegativstes Element bildet Fluor Verbindungen mit den meisten anderen Elementen, einschließlich der Edelgase Xenon und Radon, mit denen Difluor direkt reagiert.
Fluoroxide bestehen aus O und F, können jedoch Bindungen mit anderen Halogenen bilden und F n XO m bilden (wobei X = Cl, I oder Br). Diese Verbindungen ähneln strukturell und chemisch Halogenfluoriden. Sie verhalten sich insbesondere wie Lewis-Säuren oder -Basen.
→ Sechs Sauerstoff und Chlorfluoride sind möglich , aber nur 5 sind charakterisiert worden: FCl III O, FCl VII O 3 , FCl V O 2 , F 3 Cl V O und F 3 Cl VII O 2 . Die sechste Komponente ist F 5 Cl VII O.
FC10 kann durch die Reaktion erhalten werden: ClF 3 + H 2 O → FC10 + 2 HF; Diese Verbindung ist jedoch sehr instabil (ihre Halbwertszeit beträgt 25 s bei Raumtemperatur) und zersetzt sich in FC10 2 und ClF.
F 3 ClO ist bei Raumtemperatur eine stabile Verbindung und ein gutes Oxidationsmittel. Es reagiert mit verschiedenen Verbindungen (z. B. bei hoher Temperatur oder UV-Strahlung. Es kann zu FC10 2 und HF hydrolysiert werden . Es reagiert häufig wie eine Lewis-Base . Seine Herstellung erfolgt gemäß der Reaktion in Gegenwart von NaF:
Cl 2 O + 2 F 2 → F 3 ClO + ClF
Diese Reaktion ist angesichts der Explosivität von Cl 2 O relativ gefährlich und kann daher auf die gleiche Weise mit ClONO 2 hergestellt werden .
FClO 2 ist auch ein sehr gutes Oxidationsmittel, das bereits bei sehr niedrigen Temperaturen mit SO 2 explodieren kann . Es entsteht durch die Reaktion:
6 NaClO 3 + 4 ClF 3 → 6 FClO 2 + 6 NaF + 2 Cl 2 + 3 O 2
→ Es sind nur drei Fluoride von Sauerstoff und Brom möglich: FBrO 2 , F 3 BrO und FBrO 3 . Diese Verbindungen sind weniger stabil als ihre chlorierten Gegenstücke und reaktiver.
→ Für Jod gibt es: FIO 2 und F 3 IO, wobei I einen Oxidationsgrad von + V hat; FIO 3 , F 3 IO 2 und F 5 IO, wobei ich Grad + VII habe.
Von diesen sind die Fluor ist Fluorid von Calcium Zusammensetzung CaF 2 .
Difluor ist zu reaktiv für die direkte Verwendung in reinem Zustand. Andererseits haben seine vielen chemischen Verbindungen eine Vielzahl von Anwendungen.
Einige Beispiele :
Die erste industrielle Produktion von Difluor fand während der Herstellung der Atombombe im Rahmen des Manhattan-Projekts im Zweiten Weltkrieg statt , bei dem Uranhexafluorid UF 6 eingesetzt wurde, eine flüchtige molekulare Verbindung, wurde verwendet, um die verschiedenen Isanope von Uran durch Gasdiffusion zu trennen . Dieses Verfahren wird auch weiterhin bei der Herstellung von Kernbrennstoffen in aktuellen Kernkraftwerken angewendet .
Fluorid ist bekannt für seine kariostatische Wirkung. Es wirkt durch sich an dem Befestigungsschmelz der Zähne : die Hydroxid - Ionen aus Hydroxyapatit Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH) , die den Zahnschmelz der Zähne bildet , wird durch teilweise ersetzt Fluoridionen zu geben fluro Apatit Ca 5 (PO 4 ) 3 (F). Da das Fluoridion eine schwächere Base als das Hydroxid ist, wird der Zahnschmelz resistenter gegen die Säure, die nach einer Mahlzeit lokal in der oralen Umgebung freigesetzt wird.
Fluorid kann auf zwei Arten zu den Zähnen gebracht werden:
Auf lokalem Weg . Dies ist die bevorzugte Route, die die meisten Vorteile und die geringsten Nebenwirkungen aufweist. Der Vermittler ist Zahnpasta . Die Fluoridkonzentration in Zahnpasta für Erwachsene ist relativ konstant: 1000 bis 1500 ppm . Das in der Zahnpasta enthaltene Fluorid bindet sich beim Zähneputzen an die Zähne. Die Putzzeit muss daher ausreichend sein (drei Minuten morgens und abends).
Systemisch . Dieser Weg kann nur während der Zahnbildung von der Geburt bis zum 12. Lebensjahr genutzt werden. Das Zwischenprodukt ist entweder Fluorid in Tabletten (vom Zahnarzt verschrieben) oder eine Nahrungsquelle: Wasser oder Küchensalz. In diesem Fall ist es notwendig, auf die Gesamtmenge des aufgenommenen Fluorids zu achten und die Quellen nicht zu multiplizieren.
Kinder schlucken immer einen Teil der Zahnpasta, besonders seit sie jung sind. Die Aufnahme von Zahnpasta nimmt mit dem Alter ab: Von 2 bis 4 Jahren werden 50% der Zahnpasta geschluckt; 4 bis 6 Jahre werden 30% der Zahnpasta geschluckt, ab 6 Jahren 10% der Zahnpasta. Es ist daher sehr wichtig, die Fluoridkonzentration an das Alter des Kindes anzupassen.
Empfehlungen zur Konzentration und Menge der Zahnpasta: ab 3 Jahren Zahnpasta mit einer Spur von Fluorid (250 ppm ); dann allmählich bis zu 6 Jahren wird die Menge erhöht, 500 bis 1000 ppm . Nach 6 Jahren 1000 bis 1500 ppm , Dosis weiter erhöhen.
Saure Getränke wie Coca-Cola lösen auf der Zahnoberfläche abgelagertes Calciumfluorid auf. Calciumfluorid hat daher eine kurze Lebensdauer in einem Mund, der häufig von Soda abgespült wird . Die lokale Anwendung von Fluorid zur Verhinderung oder Remineralisierung von durch Limonaden verursachten Zahnläsionen (wenn deren Verbrauch beibehalten wird) ist daher ohne theoretische Grundlage. Unter normalen Bedingungen (ohne regelmäßige Anwesenheit von saurer Flüssigkeit im Mund) wurde nach mehrmonatiger Anwendung von Calciumfluorid eine Verringerung des Auftretens von Hohlräumen festgestellt.
Gasförmiges und / oder teilchenförmiges Fluor wird von bestimmten Fabriken in die Luft abgegeben (Anfang der 1970er Jahre produzierte beispielsweise in Martigny eine Fabrik, die "kontinuierlich" betrieben wird, ungefähr 10.000 t Aluminium pro Jahr, wobei 160 bis 200 Tonnen Fluor emittiert werden pro Jahr in die Luft, davon ungefähr 25% in gasförmiger Form nach ADENU (1976), zusammen mit anderen säuernden gasförmigen Emissionen. Fluor wird in verschiedenen Formen emittiert (z. B. Aluminiumproduktion, eine Quelle für gasförmiges Fluor, einschließlich Siliciumdioxid-Tetrafluorid (SiF4) ) und Flußsäure (HF), leicht mit kombiniertem atmosphärischem Wasserdampf,
Partikelfluor ist stabiler, hydrolysiert jedoch unter feuchten und / oder sauren Bedingungen allmählich und kann dann in Pflanzen (einschließlich Flechten, Moose und epiphytische Algen) eindringen oder den Boden bedecken.
Fluoride bleiben in der Luft nicht sehr stark erhalten, was erklärt, dass die Fluorverschmutzung Auswirkungen hat, die "um die Emissionsquellen herum lokalisiert" sind. In Tälern oder bestimmten Arten von Erleichterungen aufgrund von Winden können jedoch signifikante Ablagerungen in Entfernungen von 1 bis 2 km oder mehr beobachtet werden noch mehr vom Punkt der Emission. In Gebieten, in denen die Luft chronisch oder stark durch Fluor verschmutzt ist, wird an der Flechte X. parietina eine Nekrose beobachtet (bei Farbänderung wechselt die Flechte von gelb nach schwarz), diese Effekte können jedoch auch durch andere Schadstoffe wie Schwefeloxide hervorgerufen werden ).
Böden (und / oder der darunter liegende Grundwasserspiegel) können auch durch industrielle Fluorquellen verschmutzt werden
Landwirtschafts- und Obstkulturen oder Weinbau können somit durch relativ weit entfernte industrielle Quellen kontaminiert werden, wie in den 1970er Jahren im Wallis (Weinberg) gezeigt wurde .
Risikokarte für Fluorid im Grundwasser
Rund ein Drittel der Weltbevölkerung verbraucht Trinkwasser aus dem Grundwasser. Ungefähr 300 Millionen Menschen beziehen ihr Wasser aus Grundwasser, das stark mit Arsen und Fluorid belastet ist. Diese Spurenelemente sind meist natürlichen Ursprungs und stammen aus durch Wasser ausgelaugten Gesteinen und Sedimenten. 2008 stellte das Schweizerische Wasserforschungsinstitut Eawag eine neue Methode zur Erstellung von Risikokarten für geogen toxische Substanzen im Grundwasser vor. Dies erleichtert die Bestimmung, welche Quellen gesteuert werden sollen. 2016 machte die Forschungsgruppe ihr Wissen auf der GAP-Plattform (Groundwater Assessment Platform / www.gapmaps.org) frei zugänglich. Auf diese Weise können Spezialisten auf der ganzen Welt ihre eigenen Messdaten laden, anzeigen und Risikokarten für Regionen ihrer Wahl erstellen. Die Plattform dient auch als Forum für den Wissensaustausch, um Methoden zur Entfernung toxischer Substanzen aus dem Wasser zu entwickeln.
Je nach Land und Verwendung bestimmter Produkte gibt es verschiedene Normen und Vorschriften.
In Frankreich : Die Fluoridierung von Wasser ist in Form von Natriumhexafluorsilicat und Hexafluorkieselsäure zugelassen, es liegen jedoch nur wenige Informationen über die tatsächliche Verwendung bei der Herstellung von Leitungswasser vor . Andererseits wird die Salzfluoridierung zugelassen und gefördert. Dies muss dann als fluoriertes Salz oder jodiertes und fluoriertes Salz bezeichnet werden , was bedeutet, dass es mit Fluor in einer Menge von 250 mg / kg in Form von Kaliumfluorid (nass) ergänzt wird. Diese Fluoridierung wurde 1986 von der Generaldirektion Gesundheit zur Vorbeugung von Massenkaries in der Bevölkerung gefördert. Die Verpackung muss den Verbraucher dann auch mit der Aussage alarmieren: " Nicht konsumieren, wenn das Trinkwasser mehr als 0,5 mg / Liter Fluorid enthält ". Seit 1993 erlaubt das Gesetz die Verwendung von fluoriertem Salz in Schulkantinen, wenn die Betreiber sichergestellt haben, dass das zugeführte Wasser keinen Fluorgehalt von mehr als 0,5 mg / l aufweist.
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