氟,原子序数9,原子量18.9984032,元素名来源于其主要矿物萤石的英文名。1812年法国科学家安培指出氢氟酸中含有一种新元素,但自由状态的氟一直没有制得。直到1886年,法国化学家穆瓦桑将氟化钾溶解在无水氢氟酸中进行电解,才制得单质氟。由于氟非常活泼,所以自然界中不存在游离状态的氟。氟在地壳中的含量为0.072%,重要的含氟矿物有萤石、氟磷酸钙等。氟的天然同位素只有氟19。
常温下,氟为淡黄色气体,有刺激性臭味,熔点-219.62℃,沸点-188.14℃,密度1.69g/L。
氟是化学性质最活泼、氧化性最强的物质,除氦、氖、氩外,氟能同所有其他元素化合;氟与溴、碘、硫、磷、碳、硅等物质在低温下就能猛烈化合;氟离子体积小,容易与许多正离子形成稳定的配位化合物;氟与烃类会发生难以控制的快速反应。
单质氟对人体具有较强刺激性。单质氟主要用作氟化剂,以制取各种有用的氟化物。氟化物通常具有比较良好的性质。
氟不溶于水,它与水发生剧烈的化学反应生成氟化氢而放出氧,同时有少量的臭氧产生。
氟在常温下能与许多金属反应,在高温条件下,几乎能与所有的金属相互作用,形成金属氟化物,且反应进行得特别迅速,并放出大量的热。大多数的金属氟化物难溶于水,但钠、钾、银、铝、汞的氟化物易溶于水。
氟与典型的非金属元素化合时能生成共价氟化物,如PF5、SF6等。氟化物都具有挥发性,有较低的熔点和沸点,有的不溶于水,而溶于水的往往发生强烈的水解作用。
在卤族分子里,氟分子中两个原子核间的距离最短,键能高,离解能也高。
随着原子半径递增,它们的电子亲和力和电离能从氟到碘递减,而它们成为阴离子的倾向随原子序数的增大而递减,成为正价离子倾向也是按同样次序递增。因此,氟原子能够置换其他卤族的阴离子。(www.xing528.com)
氟可以从所有卤族阴离子中夺取电子,使它们游离,而这种现象是由卤素的标准电极电位所决定的。
氟能与氢发生反应,生成刺激性很强的氟化氢气体。
这种反应在低温或暗处作用就很猛烈,产生大量的热。由于氢键的关系,在低温时氟化氢会生成几种缔合分子,从H2F2到H6F6都有。缔合分子的数目随温度的升高而减少,在约88℃的温度下,完全离解成简单的HF。
氟化氢易溶于水而生成氢氟酸。同其他的氢卤酸比较,氢氟酸为中等强度的酸,但具有很强的腐蚀作用,尤其是对玻璃器皿。
按照Lewis酸碱理论,氟为电子对给予体,属于硬碱。在弱的配位场中,氟离子的分裂能(Δ)比较小,而电子成对能需要较高的能量(P),则P>Δ,结果,电子尽可能占有较多自旋平行轨道,形成高自旋配合物,具有很强的磁性,就属此类型。所有的氟离子的配合物中分裂能都小于成对能(Δ<P),所以氟离子的配合物都是高自旋的。
氟离子具有很强的配位能力,它容易和半径小、电荷高的阳离子形成高配位数的配阴离子,如,这些配离子主要靠静电引力结合。
氟的离子半径为133pm,它能与碱金属、碱土金属、若干镧系元素和锕系元素形成离子型化合物,构成具有离子晶体的空间结构类型。
在形成离子晶体时,只有当正、负离子紧靠在一起,晶体才会稳定。离子能否完全紧靠,与正、负离子半径比r+/r-有关。
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。