KÁLIUM-FLUORID (KF): SZERKEZET, TULAJDONSÁGOK ÉS FELHASZNÁLÁSOK - KÉMIA - 2025

A kálium-fluorid egy szervetlen halogenid, amely egy só, amely a fém és a halogén között képződik. Kémiai képlete KF, ami azt jelenti, hogy minden K ⁺ kationra van F ^- ekvivalens. Mint látható, az interakciók elektrosztatikusak, következésképpen nincs kovalens KF-kötés.

Ezt a sót az jellemzi, hogy rendkívül jól oldódik vízben, ezért hidrátokat képez, felszívja a nedvességet és kiszárad. Ezért nagyon könnyű elkészíteni belőle vizes oldatot, amely a fluorid-anionok forrásaként szolgál minden olyan szintézishez, ahol kívánatos, hogy azt valamilyen szerkezetbe beépítsék.

Kálium-fluorid. Forrás: Gabriel Bolívar

Fent bemutatott K ⁺ kationt (lila gömb), és az F ^- anion (kékes gömb). Mindkét ion kölcsönhatásba lép, és +1 és -1 töltésükkel vonzza egymást.

Bár KF nem olyan veszélyes, mint a HF, az a tény, hogy az „teljesen szabadon”, hogy az anion F ^-, teszi, hogy egy toxikus só. Ezért oldják meg rovarirtó szerként oldataikat.

KI úgy állítjuk elő kálium-karbonát hidrogén-fluorid, termelő kálium-hidrogén-difluorid (KHF ₂); amely hőbomlás útján kálium-fluoridot eredményez.

A kálium-fluorid szerkezete

Forrás: köbös elrendezés vagy drágakő-kálium-fluorid. Benjah-bmm27, a Wikimedia Commonsból

A felső kép a kálium-fluorid szerkezetét mutatja. A lila gömbök, mint az első képen, a K ⁺ kationokat képviselik; míg a sárgás gömbök képviseli a F ^- anionok.

Vegye figyelembe, hogy az elrendezés köbös, és megfelel egy kősó-szerű szerkezetnek, nagyon hasonló a nátrium-klorid szerkezetéhez. Az összes gömböt hat szomszéd veszi körül, amelyek KF ₆ vagy FK ₆ oktaédert alkotnak; vagyis minden K ^{+ -ot} hat F ^- veszi körül, és ugyanez történik fordítva.

Korábban már említettük, hogy a KF higroszkópos, ezért felszívja a nedvességet a környezetből. Így a bemutatott elrendezés a vízmentes formának (víz nélkül), és nem a hidrátjainak felel meg; amelyek annyi vizet szívnak fel, hogy még szolubilizálódnak és "megolvadnak" (kifolyik).

Hidratálja

A hidrátok kristályszerkezete kevésbé egyszerű. Miért? Mivel most a vízmolekulák közvetlenül beavatkoznak az elrendezésbe és kölcsönhatásba lépnek a K ⁺ és F ^- ionokkal. A legstabilabb hidrátok közül néhány a KF · 2H ₂ O és a KF · 4H ₂ O.

Mindkét hidrátban a fent említett oktaédert a vízmolekulák deformálják. Ez elsősorban annak köszönhető, hogy hidrogénkötések között F ^- és H ₂ O (F ^- -HOH). A kristálytani tanulmányok azt mutatták, hogy ennek ellenére a két ion továbbra is azonos számú szomszédos.

Mindezek eredményeként a vízmentes kálium-fluorid eredeti köbös struktúrája monoklinikus és egyenletes romboedrikus elrendezéssé alakul.

A vízmentes kristályok megosztják a kifolyó tulajdonságot, így fehér kristályaik, ha hideg ködrel érintkeznek, rövid időn belül vizeské válnak.

Tulajdonságok

Molekuláris tömeg

58,097 g / mol.

Fizikai megjelenés (szín)

Fehér köbös kristályok vagy cseppfolyós fehér kristályos por.

Íz

Éles sós íz.

Forráspont

2 741 ° F-tól 760 Hgmm-ig (1502 ° C). A folyékony állapotban, ez lesz a villamos vezető, bár az F ^- anionok nem együtt ugyanolyan mértékben, mint a K ⁺.

Olvadáspont

1,576 ° F; 858 ° C; 1131 K (vízmentes KF). Ez az erős ionos kötéseire utal.

Oldhatóság

HF-ben oldódik, de alkoholban nem oldódik. Ez azt mutatja, hogy a fluor és az alkoholok, az F ^- HOR közötti hidrogénkötések nem kedveznek a szolvatációs folyamatnak a kristályrácsaik feloldódása ellen.

Vízben való oldhatóság

Vízmentes 92 g / 100 ml (18 ° C); 102 g / 100 ml (25 ° C); dihidrát 349,3 g / 100 ml (18 ° C). Vagyis mivel a KF hidratálódik, oldódik a vízben.

Sűrűség

2,48 g / cm ³.

Gőznyomás

100 kPa (750 Hgmm) 1499 ° C-on.

bomlás

Bomlásig hevítve mérgező kálium-oxid és hidrogén-fluorid füstöt bocsát ki.

Maró hatás

A vizes oldat korrodálja az üveget és a porcelánt.

Flashpoint

Nem tűzveszélyes anyag

Kísérleti törésmutató (ηD)

1363.

Stabilitás

Stabil, ha nedvességtől védve van, különben a szilárd anyag feloldódik. Nem összeférhető erős savakkal és bázisokkal.

Alkalmazások

Állítsa be a pH-t

A kálium-fluorid vizes oldatait ipari alkalmazásokban és folyamatokban használják; például a KF-oldatok lehetővé teszik a pH beállítását a textilfeldolgozó létesítményekben és mosodákban történő gyártáskor (közel 7 értékhez).

Fluorforrás

A kálium-fluorid hidrogén-fluorid után van, amely a fluor előállításának fő forrása. Ezt az elemet nukleáris növényekben és szervetlen és szerves vegyületek előállításánál használják, némelyikben például fogkrémekbe való beépítésükkel.

Fluor-szénhidrogének szintézise

A kálium-fluorid felhasználható fluor-szénhidrogén vagy fluor-szénhidrogén előállításához klórozott szénhidrogénből, a Finkeistein-reakció alkalmazásával. Oldószerként etilénglikolt és dimetil-szulfoxidot alkalmazunk ebben a reakcióban.

fluorozási

Mivel a fluortartalom vízben oldódik, az oldatából komplex fluoridok állíthatók elő; azaz egy F ^{- be} van építve a szerkezetekbe. Példa a következő kémiai egyenletre:

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

A kevert KMnF _3- fluorid ezután kicsapódik. Így, F ^- lehetne hozzá, hogy ez része egy komplex fém-só. A mangánon kívül más fémek fluoridjai is kicsapódhatnak: KCoF ₃, KFeF ₃, KNiF ₃, KCuF ₃ és KZnF ₃.

Hasonlóképpen, a fluor kovalensen beépíthető egy aromás gyűrűbe, szintetizálva a szerves fluoridokat.

Különféle

A KF-et köztitermékként vagy nyersanyagként használják olyan vegyületek szintéziséhez, amelyeket főleg agrokémiai termékekben vagy peszticid termékekben használnak.

Ezen túlmenően fluxáló szerként használják hegesztéshez és üveg maratáshoz; vagyis vizes oldata elfogy az üveg felületén, és egy sablonon kinyomtatja a kívánt felületet.

Irodalom

1. Vegyi könyv. (2017). Kálium-fluorid. Helyreállítva: Chemicalbook.com
2. Pubchem. (2019). Kálium-fluorid. Helyreállítva: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. TH Anderson és EC Lincafelte. (1951). A kálium-fluorid-dihidrát szerkezete. Acta Cryst. 4, 181.
4. A Kémiai Királyi Társaság. (2015). Kálium-fluorid. ChemSpider. Helyreállítva: chemspider.com
5. Maquimex. (Sf). Kálium-fluorid. Helyreállítva: maquimex.com