Flo và tính chất hóa học của Flo

(13/03/2020)

Flo (bắt nguồn từ từ tiếng Pháp fluor) là 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.

 

 

Flo là nguyên tố phi kim và cũng là nguyên tố hóa học hoạt động mạnh nhất. Vậy nó có những tính chất hóa học như thế nào, mời bạn tìm hiểu nhé.

 

 

Flo (fluor) là nguyên tố hóa học phi kim thuộc nhóm 7A chu kì 2 cấu hình electron: 1s2 2s2 2p5

 

 

Tính chất vật lí và trạng thái tự nhiên của flo

 

 

Ở điều kiện thường, flo là chất khí màu lục nhạt, rất độc. Nhiệt độ nóng chảy -219,62 °C. Nhiệt độ sôi -118,12 °C.

 

 

Trong tự nhiên, flo chỉ tồn tại ở dạng hợp chất vì tính oxi hóa quá mạnh của nó. Hợp chất của flo có trong men răng của người và động vật, trong lá của một số loài cây, phần lớn tập trung trong 2 khoáng vật: Florit (CaF2CaF2),Criolit (Na3AlF6 hay AlF3.3NaF).

 

 

Tính chất hóa học của flo

 

 

Flo có độ âm điện lớn nhất (3,98)→ là phi kim mạnh nhất.

 

 

Flo tác dụng với phi kim

 

 

Flo tác dụng với  phần lớn các phi kim, trừ O2 N2 và các nguyên tố khí trơ.

 

 

Phản ứng với hydro

 

 

Phản ứng xảy ra ngay trong bóng tối, ở nhiệt độ rất thấp tạo ra khí hidro florua (phản ứng gây nổ mạnh): F2 + H2 → 2HF

 

3F2 + S → SF6

 

2F2 + C → CF4

 

2F2 + Si → SiF

 

F2 + Cl2 → 250°C 2ClF

 

3F2 dư + Cl2 →280°C 2ClF3

 

5F2 + 2I2 → 2I2F5

 

 

Phản ứng với các kim loại

 

Flo oxi hóa hầu hết các kim loại kể cả Au và Pt.

 

Flo phản ứng với các kim loại kiềm, kiềm thổ mãnh liệt.

 

Tác dụng với các kim loại mạnh đến trung bình yếu như Al, Zn, Cr, Ni, Ag… phản ứng mạnh khi đun nóng

 

Khi tác dụng với các kim loại yếu như Cu, Au, Pt ….phản ứng khi đun nóng mạnh

 

3F2 + 2Au → AuF3 (Vàng florua)

 

F2 + Cu  → CuF2 (Đồng (II) florua)

 

2Fe + 3F2⟶ 2FeF3 (Sắt (III) florua)

 

 

Tác dụng với nước

 

Khí flo oxi hóa nước ngay ở nhiệt độ thường, hơi nước nóng bốc cháy khi tiếp xúc với khí flo.

 

2F2+2H2O⟶4HF+O2

 

 

Phản ứng trao đổi

 

Tương tự kim loại mạnh đẩy kim loại yếu ra khỏi dung dịch muối, flo có khả năng thế chỗ các halogen khác ra khỏi các hợp chất ion hoặc hợp chất công hóa trị

 

F2 + 2KClrắn →môi trường lạnh 2KF + Cl2

 

F2 + KBrdd → 2KF + Br2

 

Nếu dư F2 còn có phản ứng:

 

Br2 + 5F2 + 6H2O → 2HBrO3 + 10HF

 

và có một phần flo tác dụng với H2O

 

2F2+2H2O⟶4HF+O2

 

Phản ứng này giải thích vì sao F2 không đẩy Cl2, Br2, I2 ra khỏi dung dịch muối hoặc axit trong khi flo có tính oxi hóa mạnh hơn.

 

 

Phản ứng với các dung dịch kiềm

 

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

 

2F2 + 2NaOH2% →lạnh 2NaF + OF2+ H2O

 

OF2 độc và có tính oxi hóa mạnh

 

OF2 + H2O → 2HF + O2

 

 

Phản ứng riêng

 

Có thể sử dụng  F2 hoặc HF để khắc thủy tinh vì chúng có khả năng ăn mòn thủy tinh

 

2F2 + SiO2 → SiF4 + O2

 

 

Ứng dụng

 

Điều chế dẫn xuất flo để sản xuất chất dẻo.

 

Dùng trong công nghiệp hạt nhân để làm giàu 235U.

 

Dung dịch NaF loãng được dùng làm thuốc chống sâu răng.

 

Dùng làm chất oxi hóa cho nhiên liệu lỏng dùng trong tên lửa.

 

Dung dịch NaF loãng dùng làm thuốc chống sâu răng.

 

Dùng trong công nghiệp sản xuất hạt nhân.

 

Một số dẫn xuất hiđrocacbon khác có chứa flo là Chlorofluorocarbon thường được gọi theo tên viết tắt là CFC, là một nhóm hợp chất hữu cơ halogen chỉ chứa cacbon, clo và flo. Nhiều CFC đã được sử dụng rộng rãi như là chất làm lạnh, chất đẩy (trong các ứng dụng bình xịt) và dung môi. Tuy nhiên chất này có khả năng phá hủy tầng ozon.

 

Cơ chế phá hủy tầng ozon như sau:

 

CCl3F → CCl2F· + Cl·

 

Cl· + O3 → ClO·+O2

 

ClO + O3 → Cl· + 2O2

 

Theo cơ chế như vậy 1 nguyên tử Cl tự do có thể phá hủy hàng trăm ngàn phân tử O3 trước khi tạo thành hợp chất mới.

 

 

Do CFC góp phần vào sự suy giảm ôzôn trong tầng thượng khí quyển nên đã bị cấm bởi Nghị định thư Montréal.

 

 

Sản xuất và ứng dụng của Flo

 

Tính chất hóa học của Flo – Sản xuất và ứng dụng của nó trong cuộc sống 2

 

Fluorpar là nguồn Flo quan trọng nhất. Trong sản xuất hydro florua (HF), fluorit dạng bột được chưng cất bằng axit sunfuric đậm đặc trong thiết bị chì hoặc gang. Trong quá trình chưng cất canxi sunfat (CaSO4) được hình thành, không hòa tan trong HF. Hydro florua thu được ở trạng thái khan bằng cách chưng cất phân đoạn trong các tàu đồng hoặc thép và được lưu trữ trong các bình thép. Các tạp chất thông thường trong hydro florua thương mại là axit sunfuric và sunfuric, cũng như axit fluorosilicic (H2SiF6 ), phát sinh từ sự hiện diện của silica trong fluorit. Dấu vết của độ ẩm có thể được loại bỏ bằng cách điện phân bằng điện cực bạch kim , xử lý bằng nguyên tố flo hoặc lưu trữ trên axit mạnh (MF5, trong đó M là kim loại), có thể tạo thành không bay hơi (H3O) + (MF6), các muối, như thể hiện bởi phương trình sau:

 

 

H2O + SbF5 + HF → (H3O) + (SbF6) 

 

 

Hydro florua được sử dụng trong việc chuẩn bị của nhiều hợp chất flo vô cơ và hữu cơ có tầm quan trọng cho thương mại, natri nhôm florua (Na3Alf6), được sử dụng như một chất điện phân trong điện luyện kim của nhôm kim loại . Một giải pháp của khí hydro florua trong nước được gọi là axit hydrofluoric, một lượng lớn trong số đó được tiêu thụ trong công nghiệp để làm sạch kim loại và để đánh bóng, làm mờ và khắc kính .

 

 

Việc chuẩn bị các phần tử tự do được thực hiện bằng các quy trình điện phân trong trường hợp không có nước. Nói chung, chúng ở dạng điện phân của sự tan chảy kali florua kali hydro florua (theo tỷ lệ từ 1 đến 2,5 “5) ở nhiệt độ từ 30 đến 70°C (90 đến 160°F) hoặc 80 và 120°C (180 và 250°F) hoặc ở nhiệt độ 250°C (480°F). Trong quá trình, hàm lượng hydro florua của chất điện phân bị giảm và điểm nóng chảy tăng lên; do đó cần phải thêm hydro florua liên tục. Trong tế bào nhiệt độ cao, chất điện phân được thay thế khi điểm nóng chảy tăng lên trên 300°C (570°F). Fluorine có thể được lưu trữ an toàn dưới áp suất trong các xi lanh bằng thép không gỉ nếu các van của xi lanh không có dấu vết của chất hữu cơ.

 

 

Nguyên tố này được sử dụng để điều chế các loại florua khác nhau, chẳng hạn như clo trifluoride (ClF3), lưu huỳnh hexafluoride (SF6) hoặc coban trifluoride (CoF3). Các hợp chất clo và coban là các tác nhân fluor hóa quan trọng đối với các hợp chất hữu cơ. (Với các biện pháp phòng ngừa thích hợp, bản thân nguyên tố này có thể được sử dụng để fluor hóa các hợp chất hữu cơ). Lưu huỳnh hexafluoride được sử dụng làm chất cách điện dạng khí.

 

 

Nguyên tố Flo thường được pha loãng với nitơ, phản ứng với hydrocarbon để tạo thành fluorocarbons tương ứng trong đó một số hoặc tất cả hydro đã được thay thế bằng flo. Các hợp chất thu được thường được đặc trưng bởi tính ổn định lớn, tính trơ hóa học, điện trở cao và các tính chất vật lý và hóa học có giá trị khác. Quá trình fluor hóa này cũng có thể được thực hiện bằng cách xử lý các hợp chất hữu cơ bằng coban trifluoride (CoF3) hoặc bằng cách điện phân các dung dịch của chúng trong hydro florua khan. Nhựa hữu ích với chất lượng không dính, chẳng hạn như polytetrafluoroetylen [(CF 2 CF 2 )x ]; được biết đến với tên thương mại Teflon), dễ dàng được làm từ fluorocarbons chưa bão hòa. Các hợp chất hữu cơ chứa clo, brom hoặc iốt được flo hóa để tạo ra các hợp chất như dichlorodifluoromethane (Cl2CF2), chất làm mát đã được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các tủ lạnh gia dụng và điều hòa không khí. Kể từ khi chlorofluorocarbons , chẳng hạn như dichlorodifluoromethane , đóng vai trò tích cực trong việc làm suy giảm tầng ozone , việc sản xuất và sử dụng chúng đã bị hạn chế và chất làm lạnh có chứa hydrofluorocarbons hiện được ưa thích.

 

 

Nguyên tố này cũng được sử dụng để điều chế urani hexafluoride (UF6), được sử dụng trong quá trình khuếch tán khí để tách uranium-235 khỏi uranium-238 làm nhiên liệu cho lò phản ứng. Hydrogen fluoride và boron trifluoride (BF3) được sản xuất thương mại vì chúng là chất xúc tác tốt cho các phản ứng alkyl hóa được sử dụng để điều chế các hợp chất hữu cơ của nhiều loại. Natri fluorid thường được thêm vào nước uống để giảm tỷ lệ mắc sâu răng ở trẻ em. Trong những năm gần đây, ứng dụng quan trọng nhất đối với các hợp chất Flo là trong lĩnh vực dược phẩm và nông nghiệp. Sự thay thế Flo chọn lọc làm thay đổi đáng kể tính chất sinh học của các hợp chất này.