Αντίδραση με Φθόριο
Το φθόριο είναι ένα χημικό στοιχείο με το σύμβολο F, το οποίο φέρει τον ατομικό αριθμό 9. Επίσης γνωστό ως το ελαφρύτερο αλογόνο, το φθόριο υπάρχει στο STP ως εξαιρετικά τοξικό διατομικό αέριο με ανοιχτό κίτρινο χρώμα. Ως το πιο ηλεκτραρνητικό στοιχείο, το φθόριο είναι εξαιρετικά αντιδραστικό, καθώς αντιδρά με όλα τα στοιχεία του περιοδικού πίνακα, εκτός από το ευγενές αέριο αργό, νέον και ήλιο.
Το φθόριο έχει 5 ηλεκτρόνια στο 2p κέλυφός του. Εξαιτίας αυτού, γνωρίζουμε ότι το φθόριο είναι το πιο ηλεκτραρνητικό στοιχείο. Η διαμόρφωση ηλεκτρονίων του 2p. Το τροχιακό περιέχει συνολικά 6 ηλεκτρόνια, με αποτέλεσμα το φθόριο να φαίνεται εξαιρετικά κοντά στην ιδανική διαμόρφωση ηλεκτρονίων. Η υψηλή ηλεκτραρνητικότητα εξηγεί περαιτέρω τη μικρή ακτίνα του Φθορίου. Δεδομένου ότι τα ηλεκτρόνια είναι συσκευασμένα κλειστά με τον πυρήνα. Τα θετικά πρωτόνια έχουν ισχυρή έλξη προς τα αρνητικά ηλεκτρόνια, διατηρώντας τα στενά ανέπαφα στον πυρήνα σε σύγκριση με τα μεγαλύτερα και λιγότερο ηλεκτραρνητικά στοιχεία.
Μπορεί να είστε εξοικειωμένοι με τους αερίους φθοράνθρακες. Είναι αέρια θερμοκηπίου που έχουν μεγαλύτερη επίδραση στην υπερθέρμανση του πλανήτη από το διοξείδιο του άνθρακα. Το SF6 έχει το υψηλότερο δυναμικό υπερθέρμανσης του πλανήτη από οποιαδήποτε γνωστή ουσία. Λόγω της αντοχής του δεσμού άνθρακα-φθορίου, οι οργανοφθορικές ενώσεις μπορούν να επιμείνουν στο περιβάλλον. Δεν υπάρχει γνωστός μεταβολικός ρόλος του φθορίου που βρίσκεται στα θηλαστικά.
Η ενέργεια του δεσμού του F2 είναι πολύ χαμηλότερη από την ενέργεια του δεσμού είτε του Cl2 είτε του Br2. Αυτό, εκτός από την υψηλή ηλεκτραρνητικότητα, είναι ο λόγος για εύκολη διάσταση φθορίου, υψηλή αντιδραστικότητα και ισχυρούς δεσμούς με άτομα μη φθορίου.
Λόγω της υψηλής ηλεκτραρνητικότητας του φθορίου, οι δεσμοί που σχηματίζονται με άλλα άτομα είναι πολύ ισχυροί.
Ομοίως, ακόμη και ουσίες όπως ο κονιοποιημένος χάλυβας, τα θραύσματα γυαλιού και οι ίνες αμιάντου που δεν αντιδρούν, αντιδρούν γρήγορα με το αέριο φθόριο σε χαμηλές θερμοκρασίες. Το φθόριο καταλαμβάνει τη δέκατη τρίτη θέση ως το πιο κοινό στοιχείο στον φλοιό της γης. Αν και πιστεύεται ότι το φθόριο δεν υπάρχει στη φύση, είναι γνωστό ότι υπάρχει στοιχειακό φθόριο.
Μια πλούσια χημεία βρίσκεται στις αντιδράσεις του φθορίου, συμπεριλαμβανομένων τόσο των οργανικών όσο και των ανόργανων ουσιών. Το φθόριο συνδυάζεται με όλα σχεδόν τα ευγενή αέρια, μεταλλοειδή, μέταλλα και αμέταλλα. Καταλαμβάνει αποκλειστικά μια κατάσταση οξείδωσης −1.
Οι αντιδράσεις του φθορίου είναι οι εξής:
Το φθόριο αντιδρά αμέσως με το υδρογόνο, σχηματίζοντας την ένωση υδροφθόριο. Αυτή η αντίδραση μπορεί να είναι εκρηκτική υπό συγκεκριμένες συνθήκες.
H2(g) + F2(g) → 2 HF(g)
Το HF παράγεται επίσης από την ενδόθερμη αντίδραση του φθορίτη CaF2 με θειικό οξύ:
CaF2 + H2SO4 → 2 HF(g) + CaSO4
Η σχηματιζόμενη ένωση, το HF, είναι ένα υποπροϊόν της παραγωγής λιπασμάτων, το οποίο, με τη σειρά του, παράγει εξαφθοροπυριτικό οξύ H2SiF6. Η υψηλή συγγένεια ηλεκτρονίων του φθορίου δείχνει μια προτίμηση για ιονικούς δεσμούς. Οι ομοιοπολικοί δεσμοί που σχηματίζονται από το φθόριο είναι πολικοί και σχεδόν πάντα βρέθηκε να είναι απλοί. Αυτό μπορεί να αποικοδομηθεί για να απελευθερώσει θερμικά HF με υδρόλυση:
H2SiF6 → 2 HF + SiF4
SiF4 + 2 H2O → 4 HF + SiO2
Η αντίδραση του φθορίου με μέταλλα/ιόντα μετάλλων
Νάτριο, Na αντιδρά με φθόριο, F2 σχηματίζοντας φθοριούχο νάτριο, NaF:
2 Na(α) + F2(g) 2 NaF(α)
Η παραπάνω αντίδραση με μέταλλα είναι μια γενική αντίδραση που μπορεί να γίνει για τα περισσότερα μέταλλα.
Η αντίδραση του φθορίου με ευγενή αέρια
Το κρυπτόν θα αντιδράσει με το φθόριο, F2, όταν ψυχθεί στην πολύ χαμηλή θερμοκρασία των -196 °C (υγρό άζωτο) και δοκιμαστεί με ηλεκτρική εκκένωση ή ακτίνες Χ, σχηματίζοντας μια ένωση, το κρυπτόν(II ) φθόριο, KrF2
Kr(s) + F2(s) KrF2(s)
Αυτή η ένωση αποσυντίθεται όταν θερμαίνεται σε θερμοκρασία δωματίου.
Το ξένο αντιδρά με το φθόριο, F2
Xe(g) + 2 F2(g) XeF4(s), αναμίξτε αέρια στους 400 °C και μετά ψύξτε στους -78 °C
Xe(g) + F2(g) XeF2(s)
Xe(g) + 3 F2(g) XeF6(s)
Τα φθοριούχα ξένον χρησιμοποιούνται για τη σύνθεση άλλων ενώσεων ξένον.
Το ραδόνιο μπορεί να αντιδράσει με το φθόριο, F2. Ο ακριβής τύπος για το μόριο είναι άγνωστος και συνήθως γράφεται ως RnFn
Η αντίδραση του φθορίου με το θείο
Το θείο αντιδρά με περίσσεια φθορίου σχηματίζοντας θείο(VI)φθόριο:
S(s) + 3 F2(g) SF6(s)
Το φθόριο αντιδρά με το SO2 σχηματίζοντας SO2F2:
SO2(g) + F2(g) SO2F2(g)
Η αντίδραση του φθορίου με το νερό
Το φθόριο αντιδρά με το νερό:
F2(g) + H2O(l) O2(g) + OF2(aq) + H2O2(aq) + HF(aq)
Οι συνθήκες αντίδρασης καθορίζουν τον τρόπο με τον οποίο θα εξισορροπηθεί η αντίδραση.
Το στοιχειακό φθόριο είναι ελαφρώς βασικό, πράγμα που σημαίνει ότι όταν αντιδρά με το νερό, σχηματίζει υδροφθορικό οξύ
Είναι σχεδόν ανύπαρκτο στη φύση, αλλά χρησιμοποιείται σε τεχνητές ενώσεις.
Τα αλκαλιμέταλλα σχηματίζουν ιοντικά και πολύ διαλυτά μονοφθορίδια.
Πολυτετραφθοροαιθυλένιο (PTFE), το απλούστερο φθοριοπολυμερές και υπερφθορο ανάλογο πολυαιθυλενίου με τη δομική μονάδα –CF2-
Συμπέρασμα
Τώρα γνωρίζετε τις αντιδράσεις του φθορίου και πόσο ηλεκτραρνητικό είναι. Αλλά ξέρετε πού υπάρχει το φθόριο γύρω μας στην καθημερινή ζωή; Το φθόριο προστίθεται στα καθημερινά αποθέματα νερού της πόλης μας για να βοηθήσει στην πρόληψη της τερηδόνας. Το φθοριούχο νάτριο (NaF), ο φθοριούχος κασσίτερος (II), το (SnF2) και το μονοφθοροφωσφορικό νάτριο (Na2PO3F) είναι όλες ενώσεις φθορίου που προστίθενται στην οδοντόκρεμα, το οποίο επίσης βοηθά στην πρόληψη της τερηδόνας. Το εξαφθοριούχο ουράνιο (UF6) χρησιμοποιείται για τον διαχωρισμό ισοτόπων ουρανίου που χρησιμοποιούνται σε πυρηνικούς αντιδραστήρες. Το φθοριούχο ασβέστιο, CaF2 επίσης γνωστό ως φθορίτης και φθορίτης, χρησιμοποιούνται στην κατασκευή φακών που μας βοηθούν να εστιάσουμε στο υπέρυθρο φως. Το φθόριο είναι ένα ειδικό στοιχείο στον περιοδικό πίνακα.
