Hvordan fluor blev opdaget

OG Historien om opdagelsen af ​​fluor er fuld af tragedier. Aldrig før har der været så mange ofre i forsøg på at opdage nye elementer som i forsøg med at isolere frit fluor. Generelt er denne historie som følger.

I 1670 bemærkede den tyske kemiker K. Schwankward, at hvis du tager et kar lavet af fluorspar med svovlsyre og dækker det med en glasplade, så vil det blive tæret af de udsendte gasser.

I 1768 beskrev videnskabsmanden A. Margraf flussyre (flussyre), som derefter blev undersøgt af K. Scheele i 1771.

Efterfølgende kom K. Scheele og J. Priestley til den konklusion, at fluorspar er et calciumsalt af en ukendt syre, som Scheele foreslog at kalde fluorsyre, og i 1779 beskrev han en metode til fremstilling af det i metalkar. Tredive år senere opnåede J. Gay-Lussac og L. Tenard vandfri flussyre.

Den berømte fysiker A. Ampere, efter at have lært i 1810 om H. Davies værker, og at han var tilbøjelig til at betragte klor som et element, foreslog, at et element, der i dets egenskaber ligner chlor og jod, skulle eksistere i flussyre, og at flussyre i sig selv er en kombination af hydrogen med et specielt element "fluor". Davy var fuldstændig enig i denne opfattelse.

Latinsk navn fluor stammer fra det latinske ord fluo- at flyde. Årsagen til dette navn var det faktum, at flussyre blev opnået fra et mineral, som G. Agrikole kendte under navnet fluor lapis(fluorit - fluorspar - CaF 2). Dette mineral har længe været brugt i form af flux (flux), for når det tilføjes ladningen, falder malmets smeltepunkt.

Navnet "fluor" blev introduceret omkring 1810 af Ampere, da han blev mere fortrolig med flussyres egenskaber. Dette ord kommer fra græsk phthoros- Destruktiv. Dette navn blev dog kun vedtaget af russiske kemikere, og i alle andre lande er navnet "fluor" bevaret.

M Talrige forsøg på at isolere fluor forblev uden succes i lang tid på grund af elementets stærke aktivitet, der indgik i interaktion med skibets vægge, vand osv. På tidspunktet for dets frigivelse.

Forsøg på at opnå frit fluor ved at oxidere flussyre mislykkedes ikke kun, men resulterede i flere ofre på grund af hydrogenfluorids stærke toksicitet.

To medlemmer af det irske videnskabsakademi - brødrene Georg og Thomas Knox - var de første ofre for fluor. De lavede et ret genialt apparat ud af fluorspar, men kunne ikke få gratis fluor. Thomas Knox døde hurtigt af forgiftning, og hans bror Georg mistede sin arbejdsevne og blev tvunget til at undergå behandling og hvile i Napoli i tre år. Det næste offer var kemikeren P. Layet fra Bruxelles, som vidste om konsekvenserne af Knox -brødrenes eksperimenter, uselvisk fortsatte dem og også betalte med sit liv. Den berømte kemiker J. Nichles fra Nancy led også en martyrdød. Gay-Lussac og Thénard blev betydeligt påvirket af virkningerne på lungerne af små mængder hydrogenfluorid. Davys sygelighed efter 1814 tilskrives også hydrogenfluoridforgiftning. Disse fejl gav grund til at erklære G. Rosco, at problemet med frigivelse af frit fluor er "et af de mest vanskelige problemer i moderne kemi."

Men kemikere mistede stadig ikke håbet om at isolere fluor. Davy var for eksempel bestemt overbevist om, at fluorproduktion kunne blive en succes, hvis den kun udføres i feltspatskibe.

Et forsøg på at isolere fluor blev foretaget af den franske videnskabsmand E. Fremy, læreren i A. Moissant. Han fremstillede vandfri flussyre og ønskede at opnå fluor ved elektrolyse, men gassen ved anoden udviklede sig ikke på grund af dens stærke aktivitet.

I 1869 lykkedes det den engelske elektrokemiker H. Gore at få lidt gratis fluor, men det kombinerede øjeblikkeligt med brint (med en eksplosion). Denne videnskabsmand forsøgte snesevis af stoffer som en anode (kul, platin, palladium, guld osv.), Men kunne kun konstatere, at alle blev ødelagt af fluor. Samtidig kom han til den konklusion, at det var nødvendigt at sænke temperaturen på elektrolysatoren for at svække fluoraktiviteten.

Henri Moissan (1852–1907)

Alle disse forsøg var ikke forgæves og blev taget i betragtning i efterfølgende systematiske forsøg af Moissan, en berømt fransk kemiker i slutningen af ​​det 19. og begyndelsen af ​​det 20. århundrede. Moissan byggede den U-formede elektrolysator først af platin, men senere viste det sig, at den også kunne være fremstillet af kobber. sidstnævnte er dækket med et tyndt lag kobberfluorid, som forhindrer yderligere eksponering for fluor. Vandfri flussyre blev taget som elektrolyt. Men da dette stof ikke leder elektricitet i vandfri tilstand, blev der tilsat en lille mængde kaliumbifluorid KHF 2. For at opnå flydende hydrogenfluorid og reducere fluoraktiviteten blev hele apparatet nedsænket i en køleblanding med ethylchlorid C2H5CI, kogende ved 12,5 ° C. Som et resultat blev apparatet afkølet til –23 ° С. Elektroderne var fremstillet af platin eller platin iridium og blev isoleret med fluorsparpropper, som ikke kunne reagere med det frigivne fluor. For at opsamle fluoren blev andre kobberrør skruet på. I denne enhed blev fluor først opnået i 1886.

To dage senere meddelte Moissan åbningen af ​​Paris Academy of Sciences. "Det var muligt at antage forskellige antagelser om arten af ​​den frigivne gas," skrev Moissan i denne erklæring. "Den nemmeste måde ville være at antage, at vi har at gøre med fluor, men det ville naturligvis også være muligt, at det er hydrogenpolyfluorid eller endda en blanding af flussyre. og ozon, aktiv nok til at forklare den energiske virkning denne gas har på krystallinsk kiselsyre. "

Moissans erklæring blev accepteret på akademiet, og efter dens definition blev der nedsat et særligt udvalg af velrenommerede forskere til at teste opdagelsen. Under testen blev Moissan -apparatet lunefuldt, og forsøgslederen kunne ikke engang få en boble fluor.

Historien om den berømte franske kemiker A.L. Le Chatelier om, hvordan Moissan var den første til at udføre eksperimenter med separering af fluor på Paris Academy of Sciences.

“Efter at have modtaget et lille studieområde i Friedels laboratorium ved New Sorbonne (University of Paris), annoncerede Moissan efter nogen tid den vellykkede gennemførelse af eksperimenter med opnåelse af elementært fluor. Friedel var ikke langsom med at rapportere dette til Videnskabsakademiet. Der blev oprettet en særlig kommission for at gøre sig bekendt med Moissans arbejde, der mødtes på en bestemt dag til dette formål. Moissan begyndte forsøget, men til hans store ærgrelse mislykkedes forsøget: der blev ikke opnået fluor.

Da kommissionen trak sig tilbage, begyndte Moissan og hans assistent omhyggeligt at analysere hele deres forløb og lede efter årsagen til, at forsøget mislykkedes. Som et resultat kom de til den konklusion, at denne grund mærkeligt nok var de retter, der blev vasket for rent. Derfor var der ikke engang et spor af kaliumfluorid tilbage. Det var nok for Moissan at tilføje lidt kaliumfluorid til enheden til flydende hydrogenfluorid og passere en elektrisk strøm, og der blev straks opnået frit fluor.

Den næste dag modtog Moissan en tilstrækkelig mængde gas til at overbevise komiteen om virkeligheden af ​​hans opdagelse. Læreren i Moissan Fremy lykønskede ham varmt og sagde: "Læreren er altid glad, når han ser, at hans elever bevæger sig længere og højere end ham selv."

I 1925 blev der foreslået en enklere metode til opnåelse af fluor. Elektrolytten her er kaliumbifluorid. Elektrolysebeholderen er i dette tilfælde lavet af kobber eller nikkel, og elektroderne er lavet af forskellige metaller: katoden er lavet af kobber, og anoden er lavet af nikkel. Denne metode bruges stadig i en let modificeret form.

Nogle interessante fakta fra kemiens historie
Opdagelse af halogener
Fundet af fluor

Adskillelsen af ​​gasformigt fluor fra fluorholdige stoffer viste sig at være et af de vanskeligste forsøgsproblemer. Fluor er ekstremt reaktivt; Desuden sker interaktionen med andre stoffer ofte med antændelse og eksplosion.

De første ofre for fluor var brødrene Georg og Thomas Knox, to medlemmer af det irske videnskabsakademi. Thomas Knox døde af hydrogenfluoridforgiftning, og Georg blev handicappet. Det næste offer var den belgiske kemiker P. Layeth. Den franske kemiker Jerome Nickles blev martyr, da han udførte forsøg med ekstraktion af fluor. Franske kemikere Joseph Gay-Lussac, Louis Thénard og den engelske kemiker Humphrey Davy blev forgiftet, indåndet af små mængder brintfluorid og fik også alvorlige forbrændinger. Når de forsøgte at isolere fluor ved elektrolyse af dets forbindelser, forårsagede den franske kemiker Edmond Fremy og den engelske elektrokemiker Georg Gore sundhedsskader. Det var først i 1886, at det lykkedes den franske kemiker Henri Moissant at få fluor relativt smertefrit. Moissan opdagede ved et uheld, at under elektrolysen af ​​en blanding af vandfrit vandfrit HF og kaliumhydrodifluorid (KHF2) i en platinbeholder udsendes en lysegul gas med en specifik skarp lugt ved anoden. Da Moissan rapporterede til Paris Academy of Sciences om sin opdagelse, var et af forskerens øjne dækket af en sort bandage:

Nobelprisen i kemi blev tildelt Moissan i 1906 "som anerkendelse af en stor mængde forskning - modtagelse af elementet fluor og introduktion til laboratorie- og industriel praksis af en elektrisk ovn opkaldt efter ham."

Klorfund

Klorens pioner var den svenske apoteker Karl Scheele, hvis kemiske intuition virkelig var fantastisk, ifølge den franske kemiker Jean Baptiste Dumas kunne Scheele "ikke røre ved nogen krop uden at gøre en opdagelse." I en alder af 32 blev han tildelt titlen som medlem af Stockholms Videnskabsakademi, selvom han kun var lægemiddelassistent, modtog han samme år stillingen som bestyrer af et apotek ejet af enken Margarita Sonneman, som to dage før Schelees død blev hans kone.

Scheele beskrev sin oplevelse i 1774 således: ”Jeg lagde en blanding af sort magnesia med murinsyre i en retort, til hvilken jeg fastgjorde en boble uden luft og lagde den i et sandbad. Boblen var fyldt med gas, som farvede den gul: Gassen havde en gulgrøn farve, en gennemtrængende lugt ":

Den moderne betegnelse for denne reaktion er som følger: MnO2 + 4HCl = Cl2 + MnCl2 + 2H2O.

I 1812 gav den franske kemiker Gay-Lussac denne gas sit moderne navn-klor, hvilket betyder gulgrønt på græsk.

Opdagelsen af ​​brom

Brom blev opdaget af en 24-årig laboratorieassistent, Antoine-Jerome Balard. Balard studerede moderlake i de sydlige saltmyrer i Frankrig. Under et af eksperimenterne, da han virkede på saltlage med chlor, bemærkede han udseendet af en meget intens gul farve, forårsaget af reaktionen af ​​interaktionen mellem natriumbromid indeholdt i opløsningen og chlor. Efter flere års hårdt arbejde isolerede Balar den nødvendige mængde mørkebrun væske, som han kaldte murid. På Paris Academy of Sciences bekræftede Gay -Lussac og Thénard opdagelsen af ​​et nyt enkelt stof af Balar, men fandt navnet mislykket og foreslog deres eget - "brom", som på græsk betyder fetid.

Efterfølgende kunne den franske kemiker Charles Gerard, der ikke modtog den kemiske afdeling ved French College, som blev overdraget til Balard, efter at han havde værdsat meget hans opdagelse af brom, ikke modstå et skarpt udråb: ”Det var ikke Balard, der opdagede brom, men brom opdagede Balard! "

Opdagelsen af ​​jod

I 1811 opdagede den franske kemiteknolog og farmaceut Bernard Courtois jod. Hans venner fortæller interessante detaljer om denne opdagelse. Courtois havde en elsket kat, som under middagen normalt sad på skulderen af ​​sin ejer. Courtois spiste ofte i laboratoriet. En dag under frokosten sprang katten, der var bange for noget, på gulvet, men ramte flaskerne, der var nær laboratoriebordet. I den ene flaske forberedte Courtois til forsøget en suspension af algeaske (indeholdende natriumiodid) i ethanol, og i den anden var der koncentreret svovlsyre. Flaskerne er gået i stykker, og væskerne har blandet sig. Skyer af blå-violet damp begyndte at rejse sig fra gulvet, der slog sig ned på de omkringliggende objekter i form af bittesmå sort-violette krystaller med en metallisk glans og en skarp lugt. Dette var det nye kemiske element jod.

(Fakta er hentet fra følgende bøger: M. Dzhua. Kemihistorie. 1975; BD Stepin, L. Yu. Alikberova. En bog om kemi til hjemmelæsning. 1995. K. Manolov. Store kemikere (bind 1, bind 2), 1976.).

Det mest reaktive element på det periodiske system er fluor. På trods af fluoridens eksplosive egenskaber er det et vigtigt element for mennesker og dyr og findes i drikkevand og i tandpasta.

Bare fakta

• Atomnummer (antal protoner i kernen) 9
• Atomsymbol (i elementernes periodiske tabel) F
• Atomvægt (gennemsnitlig masse af et atom) 18.998
• Massefylde 0,001696 g / cm3
• Ved stuetemperatur - gas
• Smeltepunkt minus 363,32 grader Fahrenheit (- 219,62 ° C)
• Kogepunkt minus 306,62 grader F (- 188,12 ° C)
• Antal isotoper (atomer af det samme element med forskellige antal neutroner) 18
• Mest almindelige isotoper F-19 (100% naturlig overflod)

Fluoritkrystal

Kemikere har i mange år forsøgt at frigøre elementet fluor fra forskellige fluorider. Fluor har imidlertid ikke en fri natur: Intet kemisk stof er i stand til at frigøre fluor fra dets forbindelser på grund af dets reaktive natur.

Mineral fluorspar har været brugt i århundreder til at forarbejde metaller. Calciumfluorid (CaF 2) blev brugt til at adskille det rene metal fra de uønskede mineraler i malmen. "Fluer" (fra det latinske ord "fluere") betyder "at flyde": fluorspars flydighed gjorde det muligt at fremstille metaller. Mineralet blev også kaldt tjekkisk smaragd, fordi det blev brugt i glasætsning.

I mange år har fluorholdige salte eller fluorider været brugt til svejsning og til glaseret glas. F.eks. Er flussyre blevet brugt til at ætse glas i pærer.

Ved at eksperimentere med fluorspar har forskere undersøgt dets egenskaber og sammensætning i årtier. Kemikere har ofte produceret fluorsyre (flussyre, HF), en utrolig reaktiv og farlig syre. Selv små stænk af denne syre på huden kan være dødelig. Mange forskere blev såret, blindet, forgiftet eller dræbt under eksperimenterne.

• I begyndelsen af ​​1800-tallet annoncerede André-Marie Ampere fra Frankrig og Humphrey Davy fra England i 1813 opdagelsen af ​​et nyt element og kaldte det fluor, efter Amperes forslag.
• Henry Moisan, en fransk kemiker, isolerede endelig fluor i 1886 ved elektrolyse af tørt kaliumfluorid (KHF 2) og tørt flussyre, for hvilket han blev tildelt Nobelprisen i 1906.

Fra nu af er fluor et vigtigt element i atomkraft. Det bruges til at producere uranhexafluorid, som er påkrævet til adskillelse af uranisotoper. Svovlhexafluorid er en gas, der bruges til at isolere transformere med høj effekt.

Chlorfluorcarboner (CFC'er) blev engang brugt i aerosoler, køleskabe, klimaanlæg, skumemballage og brandslukkere. Disse anvendelser har været forbudt siden 1996, fordi de bidrager til nedbrydning af ozonlaget. Indtil 2009 blev CFC'er brugt i inhalatorer til bekæmpelse af astma, men denne type inhalatorer blev også forbudt i 2013.

Fluor bruges i mange fluorholdige materialer, herunder opløsningsmidler og høj temperaturplast, såsom teflon (polytetrafluorethylen, PTFE). Teflon er kendt for sine non-stick egenskaber og bruges i stegepander. Fluor bruges også til at isolere kabler, til blikkenslagerens tape og som en base for vandtætte støvler og tøj.

Ifølge Jeffersons laboratorium tilføjes fluor til byens vandforsyninger med en del på en million for at forhindre tandforfald. Flere fluorforbindelser tilsættes tandpastaen - også for at forhindre tandfald.

Selvom alle mennesker og dyr udsættes for og har brug for fluor, er elementet fluor i en tilstrækkelig stor dosis ekstremt giftigt og farligt. Fluor kan naturligt trænge ind i vand, luft og vegetation, såvel som dyrebasen i små mængder. Store mængder fluor findes i nogle fødevarer såsom te og skaldyr.

Selvom fluor er afgørende for at bevare styrken af ​​vores knogler og tænder, kan for meget af det have den modsatte virkning af at forårsage knogleskørhed og tandfald, og det kan også skade nyrerne, nerverne og musklerne.

I sin gasform er fluor utroligt farligt. Små mængder fluorholdig gas er irriterende for øjne og næse, mens store mængder kan være dødelige. Flussyre er også dødelig, selv ved lille hudkontakt.

Fluor, det 13. mest forekommende element i jordskorpen; det sætter sig normalt i jorden og kombineres let med sand, småsten, kul og ler. Planter kan optage fluor fra jorden, selvom høje koncentrationer af det forårsager plantedød. For eksempel er majs og abrikos blandt de planter, der er mest modtagelige for skader, når de udsættes for forhøjede koncentrationer af fluor.

Der kan man bare se? Sjove fakta om fluor

• Natriumfluorid er en rottegift.
• Fluor er det mest kemisk reaktive element på vores planet; det kan eksplodere ved kontakt med ethvert element undtagen ilt, helium, neon og krypton.
• Fluor er også det mest elektronegative element; det tiltrækker lettere elektroner end noget andet element.
• Den gennemsnitlige mængde fluor i menneskekroppen er tre milligram.
• Fluor udvindes hovedsageligt i Kina, Mongoliet, Rusland, Mexico og Sydafrika.
• Fluor dannes i solstjerner i slutningen af ​​deres liv (Astrophysical Journal in Letters 2014). Elementet dannes ved de højeste tryk og temperaturer inde i en stjerne, da det udvider sig til at blive en rød kæmpe. Når en stjernes yderlag kastes væk og skaber en planetarisk tåge, bevæger fluor sig med andre gasser ind i det interstellare medium og til sidst danner nye stjerner og planeter.
• Omkring 25% af medicin og medicin, herunder medicin mod kræft, centralnervesystemet og det kardiovaskulære system, indeholder en eller anden form for fluor.

Ifølge en undersøgelse (rapport i Journal of Fluorine Chemistry) i aktive lægemiddelingredienser viser udskiftning af carbon-hydrogen eller carbon-oxygen-bindinger med carbon-fluor-bindinger normalt forbedret lægemiddeleffektivitet, herunder øget metabolisk stabilitet, øget binding til molekyler. Mål og forbedre membranpermeabilitet.

Ifølge denne undersøgelse er en ny generation af kræftbekæmpende lægemidler samt fluormedicinale afgivelsesprober blevet testet mod kræftstamceller og har vist løfte i kampen mod kræftceller. Forskerne fandt ud af, at lægemidler, der omfattede fluor, var flere gange mere aktive og viste bedre stabilitet end traditionelle kræftbekæmpende lægemidler.

Et kemisk element som fluor kan ofte ses som et tilsætningsstof i tandpasta og endda i nogle drikkevarer. Ifølge producenterne giver tilstedeværelsen af ​​denne komponent i produktet pålidelig beskyttelse mod caries. Men hvis man ser på statistikken, kan det bemærkes, at folk ikke blev mindre syge af caries. Dette fik ideen til at finde ud af, hvad fluor er.

10 fakta om fluor hjælper dig med at lære en masse nye og interessante ting om dette kemiske element.

1. De fleste af de civiliserede lande i verden bruger ikke fluor til behandling af drikkevand. Størstedelen af ​​fluoriseret vand forbruges af amerikanere. De drikker mere af det end alle andre lande tilsammen. Hvis vi taler om Vesteuropa, produceres 97% af drikkevarerne der uden tilsætning af dette stof.

I mere end 100 undersøgelser af dyr og mennesker har forskere bevist, at fluor kan forårsage uoprettelig skade på hjernen og reducere IQ hos små børn. Desuden har undersøgelser vist, at fluortoksicitet kan føre til følgende patologiske ændringer i kroppen:

• øget blyabsorption
• sløvhed eller hyperaktivitet
• krænkelse af kollagensyntese;
• muskelforstyrrelser;
• udviklingen af ​​gigt;
• funktionsfejl i skjoldbruskkirtlen (herunder fedme);
• knoglebrud;
• senil udvikling;
• udseendet af knoglekræft;
• progression af eksisterende onkologiske tumorer;
• inhibering af aktivitet;
• undertrykkelse af dannelsen af ​​antistoffer;
• genetisk skade og celledød;
• forstyrrelse af immunsystemet;
• skade på sædceller og truslen om infertilitet.

4. Det faktum, at fluorideringsprocessen udføres i mange vandforsyningssystemer, er ganske naturligt. Dette element viser sig godt som et desinfektionsmiddel, og derfor er det i nogle processer simpelthen umuligt at undvære dets anvendelse. Der er dog ikke fluoriseret vand i naturen, og derfor er der stor tvivl om, hvorvidt det er værd at spise vand behandlet med fluor.

5. Mere end 40% af de unge i USA viser tegn på en så frygtelig sygdom som fluorose. Det udvikler sig med langvarig ophobning af fluor i kroppen, som ikke udskilles fra det alene. I denne kroniske patologi afsættes fluoridsalte i knoglerne, som i begyndelsen kun manifesterer sig som blå-blå pletter på tandemaljen og efterfølgende ændringer i strukturen af ​​knoglevæv, hvilket fører til knogledeformation. Dette sker, fordi børn i USA får fluor fra flere kilder på én gang: drikkevand, tandpasta, mad forarbejdet med dette element og endda fra en non-stick bradepande, der indeholder nogle fluorpræparater.

Efter at have bemærket pletter på et barns tænder, skal du ikke tro, at dette kun er et "kosmetisk problem". Hvis du ikke er opmærksom i tide og ikke stopper indtagelsen af ​​dette element i kroppen, kan konsekvenserne være de mest alvorlige.

6. Spædbørn drager heller ikke fordel af fluoriseret vand, men sundhedsrisici kan være betydelige. Faktum er, at fluor alvorligt påvirker hjernens aktivitet hos små børn, hvilket afspejles i et fald i IQ. Undersøgelser foretaget af National Institutes of Health viser, at børn, der bor i områder med fluoriseret vand, er dårligere i intelligens end børn, der vokser op i miljøer uden fluorholdige fødevarer.

7. Fluorids negative indvirkning på kroppen stiger betydeligt hos mennesker, der bor i tredjelandslande, især hos dem, hvis levevilkår kan kaldes ugunstige. Fluorids toksicitet i kroppen stiger i tilfælde af:

• mangel på næringsstoffer;
• nyre sygdom;
• diabetes mellitus.