फ्लोरीन - यह क्या है? फ्लोरीन के गुण

2024 लेखक: Angel Austin | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-17 05:27

फ्लोरीन एक रासायनिक तत्व है (प्रतीक एफ, परमाणु संख्या 9), एक गैर-धातु जो हैलोजन के समूह से संबंधित है। यह सबसे सक्रिय और विद्युत ऋणात्मक पदार्थ है। सामान्य तापमान और दबाव पर, फ्लोरीन अणु एक पीली पीली जहरीली गैस होती है जिसका सूत्र F₂ होता है। अन्य हैलाइडों की तरह, आणविक फ्लोरीन बहुत खतरनाक होता है और त्वचा के संपर्क में आने पर गंभीर रासायनिक जलन पैदा करता है।

उपयोग

फ्लोरीन और इसके यौगिकों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जिसमें फार्मास्यूटिकल्स, एग्रोकेमिकल्स, ईंधन और स्नेहक और वस्त्रों का उत्पादन शामिल है। हाइड्रोफ्लोरिक एसिड का उपयोग कांच को खोदने के लिए किया जाता है, जबकि फ्लोरीन प्लाज्मा का उपयोग अर्धचालक और अन्य सामग्रियों के उत्पादन के लिए किया जाता है। टूथपेस्ट और पीने के पानी में F आयनों की कम सांद्रता दंत क्षय को रोकने में मदद कर सकती है, जबकि कुछ कीटनाशकों में उच्च सांद्रता पाई जाती है। कई सामान्य एनेस्थेटिक्स हाइड्रोफ्लोरोकार्बन डेरिवेटिव हैं। आइसोटोप ¹⁸F चिकित्सा प्राप्त करने के लिए पॉज़िट्रॉन का एक स्रोत हैपॉज़िट्रॉन एमिशन टोमोग्राफी इमेजिंग, और यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड का उपयोग यूरेनियम आइसोटोप को अलग करने और परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के लिए समृद्ध यूरेनियम का उत्पादन करने के लिए किया जाता है।

खोज इतिहास

फ्लोरीन यौगिकों वाले खनिजों को इस रासायनिक तत्व के अलगाव से कई साल पहले जाना जाता था। उदाहरण के लिए, 1530 में जॉर्ज एग्रीकोला द्वारा कैल्शियम फ्लोराइड से युक्त खनिज फ्लोरस्पार (या फ्लोराइट) का वर्णन किया गया था। उन्होंने देखा कि इसका उपयोग फ्लक्स के रूप में किया जा सकता है, एक पदार्थ जो धातु या अयस्क के गलनांक को कम करने में मदद करता है और वांछित धातु को शुद्ध करने में मदद करता है। इसलिए, फ्लोरीन को इसका लैटिन नाम फ्लुरे ("प्रवाह") शब्द से मिला है।

1670 में, ग्लास ब्लोअर हेनरिक श्वानहार्ड ने पाया कि एसिड के साथ इलाज किए गए कैल्शियम फ्लोराइड (फ्लोरस्पार) की क्रिया से कांच को उकेरा गया था। कार्ल शीले और कई बाद के शोधकर्ताओं, जिनमें हम्फ्री डेवी, जोसेफ-लुई गे-लुसाक, एंटोनी लेवोज़ियर, लुई थेनार्ड शामिल हैं, ने हाइड्रोफ्लोरिक एसिड (एचएफ) के साथ प्रयोग किया, जिसे सीएएफ को केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड के साथ इलाज करके आसानी से प्राप्त किया गया था।

अंत में, यह स्पष्ट हो गया कि एचएफ में पहले से अज्ञात तत्व था। हालांकि, इसकी अत्यधिक प्रतिक्रियाशीलता के कारण, इस पदार्थ को कई वर्षों तक अलग नहीं किया जा सका। यौगिकों से अलग होना न केवल मुश्किल है, बल्कि यह तुरंत उनके अन्य घटकों के साथ प्रतिक्रिया करता है। हाइड्रोफ्लोरिक एसिड से मौलिक फ्लोरीन का अलगाव बेहद खतरनाक है, और शुरुआती प्रयासों ने कई वैज्ञानिकों को अंधा कर दिया और मार डाला। इन लोगों को "शहीद" के रूप में जाना जाने लगाफ्लोरीन।”

खोज और उत्पादन

आखिरकार, 1886 में, फ्रांसीसी रसायनज्ञ हेनरी मोइसन ने पिघले हुए पोटेशियम फ्लोराइड और हाइड्रोफ्लोरिक एसिड के मिश्रण के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा फ्लोरीन को अलग करने में कामयाबी हासिल की। इसके लिए उन्हें 1906 के रसायन विज्ञान के नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था। इस रासायनिक तत्व के औद्योगिक उत्पादन के लिए आज भी उनके इलेक्ट्रोलाइटिक दृष्टिकोण का उपयोग किया जा रहा है।

फ्लोरीन का पहला बड़े पैमाने पर उत्पादन द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान शुरू हुआ। मैनहट्टन परियोजना के हिस्से के रूप में परमाणु बम बनाने के चरणों में से एक के लिए इसकी आवश्यकता थी। फ्लोरीन का उपयोग यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड (UF₆) के उत्पादन के लिए किया गया था, जिसका उपयोग बदले में दो समस्थानिकों ²³⁵U औरको एक दूसरे से अलग करने के लिए किया गया था। 238^{यू. परमाणु ऊर्जा के लिए समृद्ध यूरेनियम का उत्पादन करने के लिए आज गैसीय UF}6 _{की आवश्यकता है।}

फ्लोरीन का सबसे महत्वपूर्ण गुण

आवर्त सारणी में तत्व समूह 17 (पूर्व में समूह 7A) के शीर्ष पर है, जिसे हैलोजन कहा जाता है। अन्य हैलोजन में क्लोरीन, ब्रोमीन, आयोडीन और एस्टैटिन शामिल हैं। इसके अलावा, F ऑक्सीजन और नियॉन के बीच दूसरे आवर्त में है।

शुद्ध फ्लोरीन एक संक्षारक गैस (रासायनिक सूत्र F₂) है जिसमें एक विशिष्ट तीखी गंध होती है जो प्रति लीटर मात्रा में 20 nl की सांद्रता में पाई जाती है। सभी तत्वों में सबसे अधिक प्रतिक्रियाशील और विद्युत ऋणात्मक होने के कारण, यह आसानी से उनमें से अधिकांश के साथ यौगिक बनाता है। फ्लोरीन तात्विक रूप में मौजूद होने के लिए बहुत प्रतिक्रियाशील है और इसमें ऐसा हैसिलिकॉन सहित अधिकांश सामग्रियों के साथ आत्मीयता, कि इसे कांच के कंटेनरों में तैयार या संग्रहीत नहीं किया जा सकता है। नम हवा में, यह पानी के साथ प्रतिक्रिया करके उतना ही खतरनाक हाइड्रोफ्लोरिक एसिड बनाता है।

फ्लोरीन, हाइड्रोजन के साथ परस्पर क्रिया करके, कम तापमान पर और अंधेरे में भी फट जाता है। यह हाइड्रोफ्लोरिक एसिड और ऑक्सीजन गैस बनाने के लिए पानी के साथ हिंसक रूप से प्रतिक्रिया करता है। सूक्ष्म रूप से बिखरी हुई धातुओं और कांच सहित विभिन्न सामग्री, गैसीय फ्लोरीन के एक जेट में एक तेज लौ के साथ जलती हैं। इसके अलावा, यह रासायनिक तत्व महान गैसों क्रिप्टन, क्सीनन और रेडॉन के साथ यौगिक बनाता है। हालांकि, यह नाइट्रोजन और ऑक्सीजन के साथ सीधे प्रतिक्रिया नहीं करता है।

फ्लोरीन की अत्यधिक गतिविधि के बावजूद, इसके सुरक्षित संचालन और परिवहन के तरीके अब उपलब्ध हो गए हैं। तत्व को स्टील या मोनेल (निकल-समृद्ध मिश्र धातु) कंटेनरों में संग्रहीत किया जा सकता है, क्योंकि इन सामग्रियों की सतह पर फ्लोराइड बनते हैं, जो आगे की प्रतिक्रिया को रोकते हैं।

फ्लोराइड ऐसे पदार्थ हैं जिनमें कुछ सकारात्मक चार्ज तत्वों के संयोजन में फ्लोरीन एक नकारात्मक चार्ज आयन (F^-) के रूप में मौजूद है। धातुओं के साथ फ्लोरीन यौगिक सबसे स्थिर लवणों में से हैं। पानी में घुलने पर, वे आयनों में विभाजित हो जाते हैं। फ्लोरीन के अन्य रूप जटिल हैं, उदाहरण के लिए, [FeF₄]^-, और H₂F +.

आइसोटोप

इस हैलोजन के कई समस्थानिक हैं, ¹⁴F से लेकर ³¹F तक। लेकिन फ्लोरीन की समस्थानिक संरचना में उनमें से केवल एक ही शामिल है,¹⁹F, जिसमें 10 न्यूट्रॉन होते हैं, क्योंकि यह एकमात्र स्थिर है। रेडियोधर्मी समस्थानिक ¹⁸F पॉज़िट्रॉन का एक मूल्यवान स्रोत है।

जैविक प्रभाव

शरीर में फ्लोरीन मुख्य रूप से हड्डियों और दांतों में आयनों के रूप में पाया जाता है। संयुक्त राज्य अमेरिका के नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज के राष्ट्रीय अनुसंधान परिषद के अनुसार - प्रति मिलियन एक भाग से कम की सांद्रता में पीने के पानी का फ्लोराइडेशन क्षरण की घटनाओं को काफी कम करता है। दूसरी ओर, फ्लोराइड के अत्यधिक संचय से फ्लोरोसिस हो सकता है, जो कि धब्बेदार दांतों में प्रकट होता है। यह प्रभाव आमतौर पर उन क्षेत्रों में देखा जाता है जहां पीने के पानी में इस रासायनिक तत्व की मात्रा 10 पीपीएम की एकाग्रता से अधिक होती है।

मूल फ्लोरीन और फ्लोराइड लवण जहरीले होते हैं और इन्हें बहुत सावधानी से संभालना चाहिए। त्वचा या आंखों के संपर्क से सावधानी से बचना चाहिए। त्वचा के साथ प्रतिक्रिया से हाइड्रोफ्लोरिक एसिड उत्पन्न होता है, जो जल्दी से ऊतकों में प्रवेश करता है और हड्डियों में कैल्शियम के साथ प्रतिक्रिया करता है, उन्हें स्थायी रूप से नुकसान पहुंचाता है।

पर्यावरण फ्लोरीन

खनिज फ्लोराइट का वार्षिक विश्व उत्पादन लगभग 4 मिलियन टन है, और खोजे गए जमा की कुल क्षमता 120 मिलियन टन के भीतर है। इस खनिज के लिए मुख्य खनन क्षेत्र मेक्सिको, चीन और पश्चिमी यूरोप हैं।

फ्लोरीन प्राकृतिक रूप से पृथ्वी की पपड़ी में होता है, जहां यह चट्टानों, कोयले और मिट्टी में पाया जा सकता है। मिट्टी के हवा के कटाव से फ्लोराइड हवा में छोड़े जाते हैं। फ्लोरीन पृथ्वी की पपड़ी में 13 वां सबसे प्रचुर मात्रा में रासायनिक तत्व है - इसकी सामग्री950 पीपीएम के बराबर। मिट्टी में इसकी औसत सांद्रता लगभग 330 पीपीएम है। औद्योगिक दहन प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप हाइड्रोजन फ्लोराइड को हवा में छोड़ा जा सकता है। हवा में मौजूद फ्लोराइड अंत में जमीन पर या पानी में गिरते हैं। जब फ्लोरीन बहुत छोटे कणों के साथ बंध जाता है, तो यह लंबे समय तक हवा में रह सकता है।

वातावरण में इस रासायनिक तत्व का 0.6 अरबवां हिस्सा नमक कोहरे और कार्बनिक क्लोरीन यौगिकों के रूप में मौजूद है। शहरी क्षेत्रों में, सांद्रता प्रति अरब 50 भागों तक पहुँचती है।

कनेक्शन

फ्लोरीन एक रासायनिक तत्व है जो कार्बनिक और अकार्बनिक यौगिकों की एक विस्तृत श्रृंखला बनाता है। रसायनज्ञ इसके साथ हाइड्रोजन परमाणुओं की जगह ले सकते हैं, जिससे कई नए पदार्थ बन सकते हैं। अत्यधिक प्रतिक्रियाशील हैलोजन महान गैसों के साथ यौगिक बनाता है। 1962 में, नील बार्टलेट ने क्सीनन हेक्साफ्लोरोप्लाटिनेट (XePtF6) को संश्लेषित किया। क्रिप्टन और रेडॉन फ्लोराइड भी प्राप्त किए गए हैं। एक अन्य यौगिक आर्गन फ्लोरोहाइड्राइड है, जो केवल बेहद कम तापमान पर स्थिर होता है।

औद्योगिक अनुप्रयोग

अपनी परमाणु और आणविक अवस्था में, फ्लोरीन का उपयोग अर्धचालक, फ्लैट पैनल डिस्प्ले और माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम के उत्पादन में प्लाज्मा नक़्क़ाशी के लिए किया जाता है। हाइड्रोफ्लोरिक एसिड का उपयोग लैंप और अन्य उत्पादों में कांच को खोदने के लिए किया जाता है।

इसके कुछ यौगिकों के साथ, फ्लोरीन फार्मास्यूटिकल्स, एग्रोकेमिकल्स, ईंधन और स्नेहक के उत्पादन में एक महत्वपूर्ण घटक है।सामग्री और वस्त्र। हैलोजेनेटेड अल्केन्स (हैलोन) का उत्पादन करने के लिए रासायनिक तत्व की आवश्यकता होती है, जो बदले में एयर कंडीशनिंग और रेफ्रिजरेशन सिस्टम में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते थे। बाद में, क्लोरोफ्लोरोकार्बन के इस तरह के उपयोग पर प्रतिबंध लगा दिया गया क्योंकि वे ऊपरी वायुमंडल में ओजोन परत के विनाश में योगदान करते हैं।

सल्फर हेक्साफ्लोराइड एक अत्यंत निष्क्रिय, गैर-विषाक्त गैस है जिसे ग्रीनहाउस गैस के रूप में वर्गीकृत किया गया है। फ्लोरीन के बिना कम घर्षण वाले प्लास्टिक जैसे टेफ्लॉन का उत्पादन संभव नहीं है। कई एनेस्थेटिक्स (जैसे सेवोफ्लुरेन, डेस्फ्लुरेन और आइसोफ्लुरेन) सीएफ़सी डेरिवेटिव हैं। सोडियम हेक्साफ्लोरोएल्यूमिनेट (क्रायोलाइट) का उपयोग एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोलिसिस में किया जाता है।

टूथपेस्ट में NaF सहित फ्लोराइड यौगिकों का उपयोग दांतों की सड़न को रोकने के लिए किया जाता है। इन पदार्थों को जल फ्लोराइडेशन प्रदान करने के लिए नगरपालिका जल आपूर्ति में जोड़ा जाता है, हालांकि मानव स्वास्थ्य पर प्रभाव के कारण इस प्रथा को विवादास्पद माना जाता है। उच्च सांद्रता में, NaF का उपयोग कीटनाशक के रूप में किया जाता है, विशेष रूप से तिलचट्टा नियंत्रण के लिए।

अतीत में, धातुओं और अयस्कों के गलनांक को कम करने और उनकी तरलता बढ़ाने के लिए फ्लोराइड का उपयोग किया जाता था। यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड के उत्पादन में फ्लोरीन एक महत्वपूर्ण घटक है, जिसका उपयोग इसके समस्थानिकों को अलग करने के लिए किया जाता है। ¹⁸F, 110 मिनट के आधे जीवन के साथ एक रेडियोधर्मी समस्थानिक, पॉज़िट्रॉन का उत्सर्जन करता है और अक्सर चिकित्सा पॉज़िट्रॉन एमिशन टोमोग्राफी में उपयोग किया जाता है।

फ्लोरीन के भौतिक गुण

बुनियादी विशेषताएंरासायनिक तत्व इस प्रकार है:

• परमाणु द्रव्यमान 18.9984032 g/mol.
• इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन 1s²2s²2p⁵_।
• ऑक्सीकरण अवस्था -1.
• घनत्व 1.7 ग्राम/ली.
• गलनांक 53.53 K.
• क्वथनांक 85.03 K.
• गर्मी क्षमता 31.34 J/(K mol).