Tài liệu Flo (F) và Clo (Cl) ppt

Flo (F) và Clo (Cl)

Flo (từ tiếng Latinh Fluere, có nghĩa là "luồng chảy") là nguyên tố hóa học trong bảng
tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu F và số nguyên tử bằng 9. Nó là một halôgen có hóa trị -
1, nằm trong nhóm 17 của bảng tuần hoàn. Ở dạng khí, nó có màu vàng lục nhạt và là
chất độc cực mạnh. Nó là một chất ôxi hóa và hoạt động hóa học mạnh nhất trong tất cả
các nguyên tố. Ở dạng nguyên chất, nó là cực kỳ nguy hiểm, sinh ra những vết bỏng hóa
h
ọc trên da cực kỳ nguy hiểm.
1. Thuộc tính

Flo nguyên chất là một khí màu vàng nhạt có tính ăn mòn do nó là một chất ôxi hóa
mạnh. Flo thậm chí còn tạo ra các hợp chất với một số khí trơ như xenon và radon. Ngay
trong bóng tối và ở nhiệt độ thấp, flo phản ứng mãnh liệt với hiđrô. Trong luồng khí flo,
thủy tinh, các kim loại, nước và các chất khác cháy với ngọn lửa sáng chói. Nó hoạt động
quá mạnh nên không thể tìm thấy ở dạng đơ
n chất và có ái lực đối với phần lớn các
nguyên tố khác, đặc biệt là silic, vì thế nó không thể điều chế hay bảo quản trong các
bình thủy tinh. Trong không khí ẩm nó phản ứng với hơi nước để tạo ra axít flohiđric rất
nguy hiểm.

Trong dung dịch nước, flo thông thường xuất hiện dưới dạng ion florua F-. Các dạng
khác là phức chất gốc flo (như [FeF4]-) hay H2F+.

Các florua là hợp chất của flo với phần gốc tích đ
iện dương. Chúng thông thường là các
ion. Các hợp chất của flo với kim loại nằm trong số các muối ổn định nhất.

2. Lịch sử

Flo trong dạng fluorspar (florua canxi) được miêu tả năm 1529 bởi Georgius Agricola

như là một chất gây chảy, là một chất được sử dụng để làm giảm nhiệt độ nóng chảy của
kim loại hay khoáng chất. Năm 1670 Schwandhard đã phát hiện thấy thủy tinh bị ăn mòn
khi phơi nhi
ễm bởi fluorspar được xử lý bởi axít. Karl Scheele và nhiều nhà nghiên cứu
sau này như Humphry Davy, Gay-Lussac, Antoine Lavoisier và Louis Thenard đã từng
thực nghiệm với axít flohiđric, dễ dàng thu được bằng cách xử lý florua canxi với axít
sulfuric đậm đặc.

Cuối cùng người ta nhận ra rằng axít flohiđric chứa một nguyên tố chưa được biết.
Nguyên tố này đã không được cô lập trong nhiều năm vì độ hoạt động hóa học rất cao
của nó - nó được cô lập từ các hợ
p chất của nó rất khó khăn và ngay lập tức hóa hợp với
các phần vật chất còn lại của hợp chất. Cuối cùng vào năm 1886 flo đã được cô lập bởi
Henri Moissan sau gần như 74 năm cố gắng liên tục. Nó là những cố gắng mà một số các
nhà nghiên cứu đã phải trả giá bằng sức khỏe hay cuộc sống của họ, và đối với Moissan,
nó đã làm cho ông đoạt giải Nobel năm 1906 về hóa học.

Sản xuất flo thương mại lần đầu tiên là do nhu cầu để chế tạo bom nguyên tử của dự án
Manhattan trong Đại chiến thế giớ
i lần thứ hai khi hợp chất hexaflorua uran (UF6) được
sử dụng để tách các đồng vị U235 và U238 của uran. Ngày nay cả hai công nghệ khuyếch
tán và ly tâm khí sử dụng khí UF6 để sản xuất uran giàu cho các ứng dụng năng lượng
nguyên tử.

3. Ứng dụng

Flo được sử dụng trong sản xuất các chất dẻo ma sát thấp như Teflon, và trong các halon
như Freon. Các ứng dụng khác là:

* Axít flohiđric (công thức hóa học HF) được sử dụng để

khắc kính.
* Flo đơn nguyên tử được sử dụng để khử tro thạch anh trong sản xuất các chất bán
dẫn.
* Cùng với các hợp chất của nó, flo được sử dụng trong sản xuất uran (từ hexaflorua)
và trong hơn 100 các hóa chất chứa flo thương mại khác, bao gồm cả các chất dẻo chịu
nhiệt độ cao.
* Các floroclorohiđrôcacbon được sử dụng trong các máy điều hòa không khí và thiết
bị đông lạnh. Các cloroflorocacbon đã bị
loại bỏ trong các ứng dụng này vì chúng bị nghi
ngờ là tạo ra các lỗ hổng ôzôn. Hexaflorua lưu huỳnh là một khí rất trơ và không độc
(không thông thường đối với các hợp chất của flo). Các loại hợp chất này là các khí hiệu
ứng nhà kính mạnh.
* Hexafloroaluminat kali, còn gọi là cryôlit, được sử dụng trong điện phân nhôm.
* Florua natri được sử dụng như một loại thuốc trừ sâu, đặc biệt để chống gián.
* Một số các florua khác thông thườ
ng được thêm vào thuốc đánh răng và (đôi khi gây
tranh cãi) vào hệ thống cung cấp nước sạch để ngăn các bệnh nha khoa (răng, miệng).
* Nó được sử dụng trong quá khứ để trợ giúp kim loại dễ nóng chảy hơn, vì thế mà có
tên của nó.

Một số các nhà nghiên cứu - bao gồm cả các nhà khoa học vũ trụ của Mỹ trong những
năm đầu thập niên 1960 đã nghiên cứu khí flo đơn chất như là một nhiên liệ
u cho tên lửa
đẩy vì lực đẩy cực kỳ cao của nó. Các thực nghiệm đã thất bại vì flo rất khó để điều khiển
và sử dụng.

4. Hợp chất

Flo thông thường có thể thay thế hiđrô khi nó có trong các hợp chất hữu cơ. Thông qua
cơ chế này, flo có thể có rất nhiều hợp chất. Các hợp chất flo với các khí trơ đã được tổng

hợp bởi Howard Claassen, Henry Selig, John Malm lần đầu tiên năm 1962 - là tetraflorua
xenon. Các florua của krypton và radon cũng đã được điều chế sau đó.

Nguyên tố này được điều chế từ florit, cryôlit và florapatit.

Xem thêm: Florocacbon

5. Cảnh báo

Cả flo và HF cần phải được sử dụng với một yêu cầu rất nghiêm ngặt và ph
ải tránh mọi
sự tiếp xúc với da và mắt. Mọi thiết bị phải được thụ động hóa trước khi phơi nhiễm bởi
flo.

Cả flo đơn chất và các ion florua là những chất độc mạnh. Khi ở dạng đơn chất, flo là
một khí có mùi hăng đặc trưng có thể dễ dàng phát hiện ở nồng độ rất thấp (khoảng 20
nL/L). Nồng độ cho phép tối đa của sự phơi nhiễ
m hàng ngày (8 giờ làm việc) là 1 µL/L
(một phần triệu theo thể tích), thấp hơn cả của xyanua hiđrô
 
 
Clo (Cl)
Clo (từ tiếng Hy Lạp χλωρος Chloros, có nghĩa là "lục nhạt") là nguyên tố hóa học trong
bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu Cl và số nguyên tử bằng 17. Nó là một halôgen,
nằm trong nhóm 17 của bảng tuần hoàn. Là một thành phần của muối ăn và các hợp chất
khác, nó là phổ biến trong tự nhiên và cần thiết để tạo ra ph
ần lớn các loại hình sự sống,
bao gồm cả cơ thể người. Ở dạng khí, nó có màu vàng lục nhạt, nó nặng hơn không khí
khoảng 2,5 lần, có mùi hắc khó ngửi, và là chất độc cực mạnh. Nó là một chất ôxi hóa,
chất tẩy trắng và khử trùng rất mạnh.

1. Thuộc tính

Ở dạng nguyên tố, clo có dạng khí (ở điều kiện tiêu chuẩn) nhị nguyên tử (phân tử) có
màu vàng lục nhạt.

Nguyên tố này là thành viên của nhóm halôgen tạo ra một loạt các muối và được tách ra
từ các clorua thông qua quá trình ôxi hóa hay phổ biến hơn là điện phân. Clo là một khí
có khả năng phản ứng ngay lập tức gần như với mọi nguyên tố. Ở 10 °C một lít nước hòa
tan 3,10 lít clo và ở 30 °C chỉ là 1,77 lít.

2. Lịch sử

Clo (tiếng Hy Lạp: χλωρος, khí màu vàng lục) được phát hiện năm 1774 bởi Carl
Wilhelm Scheele, là người đã sai lầm khi cho rằng nó chứa ôxy. Clo được đặt tên năm
1810 bởi Humphry Davy, là người khẳng định nó là một nguyên tố.

3. Ứng dụng

Clo là một hóa chất quan trọng trong làm tinh khiết nước, trong việc khử trùng hay tẩy
trắng và là khí gây ngạt (mù tạc).

Clo được sử dụng rộng rãi trong sản xuất của nhi
ều đồ vật sử dụng hàng ngày.

* Sử dụng (trong dạng axít hypoclorơ HOCl) để diệt khuẩn từ nước uống và trong các
bể bơi. Thậm chí một lượng nhỏ nước uống hiện nay cũng là được xử lí với clo.
* Sử dụng rộng rãi trong sản xuất giấy, khử trùng, thuốc nhuộm, thực phẩm, thuốc trừ
sâu, sơn, sản phẩm hóa dầu, chất dẻo, dược phẩ
m, dệt may, dung môi và nhiều sản phẩm
tiêu dùng khác.

Trong hóa hữu cơ chất này được sử dụng rộng rãi như là chất ôxi hóa và chất thế vì clo
thông thường tạo ra nhiều thuộc tính có ý nghĩa trong các hợp chất hữu cơ khi nó thây thế
hiđrô (chẳng hạn như trong sản xuất cao su tổng hợp).

Clo cũng được sử dụng trong sản xuất các clorat, clorôfom, tetraclorua cacbon và trong
việc chiết xuất brôm.

4. Sự phổ biến

Trong t
ự nhiên clo chỉ được tìm thấy trong dạng các ion clorua (Cl-). Các clorua tạo ra
các loại muối hòa tan trong nước biển — khoảng 1,9% khối lượng của nước biển là các
ion clorua. Trong nước của biển Chết và các mỏ nước mặn ngầm thì nồng độ của các ion
clorua còn cao hơn nữa.

Phần lớn các muối clorua hòa tan trong nước, vì thế các clorua rắn thông thường chỉ tìm
thấy trong những vùng khí hậu khô hoặc ở sâu dưới đất. Các khoáng chất thông dụng
chứa clorua là halit (mu
ối mỏ) (clorua natri), sylvit (clorua kali) và cacnalit (clorua magiê
kali ngậm sáu phân tử nước).

Về công nghiệp, clo nguyên tố được sản xuất bằng cách điện phân dung dịch clorua natri
trong nước. Cùng với clo, quy trình khử clo của kim loại kiềm sinh ra khí hiđrô và
hiđrôxít natri, theo phản ứng sau:

2NaCl + 2H2O → Cl2 + H2 + 2NaOH

5. Hợp chất

Các hợp chất của clo bao gồm các clorua, clorit, clorat, peclorat, cloramin.

6. Đồng vị

Có hai đồng vị chính ổn định của clo, với khối lượng 35 và 37, tìm thấy trong tự nhiên
với tỷ lệ 3:1, tạo ra các nguyên tử clo trong tự nhiên có khối lượng nguyên tử chung xấp
xỉ 35,453. Clo có 9 đồng vị với khối lượng nguyên tử trong khoảng 32 đến 40. Chỉ có ba
đồng vị là có trong t
ự nhiên: Cl35 (75,77%) và Cl37 (24,23%) là ổn định, và đồng vị
phóng xạ Cl36. Tỷ lệ của Cl36 tới Cl ổn định trong môi trường là khoảng 700 E -15 : 1.
Cl36 được sản xuất trong khí quyển bằng va đập của Ar36 bởi các tương tác với tia
prôton vũ trụ. Trong môi trường dưới bề mặt, Cl36 được sinh ra chủ yếu như kết quả của
việc bắt nơtron của Cl35 hay bắt muon của Ca40. Cl36 phân rã thành S36 và thành Ar36,
với chu kỳ bán rã tổ hợp là 308.000 n
ăm. Chu kỳ bán rã của đồng vị ưa nước này làm nó
trở thành phù hợp cho việc đánh giá niên đại trong địa chất học trong khoảng từ 60.000
đến 1 triệu năm. Bổ sung thêm, một lượng lớn Cl36 đã được tạo ra bởi sự chiếu xạ của
nước biển trong quá trình thử nghiệm các vũ khí nguyên tử trong không khí từ năm 1952
đến 1958. Thời gian tồn tại của Cl36 trong khí quyển khoảng 1 tuần. Vì thế, như
là chất
đánh dấu của nước những năm thập niên 1950 trong đất và nước ngầm, Cl36 còn có ích
để đánh giá tuổi của các loại nước ít hơn 50 năm trước ngày nay. Cl36 cũng được sử
dụng trong các lĩnh vực khác nhau của địa chất, bao gồm đánh giá niên đại băng và các
trầm tích.

7. Cảnh báo

Clo kích thích hệ hô hấp, đặc biệt ở trẻ em và người cao tuổi. Trong trạng thái khí, nó
kích thích các màng nhầy và khi ở d
ạng lỏng nó làm cháy da. Chỉ cần một lượng nhỏ

(khoảng 3,5 ppm) để có thể phát hiện ra mùi riêng đặc trưng của nó nhưng cần tới 1.000
ppm trở lên để trở thành nguy hiểm. Vì thế, clo đã là một trong các loại khí được sử dụng
trong Đại chiến thế giới lần thứ nhất như một vũ khí hóa học. (Xem: Sử dụng khí độc
trong Đại chiến thế giới lần thứ nhấ
t)

Sự phơi nhiễm khí này không được vượt quá 0,5 ppm (8-giờ-trọng lượng trung bình - 40
giờ trong tuần).

Sự phơi nhiễm cấp trong môi trường có nồng độ clo cao (chưa đến mức chết người) có