KALIUMFLUORIDI (KF): RAKENNE, OMINAISUUDET JA KÄYTÖT - KEMIA - 2026

Kaliumfluoridi on epäorgaaninen halogenidi, joka on suola on muodostettu metallin ja halogeeni. Sen kemiallinen kaava on KF, mikä tarkoittaa, että jokaiselle K ⁺ -kationille on vastine F ^-. Kuten voidaan nähdä, vuorovaikutukset ovat sähköstaattisia, ja seurauksena ei ole kovalenttisia KF-sidoksia.

Tälle suolalle on tunnusomaista sen erittäin suuri liukoisuus veteen, minkä vuoksi se muodostaa hydraatteja, imee kosteutta ja on hellävarainen. Siksi siitä on erittäin helppo valmistaa vesipitoisia liuoksia, jotka toimivat fluori-anionien lähteenä kaikille niille synteeseille, joissa on toivottavaa sisällyttää se johonkin rakenteeseen.

Kaliumfluoridi. Lähde: Gabriel Bolívar

Yllä ovat K ⁺ kationi (violetti pallo) ja F ^- anioni (sinertävä pallo). Molemmat ionit ovat vuorovaikutuksessa houkutellessaan toisiaan +1- ja -1-varauksillaan.

Vaikka KF ei ole yhtä vaarallinen kuin HF, se, että sillä on "täydellinen vapaus" anionille F ^-, tekee siitä myrkyllisen suolan. Siksi niiden ratkaisuja on käytetty hyönteismyrkkyinä.

KI on valmistettu saattamalla kaliumkarbonaattia fluorivetyhapolla, kaliumsuolojen tuottamiseksi bifluoride (KHF ₂); joka lämpöhajoamisen kautta johtaa kaliumfluoridiksi.

Kaliumfluoridin rakenne

Lähde: Kuutiojärjestely tai helmi suola kaliumfluoridille. Benjah-bmm27, Wikimedia Commonsista

Yläkuva näyttää kaliumfluoridin rakenteen. Violetti pallo, kuten ensimmäisessä kuvassa, edustaa K ⁺ -kationeja; kun taas kellertävät pallot edustavat F ^- anioneja.

Huomaa, että järjestely on kuutio ja vastaa kivisuolan kaltaista rakennetta, hyvin samanlaista kuin natriumkloridi. Kaikkia palloja ympäröi kuusi naapuria, jotka muodostavat KF _6- tai FK _6- oktaedron; eli jokaista K ^+: ta ympäröi kuusi F ^- ja sama tapahtuu päinvastoin.

Aikaisemmin mainittiin, että KF on hygroskooppinen ja imee siksi kosteutta ympäristöstä. Siten esitetty järjestely vastaa vedetöntä muotoa (ilman vettä) eikä sen hydraatteja; jotka imevät niin paljon vettä, että ne jopa liukenevat ja "sulavat" (heikentävät).

hydraattien

Hydraattien kiteisistä rakenteista tulee vähemmän yksinkertaisia. Miksi? Koska nyt vesimolekyylit puuttuvat suoraan järjestelyihin ja ovat vuorovaikutuksessa K ^{+ -} ja F ^- ionien kanssa. Jotkut vakaimmista hydraateista ovat KF · 2H ₂ O ja KF · 4H ₂ O.

Kummassakin hydraatissa vesimolekyylit deformoivat juuri mainittua oktaedraa. Tämä johtuu pääasiassa välisten vetysidosten F ^- ja H ₂ O (F ^- -HOH). Kristalografiset tutkimukset ovat osoittaneet, että tästä huolimatta kahdella ionilla on edelleen sama määrä naapureita.

Kaiken tämän seurauksena vedettömän kaliumfluoridin alkuperäinen kuutiorakenne muuttuu monokliiniseksi ja tasapainoiseksi romboedriseksi järjestelyksi.

Vedettömillä on jakosuihkea ominaisuus, joten niiden valkoiset kiteet, jos ne jätetään kosketukseen kylmän sumun kanssa, muuttuisivat vesisiksi lyhyessä ajassa.

ominaisuudet

Molekyylipaino

58,097 g / mol.

Fyysinen ulkonäkö (väri)

Valkoiset kuutiometriä kiteitä tai heikentävää valkoista kiteistä jauhetta.

Maku

Terävä suolainen maku.

Kiehumispiste

2741 ° F - 760 mmHg (1502 ° C). Nestemäisessä tilassa, se tulee sähkönjohtavuus, vaikka F ^- anioneja voi ei yhteistyötä samassa määrin kuin K ⁺.

Sulamispiste

1 576 ° F; 858 ° C; 1131 K (vedetön KF). Tämä on osoitus sen voimakkaista ionisista sidoksista.

Liukoisuus

Liukenee HF: iin, mutta ei liukene alkoholiin. Tämä osoittaa, että fluoridin ja alkoholien, F ^- HOR, väliset vety sidokset eivät suosi solvaatioprosessia niiden kiteisen hilan liukenemista vastaan.

Vesiliukoisuus

Vedetön 92 g / 100 ml (18 ° C); 102 g / 100 ml (25 ° C); dihydraatti 349,3 g / 100 ml (18 ° C). Eli kun KF hydratoituu, se muuttuu veteen liukenevammaksi.

Tiheys

2,48 g / cm ³.

Höyrynpaine

100 kPa (750 mmHg) 1 499 ° C: ssa.

hajoaminen

Kun se kuumennetaan hajoavaksi, se tuottaa myrkyllistä savua kaliumoksidia ja vetyfluoridia.

Syövyttävä toiminta

Vesinen ratkaisu syövyttää lasia ja posliinia.

Flashpoint

Se ei ole palavaa ainetta

Kokeellinen taitekerroin (ηD)

1363.

pysyvyys

Stabiili, jos se on suojattu kosteudelta, muuten kiinteä aine liukenee. Yhteensopimaton vahvojen happojen ja emästen kanssa.

Sovellukset

Säädä pH

Kaliumfluoridin vesiliuoksia käytetään teollisissa sovelluksissa ja prosesseissa; esimerkiksi KF-liuokset mahdollistavat pH: n säätämisen valmistuksessa tekstiilien käsittelylaitoksissa ja pesuloissa (lähellä arvoa 7).

Fluorilähde

Kaliumfluoridi on vetyfluoridin jälkeen, joka on tärkein fluorin saamisen lähde. Tätä elementtiä käytetään ydinvoimaloissa ja epäorgaanisten ja orgaanisten yhdisteiden tuotannossa, joissakin käyttökohteissa kuten sen sisällyttäminen hammastahnoihin.

Fluorihiilivetyjen synteesi

Kaliumfluoridia voidaan käyttää fluorihiilivedyn tai fluorihiilivedyn synteesissä kloorihiilestä, käyttämällä Finkeistein-reaktiota. Etyleeniglykolia ja dimetyylisulfoksidia käytetään liuottimina tässä reaktiossa.

fluoraus

Koska se on fluorilähde, jossa se on liuennut veteen, sen liuoksista voidaan syntetisoida monimutkaisia ​​fluorideja; että on, F ^- on sisällytetty osaksi rakenteisiin. Esimerkki on seuraavassa kemiallisessa yhtälössä:

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

Sekoitettu KMnF ₃ fluoridi sitten saostuu. Siten F ^- voitiin lisätä, jotta siitä tulisi osa monimutkaista metallisuolaa. Mangaanin lisäksi muiden metallien fluoridit voivat saostua: KCoF ₃, KFeF ₃, KNiF ₃, KCuF ₃ ja KZnF ₃.

Samoin fluori voidaan sisällyttää kovalenttisesti aromaattiseen renkaaseen syntetisoimalla organofluorideja.

Eri

KF: tä käytetään välituotteena tai raaka-aineena sellaisten yhdisteiden synteesiin, joita käytetään pääasiassa maatalouskemiallisissa tai torjunta-aineissa.

Lisäksi sitä käytetään sulatusaineena hitsauksessa ja lasisyövytyksessä; ts. sen vesiliuos kuluu lasin pinnalta ja tulostaa muotilla halutun pinnan.

Viitteet

1. Kemikaalikirja. (2017). Kaliumfluoridi. Palautettu osoitteesta: kemikaalikirja.com
2. Pubchem. (2019). Kaliumfluoridi. Palautettu: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. TH Anderson ja EC Lincafelte. (1951). Kaliumfluorididihydraatin rakenne. Acta Cryst. 4, 181.
4. Royal Society of Chemistry. (2015). Kaliumfluoridi. ChemSpider. Palautettu osoitteesta: chemspider.com
5. Maquimex. (SF). Kaliumfluoridi. Palautettu osoitteesta: maquimex.com