دانلود مقاله فلوئور

بخشی از مقاله

فلوئور

فلوئور عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با نشان F و عدد اتمی ۹ یافت می‌شود. این عنصرگازی یک ظرفیتی، هالوژن، به رنگ زرد کم رنگ و سمی می‌باشد وازتمامی عناصر، الکترونگاتیو تر و واکنش‌پذیر تر است. نوع خالص آن بسیار خطرناک و درصورت تماس با پوست، سوختگیهای شیمیائی شدید ایجاد می‌کند.

[ویرایش] ویژگیهای درخور نگرش
فلوئور خالص گاز زردرنگ و فرسایشگری است که عامل اکسید کننده‌ای قوی می‌باشد.این گازاز تمامی عناصر الکترونگاتیوتر و واکنش پذیرتر است و با بیشتر عناصر دیگر از جمله گازهای بی اثر، زنون و رادون تولید ترکیب ایجاد می‌کند. فلوئور حتی در تاریکی و شرایط سرد با هیدروژن بصورت انفجاری واکنش می‌کند.در فوران گاز فلوئور، شیشه، فلزات، آب ومواد دیگر بصورت شعله‌های درخشان می‌سوزند.این گاز همیشه بصورت ترکیب وجود داشته و چنین تمایلی را با سایر عناصر مخصوصاً سیلیسیوم دارد که نه می‌توان آن را در ظروف شیشه‌ای تهیه و نه در آنها نگهداری کرد . فلوئور در محلولهای آبی عموماً به شکل یون فلورید F- دیده می‌شود.حالتهای دیگر آن کمپلکسهای فلوئور، مانند -[FeF۴] یا +H۲F هستند. فلورایدها ترکیباتی هستند که در آنها فلوئور با بعضی از بقایای مثبت بار شده، ترکیب می‌شود و اغلب آنها یوندار می‌باشند.

[ویرایش] کاربردها
فلوئور در تولید پلاستیکهای کم اصطکاک از قبیل تفلون و نیز در هالونها مانند فریون کاربرد دارد.سایر کاربردهای آن عبارت‌اند از:
• اسید هیدروفلوریک (فرمول شیمیایی HF) برای حکاکی روی شیشه در لامپ و محصولات دیگر بکار می‌رود.
• از فلوئور تک اتمی در تولید نیمه هادی به منظور Plasma ashing استفاده می‌گردد.
• فلوئور به همراه ترکیباتش در تولید اورانیوم (ازهگزا فلوراید) و بیش از صد نوع ماده شیمیایی فلوئوردار تجاری از جمله تعداد زیادی از پلاستیکهای مقاوم در برابر گرما، کاربرد دارد.

• فلوئوروکلروهیدروکربن (Fluorochlorohydrocarbons) در تهویه و در سردسازی کاربرد وسیعی دارند. استفاده از کلروفلوئوروکربنها
(Chlorofluorocarbons) در این موارد ممنوع شده چون آنها مشکوک به بزرگ کردن سوراخ اوزون می‌باشند. هگزافلوئورید گوگرد (Sulfurhexafluoride) گازی بسیار راکد و غیر سمی است. این گروه از ترکیبات گازهای گلخانه‌ای قوی هستند.
• آلومینیات هگزافلوئورید پتاسیم، – اصطلاحاً Cryolite یا یخسنگ نامیده می‌شود- در الکترولیز آلومینیوم مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• از فلوئورید سدیم به‌عنوان یک حشره کش بخصوص بر علیه سوسکها استفاده می‌شود.
• بعضی دیگر از فلوئوریدها برای جلوگیری از پوسیدگی دندان به خمیر دندان و(تا حدی بحث انگیز) به منابع آب شهری افزوده می‌شود.
بعضی از محققین امکان استفاده از گاز فلوئور خالص را به‌عنوان سوخت موشک بررسی کرده‌اند، چون این گاز دارای ضربه مخصوص بالائی می‌باشد.

[ویرایش] تاریخچه
Georigius Agricola در سال۱۵۲۹ فلوئور را (از واژه لاتین fluere به معنی روانی و شارش یا دگرگونی پیاپی) به شکل فلورسپار و به خاطر کاربرد آن به‌عنوان یک گدازآور (ماده‌ای که برای بهبود جوشکاری فلزات یا کانیها بکار می‌رود) شناسایی کرد. Schwandhard در سال ۱۶۷۰ متوجه شد سطح شیشه در صورتیکه در معرض فلورسپار همراه با اسید قرار گیرد نقشهایی حک می‌گردد.. Karl Scheele و بسیاری از محققان بعد از او از جمله Humphry Davy، Gay-Lussac, [[ Antoine Lavoisier و Louis Thenard همگی با اسید هیدروفلوئوریک به آزمایش پرداختند.(بعضی از آزمایشها به یک فاجعه ختم شد).
این عنصر سالهای زیادی بعد از آن بدست نیامد چون هنگامیکه آن را از یکی از ترکیباتش جدا می‌کردند، فوراً به مواد باقی مانده آن ترکیب حمله می‌کرد.سرانجام بعد از تقریباً ۷۴ سال تلاش مداوم، Henri Moissan در سال ۱۸۸۶ موفق به تهیه فلورین شد.

اولین تولید تجاری فلوئور در پروژه بمب اتمی پروژه Manhattan در جنگ جهانی دوم بود که ازترکیب هگزا فلوئورید اورانیم (UF۶) برای جداسازی ایزوتوپهای اورانیوم استفاده شد.از این فرآیند هنوز هم در تجهیزات نیروی هسته‌ای کاربرد دارد.

[ویرایش] ترکیبات
فلوئور اغلب می‌تواند در ترکیبات آلی جایگزین هیدروژن شود. با این مکانیسم فلوئور می‌تواند ترکیبات بسیار زیادی داشته باشد.ترکیبات فلوئور که شامل گازهای نادر هستند با فلوئوریدهای کریپتون، رادون و زنون تایید شده‌اند.این عنصر از fluotite، cryolite و fluorapatite بازیافت می‌شود.
به Fluorocarbon هم مراجعه شود.

[ویرایش] هشدارها
با فلوئور و HF باید با دقت زیادی رفتار شود و از هرگونه تماس آنها با پوست و چشم جداً اجتناب گردد. یونهای فلوئوراید و فلوئور خالص هردو بسیار سمی هستند. فلوئور وقتی عنصر آزاد است دارای بوی تندی است که با غلظتی به کمی ۲۰ppb قابل شناسائی می‌باشد. بیشینه غلظت مجاز برای تماس ۸ ساعته روزانه با آن PPM ۱ پیشنهاد می‌شود(کمتر از مثلاً اسید پروسیک).
با اینهمه، روشهای ایمن جابجائی این عنصر امکان ترابری فلوئور مایع را بصورت مقادیر تنی امکان‌پذیر می‌کند

F
Cl

Click for description

جدول کامل

عمومی
نام, علامت اختصاری, شماره
Fluorine, F, ۹
گروه شیمیایی
هالوژنها
گروه, تناوب, بلوک
۱۷ (VIIA), ۲ , p

جرم حجمی, سختی
۱٫۶۹۶ kg/m۳ (۲۷۳ K), NA
رنگ
pale greenish-yellow gas

خواص اتمی
وزن اتمی
۱۸٫۹۹۸۴ amu

شعاع اتمی (calc.)
۵۰ (۴۲) pm
شعاع کووالانسی
۷۱ pm
شعاع واندروالس
۱۴۷ pm
ساختار الکترونی
۱s۲ ۲s۲ ۲p۵
-e به ازای هر سطح انرژی

۲, ۷
درجه اکسایش (اکسید)
-۱ (strong acid)
ساختار بلوری
cubic
خواص فیزیکی
حالت ماده
Gas (nonmagnetic)
نقطه ذوب
۵۳٫۵۳ K (-۳۶۳٫۳۲ °F)
نقطه جوش
۸۵٫۰۳ K (-۳۰۶٫۶۲ °F)
حجم مولی
۱۱٫۲۰ ×۱۰-۶ m۳/mol
گرمای تبخیر

۳٫۲۶۹۸ kJ/mol
گرمای هم جوشی
۰٫۲۵۵۲ kJ/mol
فشار بخار
no data
سرعت صوت
no data
متفرقه
الکترونگاتیویته
۳٫۹۸ (Pauling scale)
ظرفیت گرمایی ویژه

۸۲۴ J/(kg*K)
رسانائی الکتریکی
no data
رسانائی گرمایی
۰٫۰۲۷۹ W/(m*K)
۱st پتانسیل یونش
۱۶۸۱٫۰ kJ/mol

۲nd پتانسیل یونش ۳۳۷۴٫۲ kJ/mol
۳rd پتانسیل یونش ۶۰۵۰٫۴ kJ/mol
۴th پتانسیل یونش ۸۴۰۷٫۷ kJ/mol
۵th پتانسیل یونش ۱۱۰۲۲٫۷ kJ/mol
۶th پتانسیل یونش ۱۵۱۶۴٫۱ kJ/mol
۷th پتانسیل یونش ۱۷۸۶۸ kJ/mol
۸th پتانسیل یونش ۹۲۰۳۸٫۱ kJ/mol
۹th پتانسیل یونش ۱۰۶۴۳۴٫۳ kJ/mol
پایدارترین ایزوتوپها
ایزو
وفور طبیعی
نیمه عمر
DM
DE MeV
DP
۱۹F ۱۰۰٪ F is پایدار with ۱۰ نوترون

واحدهای SI& STP استفاده شده مگر آنکه ذکر شده باشد

نقش فلوئور در بدن
بررسی دیگری در آمریکا انجام شد . دو منطقه انتخاب شد که آب آنها کمتر از 7 درصد میلی گرم در لیتر یا PPM فلوئور داشت . به آب یکی از مناطق فلوئور اضافه کردند و به آب منطقه دیگر فلوئور اضافه نشد . بعد از گذشت 10 سال کودکان را مورد مطالعه قرار دادند . مشاهده کردند کودکانی که بعد از 10 سال از اضافه شدن فلوئور ، 16 ساله شده اند 40 درصد پوسیدگی دندانهایشان نسبت به منطقه ای که به آب آن فلوئور اضافه نشده بود کاهش یافته است .
در کودکان 12 ساله در حقیقت 48 درصد از پوسیدگی دندانها کاهش یافته بود . بدین ترتیب اگر از بدو تولد بتوان فلوئور را به آب آشامیدنی اضافه کرد یا فلوئور مورد نیاز بدن را تأمین کرد ، خطر پوسیدگی دندان ها کاهش می یابد . ضمن اینکه مطالعات بعدی نشان داد اصولاً مردمی که از آبهایی استفاده می کنند که فلوئور کافی را دارد در آینده کلسی فیکاسیون عروق قلبی مخصوصاً عروق کروند و آئورت کمتر اتفاق می افتد .

اما اگر میزان فلوئور از یک و نیم PPM تجاوز کند و به 2 برسد فلوئورزیس دندانی شروع می شود و اگر به 5/2 برسد معمولاً نشانه های انباشت فلوئور در دندانها که فلوئورزیس نام دارد مشاهده می شود .
نکته مهم این است که اگر فلوئور آب در حد 5/2 PPM باشد فلوئورزیس ، زیبایی دندانها را از بین می برد . منظره عمومی دندانها گچ می شود و شفافیت و براقی آنها را از بین می برد .

روی این حالت کج دندانها ، یک نوار براق وجود دارد و روی این نوار براق لکه های قهوه ای رنگ دیده می شود . زمانی که فلوئور آب در حد 5/2 PPM یا میلی گرم در یک لیتر است فلوئورزیس زیبایی دندانها را از بین می برد اما باعث استحکام دندانها می شود . در حالی که وقتی مقدار فلوئور آب از حد 5/2 PPM بیشتر شود و مخصوصاً زمانی که به 5 تا 6 PPM برسد فلوئورزیس باعث استحکام دندانها نمی شود بلکه موجب تخریب بافت دندانی می شود و دندانها کاملاً قهوه ای رنگ شده و به مرور زمان پوسیده و پوک میشوند و کم کم می ریزند.

اگر فلوئور آب به بیش از 10 PPM برسد برای افرادی که بیش از 30 سال در چنین منطقه ای زندگی می کنند نه تنها دندانها از بین می رود بلکه تئوزیز استخوانی هم ایجاد می شود. به گونه ای که اگر از ستون فقرات این افراد رادیولوژی تهیه کنید یک لایه ستون یکنواخت به همراه زوائدی دیده می شود و افراد از دردهای استخوانی به شدت رنج می برند.
نکته ای که حائز اهمیت است این است که در مناطقی که فلوئور آب زیاد است فلوئورزیس در دندانهای شیری معمولاً مشاهده نمی شود اما در دندانهای دائمی مشاهده می شود .
جذب فلوئور به آسانی در دستگاه گوارش از معده شروع می شود و پس از جذب از طریق ادرار دفع می گردد . حدود 90 درصد فلوئور مواد غذایی جذب می گردد ، قسمتی که لازم است توسط دندان ها و استخوان ها استفاده می شود و مابقی از طریق ادرار دفع می گردد .
منابع غذایی فلوئور در بدن
وجود فلوئور در مواد غذایی مانند ید بستگی به خاک آن منطقه دارد ، اگر خاک منطقه فلوئور داشته باشد آب و مواد معدنی منطقه از نظر فلوئور غنی هستند . فلوئور در انواع سبزیها ،چای و قهوه وجود دارد. اگر چای را بدون قند بخوریم.

فلوئوریت و فلوئور
فوریه 22, 2008 روی 1:59 ب.ظ • طبقه بندی شده زیر علمی, عکس and tagged: فلوئور, فلوئوریت, محیط زیست, معدن, ایران, زمین شناسی, شیمی, علم
این یادداشت به معرفی فلوئور و کانی آن که به نام فلوئوریت یا فلورین شناخته می شود , خواهد پرداخت … ابتدا به معرفی عنصر فلوئور و تاریخچه کشف آن پرداخته و سپس کانی فلورین, نحوه تشکیل, میزان تولید, کاربردها و اثرات بیولوژیکی و زیست محیطی آن را مورد بررسی قرار خواهیم داد….

عنصر فلوئور F و تاریخچه کشف آن :

فلوئور الكترونگاتيوترين عنصر جدول تناوبی است و می تواند با ساير عناصر تركيب شود. این عنصر گازی یک ظرفیتی، هالوژن، به رنگ زرد کم رنگ و سمی بوده و نوع خالص آن بسیار خطرناک و در صورت تماس با پوست، سوختگیهای شیمیائی شدید ایجاد می‌کند.
نام فلورين و فلوئور اسپار از كلمه لاتين Fluere به معنی جريان يا فلاكس می ‌باشد. در سال 1525 استفاده از فلوئور اسپار به عنوان فلاكس مطرح گردد.
فرسمان دانشمند روسی این عنصر را همه چيز خور خوانده است و بی ‌شك تعداد بسيار كمی از اجسام، چه طبيعی و چه ساخته دست انسان، وجود دارند كه بتوانند در برابر اثر فلوئور مقاومت كنند.

سرگذشت فلوئور خود حاكی از اين خصوصيت آن است. به استثنای گازهای نادر، فلوئور آخرین غیرفلزی بود كه به صورت آزاد تهيه شد. یكصد سال از تاریخ پیشگویی وجود چنين عنصری گذشت تا آنكه دانشمندان قادر به توليد آن به صورت گازی شدند. شيميدانان در طی اين دوره , پانزده بار دست به تهیه آن زدند ولی هر بار كوشش‌هایشان بی ‌ثمر ماند و در موارد متعددی حتی جان خود را از دست دادند.
در عين حال كانی طبيعی معروف فلوئور يعنی فلورین از زمانهای بسیار دور برای هر كلكسیونر سنگی آشنا بوده است. نام اين كانی بی ‌ضرر در دست نوشته‌های مربوط به قرن شانزدهم هم ذكر شده است.

سال 1771 ميلادی، يعنی سال جداسازی اسید فلوئوريدريك توسط شیله , دانشمند سوئدی را تاريخ كشف فلوئور در نظر می ‌گيرند. خلوص اسيد به دست آمده به روش شيله همچنان به عنوان یك مسئله برجای ماند تا آنكه در سال 1809 ميلادی، گی‌لوساك و تنار, اسيد فلوئوريدريكی نسبتاً خالص به دست آوردند.

فارادی در سال 1834 میلادی, كوشيد تا معمای تهيه فلوئور آزاد را حل كند اما او حتی با الكتروليز فلوئوريدهای مذاب هم نتوانست به نتيجه‌ای برسد.
در سال 1836 ميلادی برادران ناكس ايرلندی به قصد حل اين مشكل به ميدان آمدند. آنها در طی پنج سال آزمايشات خطرناكی انجام دادند كه هيچ يك به نتيجه‌ای نرسيد. اين دو برادر در طول كار به شدت مسموم شدند و یكی از آنها، جان خود را از دست داد.

سرانجام لحظه‌ای فرا رسد كه مواسان, دانشمند فرانسوی ( Henri Moissan), سرنوشت فلوئور را در دستهای خود گرفت. او ابتدا خطاهای پیشینیان خود را تحليل كرد و در روز 26 ژوئن 1886 ميلادی , اولين آزمايش موفقت آميز خود را كه ضمن آن در اثر واكنش فلوئور با سيلسيم شعله‌ای مشاهده كرد, انجام داد. پس از آن گزارشی به آكادمی علوم پاريس فرستاد و در آن نظرات مختلفی كه در مورد ماهيت اين كار امكان داشت مطرح شود, درج كرد. به اين ترتيب پس از انجام موفقيت‌آميز آزمايش در حضور اعضای اكادمی پاريس همگی گواهی بر موفقيت او دادند و سال 1886 ميلادی , سالی تاريخی در بيوگرافی فلوئور شد. (تصویر)
کانی (ماده معدنی) فلورین :

كانی فلورين يا فلوئوريت به فرمول شيميایی CAF2 مهمترين كانی فلوئور در طبيعت میباشد که می توان فلوئور را از آن بدست آورد.
این کانی به رنگ های زرد ، سبز ، صورتی, آبی ، بنفش ، بی رنگ و گاهی سیاه بوده و در سيستم کوبيک ( مکعبی ) متبلور مي شود. به صورت نیمه شفاف بوده و دارای جلای شیشیه ای است . وزن مخصوص اين کاني 18/3 و سختي آن 4 مي باشد. معمولاً فضای خالی بين ساير کانی ها را پر می کند و در طبيعت بیشتر به صورت رگه ای مشاهده شده و همراه با کانی هایی کلسيت - کوارتز - باريت- سلستين و سولفيد های گوناگون همراه است . فلوئوريت در صورت خالص بودن 7/48 % فلوئور و 3/51 % کلسيم دارد . در تصاویر زیر سیستم مکعبی و جلای شیشه ای فلوئوریت , قابل تشخیص است.