КАЛИЕВ ФЛУОРИД (KF): СТРУКТУРА, СВОЙСТВА И ПРИЛОЖЕНИЯ - ХИМИЯ - 2024

На калиев флуорид е неорганичен халогенид, което е сол, образувана между метала и халоген. Химическата му формула е KF, което означава, че за всеки катион K ⁺ има противоположен F ^-. Както се вижда, взаимодействията са електростатични и като следствие няма ковалентни KF връзки.

Тази сол се характеризира с изключителната си разтворимост във вода, поради което образува хидрати, абсорбира влагата и е благодатна. Следователно е много лесно да се приготвят водни разтвори от него, които служат като източник на флуоридни аниони за всички онези синтези, където е желателно да се включат в някаква структура.

Калиев флуорид. Източник: Габриел Боливар

Показани по-горе са катионът К ⁺ (лилава сфера) и F ^- анионът (синкава сфера). И двата йона си взаимодействат, привличайки се взаимно чрез своите +1 и -1 зареждания.

Въпреки че KF не е толкова опасен, колкото HF, фактът, че има "пълна свобода" за аниона F ^-, го прави токсична сол. Ето защо техните разтвори са били използвани като инсектициди.

KI се получава чрез взаимодействие на калиев карбонат с флуороводородна киселина, като се получава калиев бифлуорид (KHF ₂); който чрез термично разлагане завършва с произход на калиев флуорид.

Структура на калиев флуорид

Източник: Кубична подредба или скъпоценна сол за калиев флуорид. Benjah-bmm27, от Wikimedia Commons

Горното изображение показва структурата на калиев флуорид. Лилавите сфери, както в първото изображение, представляват K ⁺ катионите; докато жълтеникавите сфери представляват F ^- анионите.

Обърнете внимание, че устройството е кубично и съответства на структура, подобна на каменна сол, много подобна на тази на натриев хлорид. Всички сфери са заобиколени от шест съседи, които съставляват KF ₆ или FK ₆ октаедър; тоест всеки К ⁺ е заобиколен от шест F ^- и същото се случва и обратно.

По-рано беше споменато, че KF е хигроскопичен и следователно абсорбира влагата от околната среда. По този начин показаното устройство би отговаряло на безводната форма (без вода), а не на нейните хидрати; които абсорбират толкова много вода, че те дори се разтварят и „стопяват“ (деликатес).

Хидратира

Кристалните структури на хидратите стават не толкова прости. Защо? Защото сега водните молекули се намесват директно в устройствата и взаимодействат с K ⁺ и F ^- йони. Някои от най-стабилните хидрати са KF · 2Н ₂ О и KF · 4Н ₂ O.

И в двата хидрата току-що споменатите октаедри се деформират от водните молекули. Това се дължи главно на водородни връзки между F ^- и H ₂ O (F ^- -HOH). Кристалографските изследвания установяват, че въпреки това двата йона продължават да имат еднакъв брой съседи.

В резултат на всичко това оригиналната кубична структура за безводен калиев флуорид се трансформира в моноклинно и равномерно ромбоедрично подреждане.

Безводните споделят прекрасното свойство, така че техните бели кристали, ако бъдат оставени в контакт със студена мъгла, за кратко време ще се превърнат в воднисти.

Имоти

Молекулно тегло

58.097 g / mol.

Физически вид (цвят)

Бели кубични кристали или страхотен бял кристален прах.

вкус

Остър солен вкус.

Точка на кипене

2,741 ° F до 760 mmHg (1502 ° C). В течно състояние той се превръща в проводник на електричество, въпреки че F ^- анионите може да не си сътрудничат в същата степен като K ⁺.

Точка на топене

1,576 ° F; 858 ° С; 1131 K (безводен KF). Това е показателно за силните йонни връзки.

разтворимост

Разтворим в HF, но неразтворим в алкохол. Това показва, че водородните връзки между флуорид и алкохоли, F ^- -HOR, не благоприятстват процеса на разтваряне срещу разтварянето на кристалната им решетка.

Разтворимост във вода

Безводен 92 g / 100 ml (18 ° C); 102 g / 100 ml (25 ° C); дихидрат 349,3 g / 100 ml (18 ° C). Тоест, тъй като KF е хидратиран, той става по-разтворим във вода.

плътност

2,48 гр / см ³.

Парно налягане

100 kPa (750 mmHg) при 1499 ° C.

разлагане

При нагряване до разлагане излъчва токсичен дим от калиев оксид и флуороводород.

Корозивно действие

Воднист разтвор разяжда стъклото и порцелана.

Flashpoint

Не е запалимо вещество

Експериментален рефракционен индекс (ηD)

1363.

стабилност

Стабилен, ако е защитен от влага, в противен случай твърдото вещество ще се разтвори. Несъвместим със силни киселини и основи.

Приложения

Регулирайте pH

Водни разтвори на калиев флуорид се използват в промишлени приложения и процеси; например KF разтворите позволяват да се регулира рН при производството в съоръжения за обработка на текстил и в перални (близки до стойност 7).

Източник на флуор

Калиевият флуорид е след флуороводорода, основният източник за получаване на флуор. Този елемент се използва в ядрените инсталации и при производството на неорганични и органични съединения, някои с приложения като неговото включване в пастите за зъби.

Синтез на флуоровъглеводороди

Калиевият флуорид може да се използва при синтеза на флуоровъглерод или флуоровъглерод от хлорокарбон, като се използва реакцията на Финкеистеин. Като разтворители в тази реакция се използват етиленгликол и диметилсулфоксид.

Флуорирането

Тъй като е източник на флуор, където лежи разтворен във вода, сложните флуориди могат да бъдат синтезирани от неговите разтвори; тоест F ^- е включен в структурите. Пример е в следното химическо уравнение:

MnBr ₂ (ac) + 3KF (ac) => KMnF ₃ (s) + 2KBr (ac)

Смесеният KMnF ₃ флуорид след това се утаява. По този начин, F ^- може да бъде добавен, за да стане част от сложна метална сол. Освен манган могат да се утаяват флуориди на други метали: KCoF ₃, KFeF ₃, KNiF ₃, KCuF ₃ и KZnF ₃.

По същия начин флуорът може да бъде ковалентно включен в ароматен пръстен, синтезирайки органофлуориди.

различни

KF се използва като междинен продукт или суровина за синтеза на съединения, които се използват главно в агрохимични или пестицидни продукти.

В допълнение, той се използва като флюс за заваряване и ецване на стъкло; тоест водният му разтвор се изяжда на повърхността на чашата и върху калъп отпечатва желания завършек.

Препратки

1. Химическа книга. (2017). Калиев флуорид. Възстановено от: chemicalbook.com
2. PubChem. (2019). Калиев флуорид. Възстановени от: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. TH Anderson и EC Lincafelte. (1951). Структурата на калиев флуорид дихидрат. Акта Крист. 4, 181.
4. Кралско химическо дружество. (2015). Калиев флуорид. ChemSpider. Възстановени от: chemspider.com
5. Maquimex. (SF). Калиев флуорид. Възстановени от: maquimex.com