Struktura, właściwości i zastosowania fluorku potasu (KF)



The fluorek potasu jest nieorganicznym halogenkiem, który składa się z soli utworzonej między metalem a halogenem. Jego wzór chemiczny to KF, co oznacza, że ​​dla każdego kationu+ jest F- odpowiednika. Jak widać, oddziaływania są elektrostatyczne, w konsekwencji nie ma wiązań kowalencyjnych K-F.

Sól ta charakteryzuje się wyjątkową rozpuszczalnością w wodzie, dlatego tworzy hydraty, pochłania wilgoć i rozpływa się. Dlatego bardzo łatwo jest przygotować jego roztwory wodne, które służą jako źródło anionów fluorkowych dla wszystkich tych syntez, w których chcesz wprowadzić je do jakiejś struktury.

Kation jest pokazany powyżej+ (fioletowa kula) i anion F- (niebieska kula). Oba jony oddziałują wzajemnie przyciągając się ładunkami +1 i -1.

Chociaż KF nie jest tak niebezpieczna jak HF, fakt, że ma „całkowitą swobodę” względem anionu F-, zamienia go w toksyczną sól. Dlatego jego rozwiązania są stosowane jako środki owadobójcze.

KI jest wytwarzany przez reakcję węglanu potasu z kwasem fluorowodorowym, wytwarzając bifluorek potasu (KHF).2); który przez rozkład termiczny kończy się fluorem potasu.

Indeks

  • 1 Struktura fluorku potasu
    • 1.1 Hydraty
  • 2 Właściwości
    • 2.1 Masa cząsteczkowa
    • 2.2 Wygląd fizyczny (kolor)
    • 2.3 Smak
    • 2.4 Temperatura wrzenia
    • 2.5 Temperatura topnienia
    • 2.6 Rozpuszczalność
    • 2.7 Rozpuszczalność w wodzie
    • 2.8 Gęstość
    • 2.9 Ciśnienie pary
    • 2.10 Rozkład
    • 2.11 Działanie korozyjne
    • 2.12 Temperatura zapłonu
    • 2.13 Eksperymentalny współczynnik załamania światła (ηD)
    • 2.14 Stabilność
  • 3 zastosowania
    • 3.1 Dostosuj pH
    • 3.2 Źródło fluoru
    • 3.3 Synteza fluorowęglowodorów
    • 3.4 Fluorowanie
    • 3.5 Różne
  • 4 odniesienia

Struktura fluorku potasu

Struktura fluorku potasu jest pokazana na górnym obrazie. Fioletowe kule, jak na pierwszym zdjęciu, reprezentują kationy+; podczas gdy żółtawe kule reprezentują aniony F-.

Zauważ, że układ jest sześcienny i odpowiada strukturze podobnej do soli kamiennej, bardzo podobnej do tej z chlorku sodu. Wszystkie sfery otoczone są przez sześciu sąsiadów, którzy tworzą ośmiościan KF6 lub FK6; to znaczy, każdy K+ jest otoczony przez sześć F-, i to samo dzieje się na odwrót.

Wspomniano powyżej, że KF jest higroskopijny i dlatego absorbuje wilgoć ze środowiska. Tak więc przedstawiony układ odpowiadałby postaci bezwodnej (bez wody), a nie jej hydratom; które pochłaniają tak dużo wody, że nawet stają się rozpuszczalne i „topią się” (rozpływanie się).

Hydratuje

Krystaliczne struktury hydratów stają się mniej proste. Dlaczego? Ponieważ teraz cząsteczki wody ingerują bezpośrednio w układy i oddziałują z jonami K+ i F-. Niektóre z najbardziej stabilnych hydratów to KF · 2H2O i KF · 4H2O.

W obu hydratach wspomniane ośmiościany są zdeformowane z powodu cząsteczek wody. Wynika to głównie z mostków wodorowych między F- i H2O (F--HOH). Badania krystalograficzne wykazały, że mimo to dwa jony nadal utrzymują taką samą liczbę sąsiadów.

W wyniku tego oryginalna sześcienna struktura bezwodnego fluorku potasu przekształca się w układ jednoskośny, a nawet romboedryczny.

Bezwodny ma właściwości rozpływające się pod wpływem wilgoci, tak że ich białe kryształy, jeśli pozostaną w kontakcie z zimną mgłą, staną się wodniste w krótkim czasie.

Właściwości

Masa cząsteczkowa

58,097 g / mol.

Wygląd fizyczny (kolor)

Białe sześcienne kryształy lub biały krystaliczny rozpływający się proszek.

Smak

Ostry smak soli fizjologicznej.

Temperatura wrzenia

2,741 ° F do 760 mmHg (1502 ° C). W stanie ciekłym staje się przewodnikiem elektryczności, chociaż aniony F mogą- nie współpracujcie w tym samym stopniu co kierowanie pojazdem K+.

Temperatura topnienia

1,576 ° F; 858 ° C; 1131 K (bezwodny KF). Wskazuje to na silne wiązania jonowe.

Rozpuszczalność

Rozpuszczalny w HF, ale nierozpuszczalny w alkoholu. To pokazuje, że wiązania wodorowe między fluorem i alkoholami, F--HOR, nie sprzyjają procesowi solwatacji w obliczu rozpadu jego krystalicznej sieci.

Rozpuszczalność w wodzie

Bezwodny 92 g / 100 ml (18 ° C); 102 g / 100 ml (25 ° C); dihydrat 349,3 g / 100 ml (18 ° C). Oznacza to, że jako hydrat KF staje się bardziej rozpuszczalny w wodzie.

Gęstość

2,48 g / cm3.

Ciśnienie pary

100 kPa (750 mmHg) w 1499 ° C.

Rozkład

Po podgrzaniu do rozkładu wydziela toksyczny dym tlenku potasu i fluorowodoru.

Działanie korozyjne

Wodny roztwór niszczy szkło i porcelanę.

Temperatura zapłonu

Nie jest substancją łatwopalną

Eksperymentalny współczynnik załamania światła (ηD)

1,363.

Stabilność

Stabilny, jeśli jest chroniony przed wilgocią, w przeciwnym razie ciało stałe rozpuści się. Niekompatybilny z kwasami i mocnymi zasadami.

Używa

Dostosuj pH

Wodne roztwory fluorku potasu są stosowane w zastosowaniach i procesach przemysłowych; na przykład rozwiązania KF pozwalają dostosować pH w wyrobach wytwarzanych w zakładach przetwórstwa tekstylnego iw pralniach (zbliżają się one do wartości 7).

Źródło fluoru

Fluorek potasu jest po fluorowodorze, głównym źródle fluoru. Ten pierwiastek jest wykorzystywany w elektrowniach jądrowych oraz w produkcji związków nieorganicznych i organicznych, niektóre z nich mają zastosowanie takie jak ich włączenie do pasty do zębów..

Synteza fluorowęglowodorów

Fluorek potasu można stosować w syntezie fluorowęglanu lub fluoropochodnych węglowodorów z chlorowęglowodorów, stosując reakcję Finkeisteiny. W tej reakcji glikol etylenowy i dimetylosulfotlenek stosuje się jako rozpuszczalniki.

Fluoryzacja

Ponieważ jest to źródło fluoru, w którym jest rozpuszczony w wodzie, złożone fluorki mogą być syntetyzowane z jego roztworów; to znaczy, że zawierają F- do struktur. Przykład przyjęto w następującym równaniu chemicznym:

MnBr2(ac) + 3KF (ac) => KMnF3(s) + 2KBr (ac)

Następnie wytrąca się mieszany fluorek KMnF3. W ten sposób można dodać F- tak, że jest częścią złożonej soli metalicznej. Oprócz manganu można wytrącić fluorki z innych metali: KCoF3, KFeF3, KNiF3, KCuF3 i KZnF3.

Podobnie fluor można wprowadzić kowalencyjnie do pierścienia aromatycznego, syntetyzując fluorek organiczny.

Różne

KF jest stosowany jako półprodukt lub surowiec do syntezy związków stosowanych głównie w produktach agrochemicznych lub pestycydach.

Ponadto stosuje się go jako topnik do spawania i grawerowania szkła; to znaczy jego wodny roztwór zjada powierzchnię szkła i na formie drukuje pożądane wykończenie.

Referencje

  1. Książka chemiczna. (2017). Fluorek potasu. Źródło: chemicalbook.com
  2. PubChem. (2019). Fluorek potasu. Źródło: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  3. T. H. Anderson i E. C. Lincafelte. (1951). Struktura dihydratu fluorku potasu. Acta Cryst. 4, 181.
  4. Królewskie Towarzystwo Chemiczne. (2015). Fluorek potasu. ChemSpider Źródło: chemspider.com
  5. Maquimex (s.f.). Fluorek potasu. Źródło: maquimex.com