Liên kết hoá học. Tính chất nguyên tử, phân tử, hạt nhân của flo

Flo là một nguyên tố hóa học (ký hiệu F, số nguyên tử 9), là một phi kim loại thuộc nhóm halogen. Nó là chất hoạt động và có độ âm điện cao nhất. Ở nhiệt độ và áp suất bình thường, phân tử flo có màu vàng nhạt với công thức F2. Giống như các halogenua khác, flo phân tử rất nguy hiểm và gây bỏng hóa chất nghiêm trọng khi tiếp xúc với da.

Cách sử dụng

Flo và các hợp chất của nó được sử dụng rộng rãi, bao gồm sản xuất dược phẩm, hóa chất nông nghiệp, nhiên liệu, chất bôi trơn và dệt may. được sử dụng để khắc thủy tinh và plasma flo được sử dụng để sản xuất chất bán dẫn và các vật liệu khác. Nồng độ ion F thấp trong kem đánh răng và uống nước có thể giúp ngăn ngừa sâu răng, trong khi nồng độ cao hơn được tìm thấy trong một số loại thuốc trừ sâu. Nhiều loại thuốc gây mê tổng quát là dẫn xuất hydrofluorocarbon. Đồng vị 18F là nguồn cung cấp positron cho hình ảnh y tế sử dụng phương pháp chụp cắt lớp phát xạ positron và uranium hexafluoride được sử dụng để tách các đồng vị uranium và sản xuất chúng cho các nhà máy điện hạt nhân.

Lịch sử khám phá

Khoáng chất có chứa hợp chất flo đã được biết đến từ nhiều năm trước khi chất này được phân lập nguyên tố hóa học. Ví dụ, khoáng vật fluorit (hoặc fluorit), bao gồm canxi florua, được mô tả vào năm 1530 bởi George Agricola. Ông nhận thấy rằng nó có thể được sử dụng như một chất trợ dung, một chất giúp hạ thấp điểm nóng chảy của kim loại hoặc quặng và giúp tinh chế kim loại mong muốn. Do đó, flo có tên Latin từ từ fluere (“chảy”).

Năm 1670, thợ thổi thủy tinh Heinrich Schwanhard phát hiện ra rằng thủy tinh được ăn mòn bằng canxi florua (fluorspar) được xử lý bằng axit. Karl Scheele và nhiều nhà nghiên cứu sau này, bao gồm Humphry Davy, Joseph-Louis Gay-Lussac, Antoine Lavoisier, Louis Thénard, đã thử nghiệm với axit flohydric (HF), chất này được điều chế dễ dàng bằng cách xử lý CaF với axit sulfuric đậm đặc.

Cuối cùng, người ta thấy rõ rằng HF có chứa một nguyên tố chưa được biết đến trước đó. Tuy nhiên, chất này do có khả năng phản ứng quá cao nên không thể phân lập được trong nhiều năm. Nó không chỉ khó tách khỏi các hợp chất mà còn phản ứng ngay lập tức với các thành phần khác của chúng. Việc cô lập nguyên tố flo từ axit hydrofluoric là cực kỳ nguy hiểm, và những nỗ lực ban đầu đã khiến một số nhà khoa học bị mù và thiệt mạng. Những người này được mệnh danh là “những vị tử đạo vì fluoride”.

Khám phá và sản xuất

Cuối cùng, vào năm 1886, nhà hóa học người Pháp Henri Moissan đã thành công trong việc cô lập flo bằng cách điện phân hỗn hợp kali florua nóng chảy và axit flohydric. Vì điều này ông đã được trao giải giải thưởng Nobel 1906 trong lĩnh vực hóa học. Phương pháp điện phân của ông ngày nay vẫn tiếp tục được sử dụng để sản xuất công nghiệp nguyên tố hóa học này.

Việc sản xuất flo quy mô lớn đầu tiên bắt đầu trong Thế chiến thứ hai. Nó được yêu cầu cho một trong những giai đoạn chế tạo bom nguyên tử như một phần của Dự án Manhattan. Fluorine được sử dụng để sản xuất uranium hexafluoride (UF 6), chất này được dùng để tách hai đồng vị 235 U và 238 U. Ngày nay, khí UF 6 cần thiết để sản xuất uranium đã làm giàu cho năng lượng hạt nhân.

Tính chất quan trọng nhất của Flo

Trong bảng tuần hoàn, nguyên tố này đứng đầu nhóm 17 (trước đây là nhóm 7A), gọi là nguyên tố halogen. Các halogen khác bao gồm clo, brom, iốt và astatine. Ngoài ra F còn ở chu kì thứ hai giữa oxi và neon.

Flo nguyên chất là một loại khí ăn mòn ( công thức hóa học F 2) có mùi hăng đặc trưng, ​​được phát hiện ở nồng độ 20 nl trên một lít thể tích. Là nguyên tố có độ âm điện và phản ứng mạnh nhất trong tất cả các nguyên tố, nó dễ dàng tạo thành các hợp chất với hầu hết chúng. Fluorine hoạt động quá mạnh để tồn tại ở dạng nguyên tố và có ái lực với hầu hết các vật liệu, kể cả silicon, đến mức nó không thể được điều chế hoặc bảo quản trong hộp thủy tinh. Trong không khí ẩm, nó phản ứng với nước, tạo thành axit flohydric nguy hiểm không kém.

Flo khi tương tác với hydro sẽ phát nổ ngay cả ở nhiệt độ thấp và trong bóng tối. Nó phản ứng dữ dội với nước tạo thành axit flohydric và khí oxy. Vật liệu khác nhau, kể cả kim loại phân tán mịn và thủy tinh, cháy với ngọn lửa sáng trong dòng khí flo. Ngoài ra, nguyên tố hóa học này tạo thành các hợp chất với các khí hiếm krypton, xenon và radon. Tuy nhiên, nó không phản ứng trực tiếp với nitơ và oxy.

Bất chấp hoạt tính cực cao của flo, hiện nay đã có các phương pháp xử lý và vận chuyển an toàn. Nguyên tố này có thể được bảo quản trong các thùng chứa bằng thép hoặc monel (một hợp kim giàu niken), vì florua hình thành trên bề mặt của những vật liệu này, giúp ngăn chặn phản ứng tiếp theo.

Fluoride là những chất trong đó fluoride hiện diện dưới dạng ion tích điện âm (F -) kết hợp với một số nguyên tố tích điện dương. Các hợp chất flo với kim loại là một trong những muối ổn định nhất. Khi hòa tan trong nước, chúng phân ly thành các ion. Các dạng flo khác là phức chất, ví dụ - và H 2 F +.

đồng vị

Có nhiều đồng vị của halogen này, dao động từ 14 F đến 31 F. Nhưng thành phần đồng vị của flo chỉ bao gồm một trong số chúng, 19 F, chứa 10 neutron, vì nó là chất duy nhất ổn định. Đồng vị phóng xạ 18 F là nguồn positron có giá trị.

Tác dụng sinh học

Fluoride trong cơ thể chủ yếu được tìm thấy trong xương và răng dưới dạng ion. Theo Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ, việc fluoride hóa nước uống ở nồng độ dưới một phần triệu làm giảm đáng kể tỷ lệ mắc bệnh sâu răng. Mặt khác, sự tích tụ fluoride quá mức có thể dẫn đến chứng nhiễm fluor, biểu hiện ở răng có đốm. Hiệu ứng này thường được quan sát thấy ở những khu vực có hàm lượng nguyên tố hóa học này trong nước uống vượt quá nồng độ 10 ppm.

Muối flo và muối florua nguyên tố rất độc hại và cần được xử lý hết sức cẩn thận. Cần tránh tiếp xúc với da hoặc mắt một cách cẩn thận. Phản ứng với da tạo ra chất này nhanh chóng thâm nhập vào mô và phản ứng với canxi trong xương, làm xương bị tổn thương vĩnh viễn.

Flo trong môi trường

Sản lượng khoáng sản fluorit hàng năm trên thế giới là khoảng 4 triệu tấn, tổng công suất khai thác là 120 triệu tấn.Các khu vực khai thác chính loại khoáng sản này là Mexico, Trung Quốc và Tây Âu.

Fluorine xuất hiện tự nhiên trong vỏ trái đất, nơi nó có thể được tìm thấy trong đá, than và đất sét. Fluoride xâm nhập vào không khí thông qua quá trình xói mòn đất do gió. Flo là nguyên tố hóa học phổ biến thứ 13 trong vỏ trái đất - hàm lượng của nó là 950 ppm. Trong đất, nồng độ trung bình của nó là khoảng 330 ppm. Hydro florua có thể được thải vào không khí do quá trình đốt cháy trong công nghiệp. Fluoride trong không khí cuối cùng sẽ rơi xuống đất hoặc vào nước. Khi flo tạo thành liên kết với một hạt nhỏ, nó có thể tồn tại trong không khí trong một thời gian dài.

Trong khí quyển, 0,6 ppb nguyên tố hóa học này hiện diện ở dạng sương mù muối và hợp chất hữu cơ clo Trong môi trường đô thị, nồng độ đạt tới 50 phần tỷ.

Kết nối

Fluorine là một nguyên tố hóa học tạo thành nhiều loại hợp chất hữu cơ và vô cơ. Các nhà hóa học có thể thay thế nguyên tử hydro bằng nó, từ đó tạo ra nhiều chất mới. Halogen có tính phản ứng cao tạo thành hợp chất với khí hiếm. Năm 1962, Neil Bartlett đã tổng hợp được xenon hexafluoroplatinate (XePtF6). Fluoride của krypton và radon cũng đã thu được. Một hợp chất khác là argon fluorohydride, chỉ ổn định ở nhiệt độ cực thấp.

Ứng dụng công nghiệp

Ở trạng thái nguyên tử và phân tử, flo được sử dụng để khắc plasma trong sản xuất chất bán dẫn, màn hình phẳng và hệ thống vi cơ điện tử. Axit flohydric được sử dụng để khắc thủy tinh trong đèn và các sản phẩm khác.

Cùng với một số hợp chất của nó, flo là thành phần quan trọng trong sản xuất dược phẩm, hóa chất nông nghiệp, nhiên liệu, chất bôi trơn và dệt may. Nguyên tố hóa học này cần thiết để sản xuất các ankan halogen hóa (halon), do đó được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều hòa không khí và làm lạnh. Việc sử dụng chlorofluorocarbons này sau đó đã bị cấm vì chúng góp phần phá hủy tầng ozone ở tầng trên của khí quyển.

Lưu huỳnh hexafluoride là một loại khí cực kỳ trơ, không độc hại được phân loại là khí nhà kính. Không có flo thì không thể sản xuất được các loại nhựa có độ ma sát thấp như Teflon. Nhiều loại thuốc gây mê (ví dụ, sevoflurane, desflurane và isoflurane) là dẫn xuất hydrofluorocarbon. Natri hexafluoroaluminate (cryolit) được sử dụng trong điện phân nhôm.

Các hợp chất florua, bao gồm NaF, được sử dụng trong kem đánh răng để ngăn ngừa sâu răng. Những chất này được thêm vào nguồn cung cấp nước của thành phố để fluoride hóa nước, nhưng việc làm này bị coi là gây tranh cãi do ảnh hưởng của nó đối với sức khỏe con người. Ở nồng độ cao hơn, NaF được sử dụng làm thuốc trừ sâu, đặc biệt là để kiểm soát gián.

Trước đây, florua được sử dụng để khử quặng và tăng tính lưu động của chúng. Fluorine là thành phần quan trọng trong sản xuất uranium hexafluoride, được sử dụng để tách các đồng vị của nó. 18 F, một đồng vị phóng xạ có thời gian hoạt động 110 phút, phát ra positron và thường được sử dụng trong chụp cắt lớp phát xạ positron y tế.

Tính chất vật lý của flo

Các đặc điểm cơ bản của nguyên tố hóa học như sau:

• Khối lượng nguyên tử 18,9984032 g/mol.
• Cấu hình electron là 1s 2 2s 2 2p 5.
• Trạng thái oxy hóa -1.
• Mật độ 1,7 g/l.
• Điểm nóng chảy 53,53 K.
• Điểm sôi 85,03 K.
• Nhiệt dung 31,34 J/(K mol).

§4. “Những nhà thám hiểm vùng cực” trong thế giới phân tử

Khi các phân tử được hình thành bằng liên kết cộng hóa trị hydro H2, nitơ N 2, ôxy O2, florua F 2, clo Cl2, các cặp electron nằm chính giữa hạt nhân của hai nguyên tử giống hệt nhau. Những nguyên tử này thu hút các electron với lực giống hệt nhau, điều này khá tự nhiên. Liên kết hóa học này còn được gọi là liên kết cộng hóa trị không phân cực.

Một điều khác xảy ra thường xuyên hơn: sự gặp gỡ của các nguyên tử khác nhau. Hãy tưởng tượng một ngày chúng ta gặp nhau, thích nhau và quyết định trở thành bạn bè. hydro H và nguyên tử florua F. Mọi người đều có dự trữ một electron chưa ghép cặp, electron này đang chờ đợi những sự kiện thú vị trong quỹ đạo nguyên tử cô đơn của mình và háo hức với những ấn tượng mới. Vấn đề duy nhất là những electron này ở trong các quỹ đạo có hình dạng khác nhau: S-electron của hydro quay tròn trong đám mây electron hình cầu, và R- Electron flo chuyển động xung quanh hạt nhân theo quỹ đạo dài giống như quả tạ.

Đối với các electron của chúng ta, bậc thầy trong việc tạo ra liên kết cộng hóa trị, hình dạng khác nhau quỹ đạo không phải là trở ngại, chúng có thể dễ dàng sắp xếp sự chồng chéo của các đám mây điện tử và hình thành phân tử khí florua HF:

Một liên kết cộng hóa trị được hình thành ở đây và một liên kết rất mạnh. Nhưng đây là điều thú vị: nguyên tử florua với các electron ở nhà, như các nhà hóa học nói, đã to lớnđộ âm điện. Nó là gì?

Độ âm điện là tính chất của nguyên tử một nguyên tố hút đám mây điện tử vào chính nó, tạo thành liên kết hóa học.

Nếu nguyên tố Flo có độ âm điện lớn hơn, thì điều này có nghĩa là không chỉ sở hữu Các electron của Flo bám chặt vào hạt nhân và không bao giờ tách ra khỏi nguyên tử mà còn người lạ các electron cho nguyên tử flo luôn là những vị khách được chào đón. Và do đó, anh ta không đối xử một cách trung thực với người hàng xóm phân tử mới của mình (nguyên tử hydro), kéo electron thuộc về anh ta lại gần mình hơn. Kết quả là toàn bộ cặp electron tạo thành liên kết là ca sang một bên florua

Giữa các nguyên tử hydro Và florua cộng hóa trị được hình thành vùng cực liên kết hoá học. phân tử khí florua HF trở thành lưỡng cực (hạt có hai cực điện): nó nhận được một số điện tích dương ở một đầu (nơi mà nguyên tử hydro) và một số âm - mặt khác (trong đó nguyên tử florua):

Nếu chúng ta muốn xem một phân tử hoạt động như thế nào Nước, thì trước tiên bạn sẽ phải nhớ thành phần của nó. Có một câu nói hài hước về đôi giày thủng lỗ: “Giày của tôi bị thủng”. Ash-hai-o - chính là nó H2O(công thức của nước). Điều chính trong một phân tử nước diễn viên- nguyên tử ôxy. Hãy nhớ sơ đồ năng lượng của nó:

Hai không ghép đôi R -electron của nguyên tử ôxy VỀ- thật là lén lút! Chúng luôn sẵn sàng hình thành liên kết hóa học. Hơn nữa, chủ nhân của chúng, nguyên tử oxy, sẽ có những đối tác là những nguyên tử tốt bụng và tốt bụng. hydro H với những đám mây điện tử đầy đặn và tròn trịa giống như kolobok.

Do các nguyên tử hydro đẩy nhau đáng kể nên góc giữa các liên kết hóa học (các đường nối hạt nhân nguyên tử) hydro - ôxy không thẳng (90°), nhưng nhiều hơn một chút - 104,5°. Các liên kết hóa học này vùng cực: Oxy có độ âm điện cao hơn nhiều so với hydro và thu hút các đám mây điện tử hình thành liên kết hóa học. Một điện tích âm dư thừa tích tụ gần nguyên tử oxy, trong khi điện tích dương tích lũy gần các nguyên tử hydro. Do đó, toàn bộ phân tử Nước cũng thuộc nhóm “các nhà thám hiểm cực hóa học” - những chất có phân tử là lưỡng cực điện.

Liên kết hóa học là một hiện tượng điện tử trong đó ít nhất một electron, nằm trong trường lực của hạt nhân của nó, tìm thấy chính nó trong trường lực của một hạt nhân khác hoặc một số hạt nhân cùng một lúc.

Số đông chất đơn giản và tất cả các chất (hợp chất) phức tạp đều bao gồm các nguyên tử tương tác với nhau theo một cách nhất định. Nói cách khác, một liên kết hóa học được thiết lập giữa các nguyên tử. Trong quá trình giáo dục liên kết hóa học năng lượng luôn được giải phóng, tức là năng lượng của hạt tạo thành phải nhỏ hơn tổng năng lượng của các hạt ban đầu.

Sự chuyển electron từ nguyên tử này sang nguyên tử khác, dẫn đến sự hình thành các ion tích điện trái dấu có cấu hình điện tử ổn định, giữa đó thiết lập lực hút tĩnh điện, là mô hình đơn giản nhất sự gắn kết:

X → X + + e - ; Y + e - → Y - ; X+Y-

Giả thuyết về sự hình thành các ion và sự xuất hiện lực hút tĩnh điện giữa chúng lần đầu tiên được đưa ra bởi nhà khoa học người Đức W. Kossel (1916).

Một mô hình truyền thông khác là sự chia sẻ electron của hai nguyên tử, điều này cũng dẫn đến sự hình thành các cấu hình điện tử ổn định. Liên kết như vậy được gọi là cộng hóa trị, lý thuyết của nó bắt đầu được phát triển vào năm 1916 bởi nhà khoa học người Mỹ G. Lewis.

Điểm chung của cả hai lý thuyết là sự hình thành các hạt có cấu hình electron ổn định trùng với cấu hình electron của khí hiếm.

Ví dụ, trong quá trình hình thành lithium florua, cơ chế ion hình thành liên kết được thực hiện. Nguyên tử lithium (3 Li 1s 2 2s 1) mất một electron và trở thành cation (3 Li + 1s 2) có cấu hình electron của helium. Flo (9 F 1s 2 2s 2 2p 5) nhận một electron, tạo thành anion (9 F - 1s 2 2s 2 2p 6) có cấu hình electron là neon. Lực hút tĩnh điện xảy ra giữa ion lithium Li + và ion flo F -, do đó một hợp chất mới được hình thành - lithium fluoride.

Khi hydro florua được hình thành, electron duy nhất của nguyên tử hydro (1s) và electron chưa ghép cặp của nguyên tử flo (2p) nằm trong trường hoạt động của cả hai hạt nhân - nguyên tử hydro và nguyên tử flo. Bằng cách này, một cặp electron chung xuất hiện, có nghĩa là sự phân bố lại mật độ electron và sự xuất hiện của mật độ electron tối đa. Kết quả là, hai electron hiện được liên kết với hạt nhân của nguyên tử hydro (cấu hình điện tử của nguyên tử helium) và tám electron ở mức năng lượng bên ngoài hiện được liên kết với hạt nhân flo (cấu hình điện tử của nguyên tử neon):

Liên kết được tạo bởi một cặp electron được gọi là liên kết đơn.

Nó được biểu thị bằng một dòng giữa các ký hiệu của các phần tử: H-F.

Xu hướng hình thành lớp vỏ tám electron ổn định bằng cách chuyển một electron từ nguyên tử này sang nguyên tử khác (liên kết ion) hoặc dùng chung electron (liên kết cộng hóa trị) được gọi là quy tắc bát tử.

Sự hình thành lớp vỏ hai electron giữa ion lithium và nguyên tử hydro là một trường hợp đặc biệt.

Tuy nhiên, có những hợp chất không đáp ứng quy tắc này. Ví dụ, nguyên tử berili trong berili florua BeF 2 chỉ có lớp vỏ bốn electron; sáu vỏ electron là đặc trưng của nguyên tử boron (các dấu chấm biểu thị các electron ở mức năng lượng bên ngoài):

Đồng thời, trong các hợp chất như photpho(V) clorua và lưu huỳnh(VI) florua, iốt(VII) florua, lớp vỏ electron của nguyên tử trung tâm chứa hơn 8 electron (phốt pho - 10; lưu huỳnh - 12; iốt - 14):

Hầu hết các hợp chất của nguyên tố d cũng không tuân theo quy tắc bát tử.

Trong tất cả các ví dụ được trình bày ở trên, liên kết hóa học được hình thành giữa các nguyên tử của các nguyên tố khác nhau; nó được gọi là dị hợp tử. Tuy nhiên, liên kết cộng hóa trị cũng có thể hình thành giữa các nguyên tử giống hệt nhau. Ví dụ, một phân tử hydro được hình thành bằng cách chia sẻ 15 electron từ mỗi nguyên tử hydro, dẫn đến mỗi nguyên tử có cấu hình điện tử ổn định gồm hai electron. Một octet được hình thành khi các phân tử của các chất đơn giản khác, ví dụ như flo, được hình thành:

Sự hình thành liên kết hóa học cũng có thể được thực hiện bằng cách dùng chung bốn hoặc sáu electron. Trong trường hợp đầu tiên, một liên kết đôi được hình thành, đó là hai cặp electron tổng quát; trong trường hợp thứ hai, một liên kết ba được hình thành (ba cặp electron tổng quát).

Ví dụ, khi một phân tử nitơ N2 được hình thành, một liên kết hóa học được hình thành bằng cách chia sẻ sáu electron: ba electron p chưa ghép cặp từ mỗi nguyên tử. Để đạt được cấu hình tám electron, ba cặp electron phổ biến được hình thành:

Liên kết đôi được biểu thị bằng hai dấu gạch ngang, liên kết ba được biểu thị bằng ba dấu gạch ngang. Phân tử nitơ N2 có thể được biểu diễn như sau: N≡N.

Trong các phân tử hai nguyên tử được hình thành bởi các nguyên tử của một nguyên tố, mật độ electron tối đa nằm ở giữa dòng hạt nhân. Vì sự phân tách điện tích không xảy ra giữa các nguyên tử nên loại liên kết cộng hóa trị này được gọi là không phân cực. Liên kết dị thể luôn phân cực ở mức độ này hay mức độ khác, vì mật độ electron tối đa dịch chuyển về phía một trong các nguyên tử, do đó nó thu được điện tích âm một phần (ký hiệu là σ-). Nguyên tử có mật độ electron tối đa bị dịch chuyển sẽ mang điện tích dương một phần (ký hiệu là σ+). Các hạt trung hòa về điện trong đó tâm của một phần điện tích âm và một phần dương không trùng nhau trong không gian được gọi là lưỡng cực. Độ phân cực của liên kết được đo bằng mômen lưỡng cực (μ), mômen này tỷ lệ thuận với độ lớn của các điện tích và khoảng cách giữa chúng.

Cơm. Sơ đồ biểu diễn lưỡng cực

Danh sách tài liệu được sử dụng

1. Popkov V. A., Puzakov S. A. hóa học nói chung: sách giáo khoa. - M.: GEOTAR-Media, 2010. - 976 trang: ISBN 978-5-9704-1570-2. [Với. 32-35]

Phân tử Flo.

Flo tự do bao gồm các phân tử hai nguyên tử. Từ quan điểm hóa học, flo có thể được coi là một phi kim loại hóa trị một, và hơn nữa, là chất hoạt động mạnh nhất trong tất cả các phi kim loại. Điều này là do một số lý do, bao gồm cả sự dễ dàng phân hủy phân tử F 2 thành các nguyên tử riêng lẻ - năng lượng cần thiết cho quá trình này chỉ là 159 kJ/mol (so với 493 kJ/mol đối với O 2 và 242 kJ/mol đối với C 12). Nguyên tử Flo có ái lực điện tử đáng kể và kích thước tương đối nhỏ. Do đó, liên kết hóa trị của chúng với các nguyên tử của các nguyên tố khác hóa ra mạnh hơn liên kết tương tự của các kim loại khác (ví dụ, năng lượng). Kết nối HF là - 564 kJ/mol so với 460 kJ/mol đối với liên kết H-O và 431 kJ/mol đối với liên kết H-C1).

Liên kết F-F được đặc trưng bởi khoảng cách hạt nhân bằng 1,42 A. Đối với sự phân ly nhiệt của flo, dữ liệu sau đây thu được bằng tính toán:

Nhiệt độ, °C 300 500 700 900 1100 1300 1500 1700 Mức độ phân ly, % 5·10 -3 0,3 4,2 22 60 88 97 99

Nguyên tử flo ở trạng thái cơ bản có cấu trúc của lớp electron bên ngoài 2s 2 2p 5 và là hóa trị một. Sự kích thích trạng thái hóa trị ba liên quan đến việc chuyển một electron 2p sang mức 3s đòi hỏi chi phí 1225 kJ/mol và thực tế không thể thực hiện được.

Ái lực điện tử của nguyên tử flo trung tính được ước tính là 339 kJ/mol. Ion F - được đặc trưng bởi bán kính hiệu dụng 1,33 A và năng lượng hydrat hóa là 485 kJ/mol. Bán kính cộng hóa trị của flo thường được lấy là 71 pm (tức là một nửa khoảng cách giữa các hạt nhân trong phân tử F 2).

Tính chất nguyên tử, phân tử, hạt nhân

Cấu trúc của nguyên tử flo.

Ở trung tâm của nguyên tử là một hạt nhân tích điện dương. Có 9 electron mang điện tích âm quay xung quanh.

Công thức điện tử: 1s2;2s2;2p5

tôi bảo vệ. = 1,00783 (amu)

m trung tính.= 1,00866 (amu)

m proton = m electron

Đồng vị florua.

Đồng vị: 18F

Đặc điểm tóm tắt: Tỷ lệ mắc trong tự nhiên: 0%

Số proton trong hạt nhân là 9. Số neutron trong hạt nhân là 9. Số nucleon là 18. Liên kết E = 931,5(9*m pr.+9*m neutron-M(F18)) = 138,24 (MEV)E cụ thể = E liên kết/N nucleon = 7,81 (MEV/nucleon)

Không thể phân rã Alpha Không thể phân rã Beta trừ Phân rã Positron: F(Z=9,M=18)->O(Z=8,M=18)+e(Z=+1,M=0)+0.28( MeV)Bắt điện tử: F(Z=9,M=18)+e(Z=-1,M=0)->O(Z=8,M=18)+1.21(MeV)

Đồng vị: 19F

Đặc điểm tóm tắt: Tỷ lệ mắc trong tự nhiên: 100%

Phân tử Flo.

Flo tự do bao gồm các phân tử hai nguyên tử. Từ quan điểm hóa học, flo có thể được coi là một phi kim loại hóa trị một, và hơn nữa, là chất hoạt động mạnh nhất trong tất cả các phi kim loại. Điều này là do một số lý do, bao gồm cả sự dễ dàng phân hủy phân tử F2 thành các nguyên tử riêng lẻ - năng lượng cần thiết cho quá trình này chỉ là 159 kJ/mol (so với 493 kJ/mol đối với O2 và 242 kJ/mol đối với C12). Nguyên tử Flo có ái lực điện tử đáng kể và kích thước tương đối nhỏ. Do đó, liên kết hóa trị của chúng với các nguyên tử của các nguyên tố khác hóa ra mạnh hơn liên kết tương tự của các kim loại khác (ví dụ, năng lượng liên kết H-F là -564 kJ/mol so với 460 kJ/mol đối với liên kết H-O và 431 kJ/mol đối với liên kết H-O. liên kết H-C1).

Giao tiếp F-Fđược đặc trưng bởi khoảng cách hạt nhân là 1,42 A. Đối với sự phân ly nhiệt của flo, dữ liệu sau đây thu được bằng tính toán:

Nhiệt độ, °C 300 500 700 900 1100 1300 1500 1700

Mức độ phân ly, % 5 10-3 0,3 4,2 22 60 88 97 99

Nguyên tử flo ở trạng thái cơ bản có cấu trúc của lớp electron bên ngoài 2s22p5 và là hóa trị một. Sự kích thích trạng thái hóa trị ba liên quan đến việc chuyển một electron 2p sang mức 3s đòi hỏi chi phí 1225 kJ/mol và thực tế không thể thực hiện được. Ái lực điện tử của nguyên tử flo trung tính được ước tính là 339 kJ/mol. Ion F- có đặc điểm là có bán kính hiệu dụng là 1,33 A và năng lượng hydrat hóa là 485 kJ/mol. Bán kính cộng hóa trị của flo thường được lấy là 71 pm (tức là một nửa khoảng cách giữa các hạt nhân trong phân tử F2).

Tính chất hóa học của flo.

Vì các dẫn xuất flo của các nguyên tố kim loại thường rất dễ bay hơi nên sự hình thành của chúng không bảo vệ được bề mặt của kim loại khỏi tác động tiếp theo của flo. Do đó, sự tương tác thường mạnh hơn nhiều so với nhiều kim loại. Ví dụ, silicon, phốt pho và lưu huỳnh bốc cháy trong khí flo. Carbon vô định hình hoạt động tương tự ( than củi), trong khi than chì chỉ phản ứng ở nhiệt độ nóng đỏ. Flo không kết hợp trực tiếp với nitơ và oxy.

Flo loại bỏ hydro khỏi hợp chất hydro của các nguyên tố khác. Hầu hết các oxit bị phân hủy bởi nó, thay thế oxy. Đặc biệt, nước tương tác theo sơ đồ F2 + H2O --> 2 HF + O

Hơn nữa, các nguyên tử oxy bị dịch chuyển không chỉ kết hợp với nhau mà còn một phần với các phân tử nước và flo. Vì vậy, ngoài khí oxy, phản ứng này luôn tạo ra hydrogen peroxide và flo oxit (F2O). Loại thứ hai là một loại khí màu vàng nhạt có mùi tương tự như ozone.

Fluorine oxit (còn được gọi là oxy florua - ОF2) có thể thu được bằng cách cho flo đi qua 0,5 N. dung dịch NaOH. Phản ứng xảy ra theo phương trình: 2 F2 + 2 NaOH = 2 NaF + H2O + F2О.Các phản ứng sau đây cũng là đặc trưng của flo:

H2 + F2 = 2HF (có nổ)