Nguyên tố Flo (F), Cấu hình Electron, Tính chất hoá học, Vật lý

Bạn đang xem: Nguyên tố Flo (F), Cấu hình Electron, Tính chất hoá học, Vật lý tại vietabinhdinh.edu.vn

Flo là một trong những nguyên tố hóa học tích cực nhất. Thì nó mang lại cả mặt tích cực và tiêu cực cho con người, vậy flo nguyên tố là gì? Nêu tính chất vật lý, tính chất hóa học, ứng dụng và điều chế flo trong phòng thí nghiệm và trong đời sống?

Khí flo là gì?

Flo (tên tiếng Anh: Flour) là một khí halogen có ký hiệu hóa học là F. Số oxi hóa của flo trong mọi hợp chất luôn là -1. Nó là halogen nhẹ nhất và tồn tại dưới dạng khí màu vàng nhạt có độc tính cao trong điều kiện tiêu chuẩn.

Ký hiệu: F
Khối lượng nguyên tử: 18,998403 u
Điểm nóng chảy: -219,6 °C
Độ âm điện: 3,98
Bán kính Van der Waals: 147 chiều
Cấu hình điện tử: [He] 2s22p5
Số nguyên tử: 9

Lịch sử của nguyên tố flo

Lịch sử đặt năm 1771 là năm phát hiện ra flo. Khi nhà hóa học Thụy Điển Sile chưng cất hỗn hợp khoáng chất có tính axit fluorite (CaF2) và H2SO4, ông đã thu được một chất mới.

Lavoadium còn gọi chất mới là Axit Fluoric vì ông cho rằng hợp chất này có chứa oxy, một nguyên tố chưa biết.

Tất nhiên, Lavoadiê đã lầm. Sau khi ông thử đốt cháy lưu huỳnh và phốt pho (1772) và hòa tan chúng trong nước, ông đã thu được axit. Từ đó, ông kết luận rằng ở đâu có axit, ở đó có oxy. Theo ông, oxy có nghĩa là axit được tạo ra.

Năm 1810, nhà hóa học người Anh Devi (H. Davy) đã phát hiện ra clo bằng cách điện phân axit clohydric và chứng minh rằng axit này là hợp chất của clo và hydro.

Tương tự như vậy, ông đưa ra giả thuyết rằng axit flohydric là hợp chất của một nguyên tố mới chưa biết với hydro.

Đến năm 1816, tên flo được thay thế bằng flo, theo tiếng Hy Lạp có nghĩa là sự hủy diệt chết người.

Thật vậy, lịch sử khám phá flo tự do là một trong những nguy hiểm và hy sinh cho nhiều nhà khoa học.

Devi bị đầu độc do điện phân axit flohydric không thành công, mặc dù ông cũng xác định được khối lượng nguyên tử của flo là 19,06.

Đến năm 1834, học trò của Devi là nhà vật lý M. Faraday cũng cố gắng tìm lời giải cho bài toán flo tự do bằng cách điện phân một số florua nóng chảy nhưng không thành công.

Sau đó hai anh em người Ireland là Knox (Knox) tiến hành một thí nghiệm kéo dài 5 năm, kết quả là một người chết và một người bị thương. Các nhà khoa học khác cũng chịu chung số phận bi thảm như anh em Knotts.

Cuối cùng, vào năm 1854-1856, giáo sư người Pháp E. Fremy tại Polytechnique de Paris cũng điện phân canxi florua nóng chảy (CaF2). Canxi kim loại xuất hiện ở cực âm, trong khi một số khí thoát ra ở cực dương.

Do đó, Fremi cũng nên được coi là đồng tác giả của Sile, mặc dù ông không được tiếp cận với khí flo để nghiên cứu các tính chất này.

Cần lưu ý rằng việc mua lại khí flo là không dễ dàng. Nó hoạt động hóa học cao và có độc tính cao. Độc hơn axit flohydric.

Năm 1869, nhà hóa học người Anh G. Gore cũng thu được một lượng rất nhỏ flo, nhưng chất này dễ nổ khi phản ứng với hydro.

Người cuối cùng điều chế thành công flo tự do là nhà hóa học người Pháp A. Moissan. Moaxan đã trình bày thí nghiệm trước một ủy ban đặc biệt của Viện Hàn lâm Khoa học Pa-ri gồm các nhà hóa học lỗi lạc. Thất bại hôm nay, thành công ngày mai. Đó là năm 1886 – nửa sau của thế kỷ 19.

Flo trong bảng tuần hoàn các nguyên tố

Cụ thể, tôi xin tóm tắt những thông tin cơ bản về nguyên tố flo trong bảng tuần hoàn hóa học (nguồn: Wikipedia).

Số hiệu nguyên tử (Z)	9
Khối lượng nguyên tử tiêu chuẩn (Ar)	18.998 403 163(6)[1]
phân loại	halogen
lớp lớn, lớp nhỏ	17. Trang
xe đạp	chu kỳ 2
cấu hình điện tử	[He] 2s2 2p5
mỗi lớp	2, 7

Tính chất vật lý của flo

Nếu muốn biết thêm về tính chất vật lí của flo, các em có thể xem bảng tóm tắt dưới đây:

màu sắc	vàng nhạt
trạng thái của vật chất	khí ga
Nhiệt độ nóng chảy	53,48 K (−219,67°C, −363,41°F)[3]
độ nóng chảy	85,03 K (−188,11°C, −306,60°F)[3]
Tỉ trọng	1,696 g/l[4] (ở 0 °C, 101,325 kPa)
mật độ chất lỏng	Điểm sôi: 1,505 g cm−3[5]
điểm thứ ba	53,48 K, 90 Pa[3]
điểm tới hạn	144,41 K, 5,1724 MPa[3]
nhiệt bay hơi	6,51 kJ·mol−1[4]
Nhiệt dung	Cp: 31 J·mol−1·K−1[5] (ở 21,1 °C)Cv: 23 J·mol−1·K−1[5] (ở 21,1°C)

Ở nhiệt độ phòng, flo là một chất khí màu lục nhạt rất độc. Điểm nóng chảy -219,62 °C. Điểm sôi -118,12 °C.

Trong tự nhiên, do flo là chất oxi hóa mạnh nên chỉ tồn tại ở dạng hợp chất. Các hợp chất flo thường tồn tại trong men răng của người, động vật và cả trong lá một số loài thực vật, tập trung chủ yếu ở hai khoáng vật là fluorit (CaF2CaF2) và Creolet (Na3AlF6 hay AlF3.3NaF).

Tính chất hóa học của flo

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

Flo phản ứng với phi kim

Flo phản ứng với hầu hết các phi kim trừ O2 N2 và các nguyên tố khí hiếm.

phản ứng với hydro

Phản ứng sẽ diễn ra trong bóng tối, tạo ra khí hiđro florua ở nhiệt độ rất thấp (phản ứng sẽ gây nổ): F2 + H2 → 2HF

3F2 + S → SF6
2F2 + C → CF4
2F2 + Si → SiF
F2 + Cl2 → 250°C 2ClF
Dư 3F2 + Cl2 → 280°C 2ClF3
5F2 + 2I2 → 2I2F5

phản ứng với kim loại

Florua oxi hóa hầu hết các kim loại, kể cả Au và Pt.
Flo phản ứng mạnh với kim loại kiềm và kiềm thổ.
Phản ứng với các kim loại từ mạnh đến yếu như nhôm, kẽm, crom, niken, bạc… phản ứng mạnh nhất khi đun nóng.

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

3F2 + 2Au → AuF3 (florua vàng)
F2 + Cu → CuF2 (đồng(II) florua)
2Fe + 3F2⟶ 2FeF3 (sắt triflorua)

hiệu ứng nước

Khí flo oxy hóa nước ngay cả ở nhiệt độ phòng và hơi nước nóng tiếp xúc với khí flo có thể bắt lửa.

2F2+2H2O⟶4HF+O2

phản ứng trao đổi

Giống như một kim loại mạnh thay thế một kim loại yếu hơn trong dung dịch muối, flo có thể thay thế các halogen khác trong hợp chất ion hoặc cộng hóa trị.

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

F2 + KBrdd → 2KF + Br2

Nếu F2 dư thì phản ứng xảy ra:

Br2 + 5F2 + 6H2O → 2HBrO3 + 10HF

và một số flo phản ứng với H2O

2F2+2H2O⟶4HF+O2

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

Phản ứng với dung dịch kiềm

Không giống như các halogen khác, flo không tạo thành muối chứa oxy. Phản ứng với các bazơ loãng lạnh (như NaOH 2%) để tạo thành muối diflorua và florua.

2F2 + 2NaOH2% → lạnh 2NaF + OF2+ H2O

OF2 là chất oxi hóa mạnh và độc

OF2 + H2O → 2HF + O2

phản ứng của chính mình

F2 hoặc HF có thể được sử dụng để khắc kính vì chúng có thể ăn mòn kính

2F2 + SiO2 → SiF4 + O2

Ứng dụng của flo trong công nghiệp

Điều chế dẫn xuất flo để sản xuất chất dẻo.
Dùng trong công nghiệp hạt nhân để làm giàu 235U
Dung dịch NaF pha loãng được dùng làm thuốc chống sâu răng.
Dùng làm chất oxy hóa nhiên liệu lỏng trong hệ thống tên lửa.
Được sử dụng công nghiệp trong sản xuất hạt nhân.

Một số dẫn xuất fluorocarbon chính khác là chlorofluorocarbons, thường được viết tắt là CFC, một nhóm các hợp chất hữu cơ halogen hóa chỉ chứa carbon, clo và flo. Nhiều CFC cũng được sử dụng rộng rãi làm chất làm lạnh, chất đẩy (trong các ứng dụng sol khí) và dung môi. Tuy nhiên, chất này cũng 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 cứ 1 nguyên tử Cl tự do có thể phá hủy hàng trăm nghìn phân tử O3 trước khi tạo thành hợp chất mới.

CFC đã bị Nghị định thư Montreal cấm vì chúng gây suy giảm tầng ôzôn ở thượng tầng khí quyển.

Làm thế nào Fluorine được thực hiện ngày hôm nay

Vì flo là nguyên tố hóa học có tính oxi hóa mạnh nhất nên không có chất nào khác có thể oxi hóa được nó. Vì vậy, cách duy nhất để sản xuất khí flo là điện phân KF và HF nóng chảy.

Các tế bào điện phân cũng chứa hỗn hợp KF và HF sẽ có cực âm bằng thép hoặc đồng đặc biệt và cực dương bằng than chì. Khi phản ứng xảy ra, cực âm giải phóng khí hiđro, cực dương thải khí flo.

Kết thúc

Những thông tin hữu ích mà Trung Tâm Đào Tạo Việt Á cung cấp trên đây hi vọng đã giúp bạn nắm được những kiến thức cơ bản về khí flo, cũng như tính chất lý hóa của khí flo và các phương pháp ứng dụng hay kiểm soát. sản xuất khí flo trong sinh hoạt. Ngoài ra, để hiểu rõ hơn về 118 nguyên tố hóa học, mời các bạn vào mục Kiến thức chung để cập nhật thông tin các nguyên tố trong Bảng tuần hoàn.

Bạn thấy bài viết Nguyên tố Flo (F), Cấu hình Electron, Tính chất hoá học, Vật lý có đáp ướng đươc vấn đề bạn tìm hiểu không?, nếu không hãy comment góp ý thêm về Nguyên tố Flo (F), Cấu hình Electron, Tính chất hoá học, Vật lý bên dưới để vietabinhdinh.edu.vn có thể thay đổi & cải thiện nội dung tốt hơn cho các bạn nhé! Cám ơn bạn đã ghé thăm Website: vietabinhdinh.edu.vn

Nhớ để nguồn bài viết này: Nguyên tố Flo (F), Cấu hình Electron, Tính chất hoá học, Vật lý của website vietabinhdinh.edu.vn