Flo là một trong những nguyên tố hóa học tích cực nhất. Vì vậy, nó mang đến 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 cũng như 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. Flo luôn có số oxi hóa -1 trong mọi hợp chất. Nó là halogen nhẹ nhất và tồn tại dưới dạng khí rất độc, có màu vàng nhạt ở 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 coi năm 1771 là năm phát hiện ra flo. Khi nhà hóa học Thụy Điển Sile chưng cất hỗn hợp khoáng chất fluorit (CaF2) với axit H2SO4, ông đã thu được một chất mới.
Lavoadium còn gọi chất mới này là Axit Fluoric, vì ông cho rằng hợp chất này có chứa oxy và là một nguyên tố chưa biết.
Tất nhiên, Lavoadier đã sai. Sau khi ông làm thí nghiệm đốt cháy lưu huỳnh và phốt pho (1772) rồi hòa tan chúng trong nước, ông thu được axit. Từ đó, ông khái quát rằng ở đâu có axit, ở đó có oxi. Ý ông là oxy sẽ tạo ra axit.
Năm 1810, nhà hóa học Anh Đêvi (H.Davy) bằng phương pháp điện phân axit HCl, ông đã phát hiện ra clo và ông đã chứng minh được axit này là hợp chất của clo và hiđro.
Tương tự như vậy, ông đưa ra giả thuyết rằng axit flohydric sẽ 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 tìm kiếm flo tự do là một lịch sử nguy hiểm và hy sinh của nhiều nhà khoa học.
Devi đã không thành công trong quá trình điện phân axit flohydric và ông bị đầu độc, mặc dù ông cũng xác định được khối lượng nguyên tử của flo là 19,06.
Năm 1834, học trò của Devi là nhà vật lý Faraday (M. Faraday) đã cố gắng tìm cách giải bài toán flo tự do bằng cách điện phân một ít Florua ở trạng thái nóng chảy, nhưng cũng không thành công.
Sau đó hai anh em người Ireland, Knox (Knox) tiến hành thí nghiệm trong 5 năm, kết quả là một người chết và một người khác bị thương. Một số nhà khoa học khác cũng chịu chung số phận bi thảm như anh em Knôcz.
Cuối cùng, vào những năm 1854 – 1856, một giáo sư người Pháp của Đại học Bách khoa Paris Fremi (E. Fremy) cũng điện phân nóng chảy canxi florua (CaF2). Canxi kim loại xuất hiện ở cực âm, trong khi một số khí thoát ra ở cực dương.
Như vậy, Fremi cũng xứng đáng được coi là đồng tác giả với Sile, mặc dù ông chưa thu được khí flo để nghiên cứu tính chất.
Cần lưu ý rằng không dễ dàng để có được khí flo. Nó rất tích cực về mặt hóa học và cực kỳ độc hại. Độc hơn axit HF.
Năm 1869, nhà hóa học người Anh Gore (G. Gore) cũng thu được một lượng flo rất nhỏ nhưng khi phản ứng với hiđro thì chất này dễ nổ.
Người cuối cùng thành công trong việc điều chế flo ở trạng thái tự do là nhà hóa học người Pháp Moassan (A. Moissan). Trước một ủy ban đặc biệt của Viện Hàn lâm Khoa học Paris gồm các nhà hóa học nổi tiếng, Moza đã trình bày thí nghiệm. Ngày đầu tiên anh ta thất bại, ngày thứ hai anh ta thành công. Đó là năm 1886 – nửa sau của thế kỷ 19.
nguyên tố flo trong bảng tuần hoàn
Để cụ thể hơn, tôi xin tóm tắt những thông tin cơ bản của nguyên tố Fluor 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 |
| Nhóm, Phân lớp | 17, trẻ |
| Xe đạp | chu kỳ 2 |
| Cấu hình điện tử | [He] 2s2 2p5[2] |
Mỗi lớp | 2, 7 |
Tính chất vật lý của flo
Để hiểu thêm về tính chất vật lý của nguyên tố flo, các em có thể xem bảng tóm tắt sau:
| 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 ở trạng thái lỏng | ở điểm sôi: 1,505 g·cm−3[5] |
| điểm ba | 53,48 K, 90 kPa[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 flo chỉ tồn tại dưới dạng hợp chất vì tính oxi hóa mạnh của nó. Hợp chất Flo thường có trong men răng của người và động vật, trong lá một số loại cây, tập trung nhiều nhất ở hai khoáng vật: Fluorit (CaF2CaF2), Criolit (Na3AlF6 hoặc 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 trơ.
Phản ứng với hydro
Phản ứng sẽ diễn ra ngay trong bóng tối, ở nhiệt độ rất thấp để tạo ra khí hiđro florua (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
- Flo oxi hóa được hầu hết các kim loại kể cả Au và Pt.
- Flo phản ứng mạnh với kim loại kiềm và kiềm thổ.
- Tác dụng với các kim loại từ mạnh đến yếu như Al, Zn, Cr, Ni, Ag… phản ứng mạnh nhất khi đun nóng.
Khi cho các kim loại yếu như Cu, Au, Pt… phản ứng xảy ra 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 oxy hóa nước ngay cả ở nhiệt độ phòng, hơi nước nóng sẽ bốc cháy khi tiếp xúc với khí flo.
2F2+2H2O⟶4HF+O2
phản ứng trao đổi
Giống như một kim loại mạnh sẽ đẩy một kim loại yếu ra khỏi dung dịch muối, flo cũng có thể đẩy các halogen khác khỏi các hợp chất ion hoặc cộng hóa trị.
F2 + 2KClRắn → môi trường lạnh 2KF + Cl2
F2 + KBrdd → 2KF + Br2
Nếu dư F2 thì xảy ra phản ứng sau:
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 đẩy được Cl2, Br2, I2 ra khỏi dung dịch muối và axit trong khi flo có tính oxi hóa mạnh hơn.
Phản ứng với dung dịch kiềm
Không giống như các halogen khác, flo sẽ không tạo thành muối chứa oxy. Khi phản ứng với kiềm loãng nguội (ví dụ NaOH 2%) sẽ tạo ra muối Oxidiflorua 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 dùng để khắc kính vì chúng có khả năng 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.
- Được sử dụng làm chất oxy hóa cho nhiên liệu lỏng được sử dụng trong các hệ thống tên lửa.
- Dùng trong công nghiệp để sản xuất hạt nhân.
Một số dẫn xuất hydrocarbon flo hóa chính khác là chlorofluorocarbons, thường được gọi bằng chữ viết tắt CFC, là một nhóm các hợp chất hữu cơ halogen hóa chỉ chứa carbon, clo và flo. Nhiều CFC cũng đã 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.
Bởi vì CFC góp phần làm suy giảm tầng ôzôn ở thượng tầng khí quyển nên nó đã bị cấm theo Nghị định thư Montreal.
Cách điều chế flo ngày nay
Vì flo là nguyên tố hóa học có tính oxi hóa mạnh nhất nên không có chất nào khác có khả năng oxi hóa nó. Vì vậy, cách duy nhất để sản xuất khí flo là điện phân KF và HF nóng chảy.
– Bình 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, khí hiđro thoát ra ở cực âm và khí flo thoát ra ở cực dương.
Kết thúc
Với những thông tin hữu ích trên đây mà PHÒNG GD & ĐT HUYỆN CON CUÔNG cung cấp hy vọng đã giúp bạn có được những kiến thức cơ bản về khí flo cũng như tính chất vật lý, tính chất hóa học, ứng dụng hay cách điều chế khí flo. trong cuộc sống. Bên cạnh đó, để hiểu rõ hơn về 118 nguyên tố hóa học, mời các bạn ghé thăm chuyên mục “kiến thức tổng hợp” của chúng tôi để cập nhật thông tin của các nguyên tố trong bảng tuần hoàn hóa học.
Bạn thấy bài viết Nguyên tố Flo (F), Cấu hình Electron, Tính chất hoá học, Vật lý có khắc phục đươc vấn đề bạn tìm hiểu ko?, nếu ko hãy comment góp ý thêm về Nguyên tố Flo (F), Cấu hình Electron, Tính chất hoá học, Vật lý bên dưới để pgdconcuong.edu.vn có thể thay đổi & cải thiện nội dung tốt hơn cho các bạn nhé! Cám ơn bạn đã ghé thăm Website: pgdconcuong.edu.vn của PHÒNG GD & ĐT HUYỆN CON CUÔNG
Nhớ để nguồn bài viết này: Nguyên tố Flo (F), Cấu hình Electron, Tính chất hoá học, Vật lý của website pgdconcuong.edu.vn
Chuyên mục: Kiến thức
