אשלגן פלואוריד (KF): מבנה, תכונות ושימושים - כִּימִיָה - 2025

פלואוריד אשלגן הוא הליד אורגני שהנו מלח שנוצר בין המתכת לבין ההלוגן. הנוסחה הכימית שלה היא KF, כלומר לכל קטיון K ⁺ יש מקביל F ^- . כפי שניתן לראות, האינטראקציות הן אלקטרוסטטיות, וכתוצאה מכך אין קשרים KF קוולנטיים.

מלח זה מאופיין במסיסותו הקיצונית במים, וזו הסיבה שהוא יוצר לחות, סופג לחות וממשיך בעדינות. לכן, קל מאוד להכין תמיסות מימיות ממנו, המשמשות מקור לאנמי פלואוריד לכל אותן סינתזות בהן רצוי לשלב אותה במבנה כלשהו.

אשלגן פלואוריד. מקור: גבריאל בוליבר

למעלה מופיעים קטיון K ⁺ (כדור סגול) וה F ^- אניון (כדור כחלחל). שני היונים מקיימים אינטראקציה ומושכים זה את זה על ידי מטעני +1 ו- -1 שלהם.

למרות KF אינו מסוכן כמו HF, העובדה שיש לו "חופש מוחלט" לאנון F ^- הופכת אותו למלח רעיל. זו הסיבה שפתרונותיהם שימשו כחומר הדברה.

KI מיוצר על ידי תגובת אשלגן קרבונט עם חומצה הידרפלואורית, ומייצר אשלגן בפלואוריד (KHF ₂ ); אשר על ידי פירוק תרמי בסופו של דבר מקורו באשלגן פלואוריד.

מבנה אשלגן פלואוריד

מקור: סידור מעוקב או מלח פנינה לאשלגן פלואוריד. Benjah-bmm27, מ- Wikimedia Commons

התמונה העליונה מציגה מבנה של אשלגן פלואוריד. הכדוריות הסגולות, כמו בתמונה הראשונה, מייצגות את קטיוני K ⁺ ; בעוד תחום הצהבהבים לייצג את F ^- אניונים .

שימו לב שהסידור מעוקב ומתאים למבנה דמוי מלח-סלע, הדומה מאוד לזה של נתרן כלורי. כל התחומים מוקפים על ידי שישה שכנים, המהווים אוקטאתדרון KF ₆ או FK ₆ ; כלומר, כל K ⁺ מוקף שישה F ^- , ואותו קורה ולהיפך.

הוזכר קודם לכן כי KF הוא היגרוסקופי ולכן סופג לחות מהסביבה. לפיכך, הסידור המוצג יתאים לצורת המים החופשית (ללא מים) ולא למים ההידרטיים שלהם; הסופגים כל כך הרבה מים שהם אפילו הופכים למסיסים ו"ממיסים "(מעדן).

לחות

המבנים הגבישיים של ההידרטים הופכים להיות פחות פשוטים. למה? כי עכשיו מולקולות המים להתערב ישירות בהסדרים ולתקשר עם K ⁺ ו- F ^- יונים . חלק מההידרטים היציבים ביותר הם KF · 2H ₂ O ו- KF · 4H ₂ O.

בשני ההידרטים האוקטאהדרה שהוזכרו מעוותים על ידי מולקולות המים. זה בעיקר בגלל קשרי מימן בין F ^- ו- H ₂ O (F ^- -HOH). מחקרים קריסטלוגרפיים קבעו שלמרות זאת שני היונים ממשיכים להיות באותו מספר של שכנים.

כתוצאה מכל זה, המבנה המעוקב המקורי לפלואוריד אשלגן נטול מים הופך לסידור מונוקליני ואפילו מריר-עור.

מים נטולי מים חולקים את המאפיין המפואר, כך שהגבישים הלבנים שלהם אם הם נותרו במגע עם ערפל קר היו הופכים למים תוך זמן קצר.

נכסים

משקל מולקולרי

58.097 גרם / מול.

מראה פיזי (צבע)

גבישים מעוקבים לבנים או אבקת גבישים לבנה עדינה.

טַעַם

טעם מלוח חד.

נקודת רתיחה

2,741 מעלות צלזיוס עד 760 מ"מ הגה"צ (1502 מעלות צלזיוס). במצב נוזלי, הוא הופך להיות מוליך חשמל, למרות F ^- אניונים עלול לא לשתף פעולה באותה מידה כמו K ⁺ .

נקודת המסה

1,576 מעלות צלסיוס; 858 מעלות צלזיוס; 1131 K (KF נטול מים). זה מעיד על הקשרים היוניים החזקים שלו.

מְסִיסוּת

מסיס ב- HF, אך לא מסיס באלכוהול. זה מראה כי קשרי המימן בין פלואוריד לאלכוהולים, F ^- -HOR, אינם מעדיפים את תהליך הפיזור כנגד פירוק הסריג הגבישי שלהם.

מסיסות במים

נטול מים 92 גרם / 100 מ"ל (18 מעלות צלזיוס); 102 גרם / 100 מ"ל (25 מעלות צלזיוס); דיאטה 349.3 גרם / 100 מ"ל (18 מעלות צלזיוס). כלומר, ככל ש- KF מתייבש, הוא הופך להיות מסיס יותר במים.

צְפִיפוּת

2.48 גרם / ס"מ ³ .

לחץ אדים

100 ק"פ (750 מ"מHG) בטמפרטורה של 1,499 מעלות צלזיוס.

הִתפָּרְקוּת

כאשר הוא מחומם לפירוק הוא פולט עשן רעיל של תחמוצת אשלגן ומימן פלואוריד.

פעולה מאכלת

תמיסה מימית מאכלת זכוכית וחרסינה.

נקודת רתיחה

זה לא חומר דליק

מדד שבירה ניסיוני (ηD)

1,363.

יַצִיבוּת

יציב אם מוגן מפני רטיבות, אחרת המוצק יתמוסס. לא תואם חומצות ובסיסים חזקים.

יישומים

התאם pH

תמיסות מימיות של אשלגן פלואוריד משמשות ליישומים ותהליכים תעשייתיים; לדוגמא, פתרונות KF מאפשרים להתאים את ה- pH בייצור במתקני עיבוד טקסטיל ובמכבסות (קרוב לערך של 7).

מקור פלואור

אשלגן פלואוריד הוא אחרי פלואוריד מימן, המקור העיקרי להשגת פלואור. אלמנט זה משמש במפעלים גרעיניים ובייצור תרכובות אורגניות ואורגניות, חלקם עם שימושים כמו שילובו במשחות שיניים.

סינתזה של פחמימנים

ניתן להשתמש באשלגן פלואוריד בסינתזה של פלואור-פחמן או פלואור-פחמן מכלורי-פחמן, באמצעות התגובה של Finkeistein. בתגובה זו משתמשים באתילן גליקול ודימתיל סולפוקסיד.

פלואורינציה

מכיוון שמקורו בפלואור בו הוא שוכן מומס במים, ניתן לסנתז פלואורידים מורכבים מתמיסותיו; כלומר F ^- משולב במבנים. דוגמה לכך היא במשוואה הכימית הבאה:

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

פלואוריד מעורב KMnF ₃ יורד אז . לפיכך, ניתן להוסיף F ^- כדי להפוך אותו לחלק ממלח מתכת מורכב. מלבד מנגן, ניתן לזרז פלואוריד מתכות אחרות: KCoF ₃ , KFeF ₃ , KNiF ₃ , KCuF ₃ ו- KZnF ₃ .

כמו כן, ניתן לשלב פלואור בצורה קוולנטית בטבעת ארומטית, המסנתזת אורגנופלואורידים.

שׁוֹנִים

KF משמש כחומר ביניים או חומר גלם לסינתזה של תרכובות המשמשות בעיקר במוצרי אגרוכימיה או חומרי הדברה.

בנוסף, הוא משמש כחומר שטף לריתוך ותחריט זכוכית; כלומר, התמיסה המימית שלה אוכלת על פני הכוס, ועל תבנית מדפיסה את הגימור הרצוי.

הפניות

1. ספר כימי. (2017). אשלגן פלואוריד. התאושש מ: chemicalbook.com
2. PubChem. (2019). אשלגן פלואוריד. התאושש מ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. TH אנדרסון ו- EC Lincafelte. (1951). מבנה האשלגן פלואוריד. אקטה קריסטל. 4, 181.
4. החברה המלכותית לכימיה. (2015). אשלגן פלואוריד. ChemSpider. התאושש מ: chemspider.com
5. Maquimex. (sf). אשלגן פלואוריד. התאושש מ: maquimex.com