Početna za: FLUOR, F  

SPOJEVI, DOBIVANJE I UPORABA

Dobivanje fluora:

Prvi postupci industrijske proizvodnje fluora razvijeni su za vrijeme II. svjetskog rata, a gotovo istovremeno i u SAD-u i Njemačkoj.

Tijekom elektrolize, kalijev fluorid se ionizira, a nastali fluoridni ion vodikovom vezom veže se za molekulu HF. Fluor je najelektronegativniji od svih elemenata. Zbog toga se elementarni fluor može dobiti samo elektrolizom pri čemu se fluoridni ion anodno oksidira. Jedan od najstarijih uređaja za dobivanje fluora sastoji se od bakrene posude (koja ima ulogu katode) ispunjene elektrolitnom  otopinom kalijevog fluorida u bezvodnom fluorovodiku. Kao anoda koristi se niklena žica koja se nalazi unutar bakrenog cilindra uronjenog u otopinu. Cilindar odvaja katodni prostor od anodnog (da ne dođe do miješanja plinova nastalih tijekom elektrolize) na čijem se dnu nalaze rupe kako bi elektrolit nesmetano mogao ulaziti u anodni prostor. U industrijskoj proizvodnji fluora princip je ostao isti, samo su anode od nikla zamjenjene grafitnim, a katode se izrađuju od čelika.

Tijekom elektrolize kalijev fluorid se ionizira, a nastali fluoridni ion vodikovom vezom veže se za molekulu HF: 

F- + HF <=> HF2^-

Na anodi dolazi do oksidacije fluoridnih iona pri čemu predaju elektrone i prelaze u F2:

2HF2^- <=> 2HF + F2(g) + 2e-, 

a na katodi do redukcije vodika:

2HF + 2e- <=> H2(g) + 2F-


Svojstva i upotreba fluora:

Fluor je plin svijetložute boje, oštra i prodorna mirisa. Sastoji se od dvoatomnih molekula F2. 

Najelektronegativniji je element, a stoga i najreaktivnij te ima najjače oksidacijsko djelovanje. Spaja se gotovo sa svim elementima. S vodikom se spaja i bez prisutnosti svjetla već na sobnoj temperaturi pri čemu se zapali ili čak dolazi do eksplozije. Zbog velikog afiniteta fluora prema vodiku iz spojeva oduzima vodik. Tako npr. s H2S i NH3 reagira uz pojavu svjetlosti, a razara molekule vode. Brom, jod, sumpor, fosfor arsen, kositar, fino raspršeni ugljik, alkalijski i zemnoalkalijski metali zapale se u struji fluora i gore pri sobnoj temperaturi. Djelovanje fluora na brojne metale kao bakar, aluminij ili magnezij je površinsko jer se na površini stvara tanki sloj fluorida koji metal štiti od daljnjeg djelovanja fluora. Ovi se metali stoga upotrebljavaju za izradu aparatura koje služe za razvijanje fluora. Pri jačem zagrijavanju i mogu snažno reagirati s fluorom.

Fluor je izuzetno otrovan, a također i otopine fluorida. Fluor i njegovi spojevi izazivaju upale i teško izlječive rane na koži i sluznicama, posebno u očima i dišnim organima. Pri malim koncentracijama para fluora i nekih njegovih spojeva ozljede nastupaju nekoliko sati nakon izlaganja bez prethodnih simptoma, stoga je pri radu s njima potrebno koristiti zaštitnu odjeću. Maksimalna dozvoljena koncentracija ovih tvari u radnim prostorijama je 1-3 cm3 u prostornom metru zraka.


Spojevi fluora:

Zbog najveće elektronegativnosti, a time i velikog afiniteta prema elektronu, u spojevima fluor ima samo jedan oksidacijski broj: -1.

Stvara stabilne spojeve sa svim elementima osim s plemenitim plinovima helijem, neonom i argonom (osim u posebnim uvjetima; vidi kod Ar). Spojevi fluora mogu biti kovalentni (u visokooksidativnim stanjima elementa, npr. SF6 IWF6), dok su spojevi s alkalijskim i zemnoalkalijskim metalima (I. i II. skupina) ionski. U kovalentnim fluoridima koordinacija fluora je samo 1, a kod ionskih može biti i viša.

Tehnički najvažniji spojevi fluora:

-Aluminijev trifluorid (AlF3) bijeli je kristal koji s vodom daje niz hidrata manje više topljivih u vodi. Upotrebljava se u elektrolitičkoj proizvodnji i rafinaciji aluminija, kao sastojak obloga šipki za zavarivanje, kao dodatak keramičkim smjesama, staklu, glazurama, emajlima te kao katalizator.

-Amonijev fluorid (NH4F) bezbojan je kristal lako topljiv u vodi. Upotrebljava se za sprečavanje nepoželjnih vrenja u pivovarama i destilarijama.

-Amonijev hidrogendifluorid (NH4HF2) lako se otapa u vodi i vodene otopine reagiraju kiselo. Upotrebljava se u industriji vrenja, za konzerviranje drveta, kao sredstvo za obradu stakla, za čišćenje parnih kotlova, hladnjaka, radijatora, fasada i za elektrolitičko poliranje metala.

-Fluorov(III)-oksid (F2O3) poput krvi je crvena tekućina koja se upotrebljava kao dodatak tekućem kisiku u propulzijskim sustavima raketnih motora.

-Fluorovodik (HF) bezbojan je plin bockava mirisa. Otapa se u vodi pri čemu nastaje fluorovodična kiselina (HF) maksimalne koncentracije 40%. Upotrebljava se za fluoriranje organskih spojeva, proizvodnju aluminijevog fluorida i sintetskog kriolita te za obradu površina nerhđajućih čelika.

-Fluorovodična kiselina (HF) vodena je otopina fluorovodika i slaba kiselina. Otapa mnoge metale dajući soli (fluoride) koje s vodom reagiraju lužnato. Jako nagriza staklo i porculan, a kod djelovanja na tkivo prodire duboko i teško se ispire. Upotrebljava se za uklanjanje ostataka ljevačkog pijeska s lijevanih proizvoda, za smanjivanje sadržaja pepela u ugljenu i dr.

-Kalcijev fluorid (CaF2) u prirodi se nalazi kao bezbojan mineral fluorit. Prisutnost primjesa kristalu daju različito obojenje (žuto, zeleno, ljubičasto, plavo, itd.). Upotrebljava se: za proizvodnju fluorovodika, kao taljivo u proizvodnji čelika, za sniženje temperature pri proizvodnji stakla, troskine vune i emajla.

-Kalijev hidrogendifluorid (KHF2) kristalizira u više modifikacija, razlaže se pod utjecajem topline, topljiv je u vodi, a njegove otopine reagiraju kiselo i nagrizaju staklo. Upotrebljava se: za proizvodnju elementarnog fluora, kao sredstvo za lemljenje, za konzerviranje drveta, matiranje stakla i dezinfekciju u industriji vrenja.

-Natrijev fluorid (NaF) bijela je tvar koja se u prirodi nalazi kao mineral viliomit. Upotrebljava se: kao dodatak vodi za piće i zubnim pastama jer ojačava zubnu caklinu tako da ga u obliku tableta uzimaju djeca i trudnice. Također se koristi za konzerviranje drveta.

-Silicijev(IV)-fluorid (SiF4) bezbojan je i dosta otrovan plin oštra mirisa. Upotrebljava se: za proizvodnju heksafluorsilikovodične kiseline, za proizvodnju sintetskog kriolita, za zatvaranje pora vodonosnih slojeva u naftnim bušotinama, te za poboljšavanje svojstava betona jer im povećava čvrstoću i otpornost prema koroziji. 

-Sumporov(VI)-fluorid (SF6) vrlo je težak plin bez boje i mirisa, nezapaljiv je i neotrovan. Upotrebljava se u elektrotehnici kao sredstvo za gašenje električnog luka u visokonaponskim sklopkama, te kao dielektrik i izolator. 

-Natrijev(VI)-fluoroaluminat (Na3AlF6, kriolit) ima bijele triklinske kristale, a s primjesama može biti različito obojen (smeđe, crveno, ljubičasto, purpurno ili crno). U vodi je slabo topljiv. Indeks loma svjetlosti gotovo jednako kao i kod vode, pa je prah dispergiran u vodi gotovo nevidljiv. Upotrebljava se u elektrolizi glinice i rafinaciji aluminija, kao talionički dodatak u industriji stakla i emajla te dodatak smolnom vezivu u izradi brusnog alata.

-Tetrafluoroetilen (F2C=CF2) bezbojan je plin bez mirisa koji polimerizacijom daje politetrafluoretilen poznat pod komercijalnim imenom "Teflon" i "Fluon".

Veće količine fluora upotrebljavaju se za proizvodnju cijele skupine floroklorougljikovodika, tzv. freona, od kojih neki (npr. Cl3CF - freon 11, Cl2CF2 - freon 12 i CICHF2 - freon 22) nisu posebno otrovni i upotrebljavaju se umjesto amonijaka u rashladnim uređajima. Industrijska proizvodnja freona bila je vrlo raširena u navedene svrhe. No, utvrđeno je njegovo štetno djelovanje u atmosferi. Ovi spojevi u plinovitom stanju dolaze u stratosferu gdje djeluju kao katalizator disocijacije ozona 03 koji apsorbira ultraljubičasto zračenje. Na taj način uništavaju ozonski sloj pa se u cijelom svijetu prelazi (i zakonskim odredbama) na zamjenu ovih spojeva u tom pogledu bezopasnim tvarima.

 Početna za: FLUOR, F