KALIUMFLUORID (KF): STRUKTUR, EGENSKABER OG ANVENDELSER - KEMI - 2025

Den kaliumfluorid er et uorganisk halogenid, som er et salt dannet mellem metallet og halogen. Dens kemiske formel er KF, hvilket betyder, at der for hver K ⁺ -kation er et modstykke F ^-. Som det kan ses, er interaktionerne elektrostatiske, og som en konsekvens er der ingen kovalente KF-bindinger.

Dette salt er kendetegnet ved dets ekstreme opløselighed i vand, og det er grunden til, at det danner hydrater, absorberer fugt og er deliquescent. Derfor er det meget let at fremstille vandige opløsninger deraf, der tjener som en kilde til fluoranioner til alle de synteser, hvor det ønskes at inkorporere det i en eller anden struktur.

Kaliumfluorid. Kilde: Gabriel Bolívar

Ovenstående er K ⁺ kation (lilla kugle) og F ^- anion (blålig sfære). Begge ioner interagerer med at tiltrække hinanden ved deres +1 og -1 ladninger.

Selvom KF ikke er så farlig som HF, gør den kendsgerning, at den har "total frihed" over for anionen F ^-, det til et giftigt salt. Derfor er deres løsninger blevet brugt som insekticider.

KI fremstilles ved at omsætte kaliumcarbonat med flussyre, der producerer kaliumbifluorid (KHF ₂); som ved termisk nedbrydning ender med oprindelse i kaliumfluorid.

Struktur af kaliumfluorid

Kilde: Kubisk arrangement eller perlesalt til kaliumfluorid. Benjah-bmm27, fra Wikimedia Commons

Det øverste billede viser strukturen af ​​kaliumfluorid. De lilla kugler repræsenterer som det første billede K ⁺ -kationerne; mens de gulaktige kugler repræsenterer F ^- anionerne.

Bemærk, at arrangementet er kubisk og svarer til en sten-salt-lignende struktur, der meget ligner den for natriumchlorid. Alle sfærer er omgivet af seks naboer, der udgør en KF ₆ eller FK ₆ oktaeder; det vil sige, hver K ⁺ er omgivet af seks F ^-, og det samme sker omvendt.

Det blev nævnt tidligere, at KF er hygroskopisk og derfor absorberer fugt fra miljøet. Således vil det viste arrangement svare til den vandfri form (uden vand) og ikke til dens hydrater; der absorberer så meget vand, at de endda bliver solubiliserede og "smelter" (deliquescens).

hydrater

De krystallinske strukturer af hydrater bliver mindre enkle. Hvorfor? For nu intervenerer vandmolekylerne direkte i arrangementerne og interagerer med K ⁺ og F ^- ioner. Nogle af de mest stabile hydrater er KF · 2H ₂ O og KF · 4H ₂ O.

I begge hydrater deformeres netop nævnte oktaedra af vandmolekylerne. Dette skyldes primært hydrogenbindinger mellem F ^- og H ₂ O (F ^- -HOH). Krystallografiske undersøgelser har konstateret, at de to ioner trods dette fortsat har det samme antal naboer.

Som et resultat af alt dette omdannes den oprindelige kubiske struktur for vandfrit kaliumfluorid til et monoklinisk og endda romboedralt arrangement.

Vandfri dele deler den deliquescerende egenskab, så deres hvide krystaller, hvis de efterlades i kontakt med en kold tåge, ville blive vandige på kort tid.

Ejendomme

Molekylær vægt

58,097 g / mol.

Fysisk udseende (farve)

Hvide kubiske krystaller eller deliquescent hvidt krystallinsk pulver.

Smag

Skarp salt smag.

Kogepunkt

2.741 ° F til 760 mmHg (1502 ° C). I flydende tilstand bliver det en leder af elektricitet, selvom F ^- anionerne muligvis ikke samarbejder i samme grad som K ⁺.

Smeltepunkt

1,576 ° F; 858 ° C; 1131 K (vandfri KF). Dette er tegn på dets stærke ioniske bindinger.

Opløselighed

Opløselig i HF, men uopløselig i alkohol. Dette viser, at hydrogenbindingerne mellem fluorid og alkoholer, F ^- -HOR, ikke favoriserer opløsningsmetoden mod opløsningen af ​​deres krystallinske gitter.

Vandopløselighed

Vandfri 92 g / 100 ml (18 ° C); 102 g / 100 ml (25 ° C); dihydrat 349,3 g / 100 ml (18 ° C). Det vil sige, at efterhånden som KF hydratiseres, bliver det mere opløseligt i vand.

Massefylde

2,48 g / cm ³.

Damptryk

100 kPa (750 mmHg) ved 1.499 ° C

nedbrydning

Når den opvarmes til nedbrydning afgiver den en giftig røg af kaliumoxid og brintfluorid.

Ætsende handling

En vandig opløsning korroderer glas og porcelæn.

Flashpoint

Det er ikke et brandfarligt stof

Eksperimentelt brydningsindeks (ηD)

1363.

Stabilitet

Stabil, hvis den er beskyttet mod fugt, ellers vil det faste stof opløses. Uforenelig med stærke syrer og baser.

Applikationer

Juster pH

Vandige opløsninger af kaliumfluorid anvendes i industrielle applikationer og processer; for eksempel tillader KF-opløsninger, at pH justeres ved fremstilling i tekstilforarbejdningsfaciliteter og i vaskerier (tæt på 7).

Fluorkilde

Kaliumfluorid er efter hydrogenfluorid, den vigtigste kilde til opnåelse af fluor. Dette element bruges i nukleare anlæg og til fremstilling af uorganiske og organiske forbindelser, nogle med anvendelser såsom inkorporering i tandpastaer.

Syntese af fluorcarboner

Kaliumfluorid kan anvendes i syntesen af ​​fluorcarbon eller fluorcarbon fra chlorcarbon under anvendelse af Finkeistein-reaktionen. Ethylenglycol og dimethylsulfoxid anvendes som opløsningsmidler i denne reaktion.

fluorering

Da det er en kilde til fluor, hvor den ligger opløst i vand, kan komplekse fluorider syntetiseres ud fra dens opløsninger; det vil sige en F ^- er indarbejdet i strukturerne. Et eksempel er i følgende kemiske ligning:

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

Det blandede KMnF ₃ fluorid derefter udfældes. Således kunne F ^- tilføjes for at gøre det til en del af et komplekst metallsalt. Udover mangan kan fluorider af andre metaller præcipitere: KCoF ₃, KFeF ₃, KNiF ₃, KCuF ₃ og KZnF ₃.

Ligeledes kan fluor inkorporeres kovalent i en aromatisk ring, der syntetiserer organofluorider.

Forskellige

KF bruges som et mellemprodukt eller råmateriale til syntese af forbindelser, der hovedsageligt bruges i agrokemiske eller pesticidprodukter.

Derudover bruges det som et flydende middel til svejsning og glasetsning; det vil sige, at dens vandige opløsning spiser væk ved overfladen af ​​glasset og på en form udskriver den ønskede finish.

Referencer

1. Kemisk bog. (2017). Kaliumfluorid. Gendannes fra: Chemicalbook.com
2. Pubchem. (2019). Kaliumfluorid. Gendannes fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. TH Anderson og EC Lincafelte. (1951). Strukturen af ​​kaliumfluoriddihydrat. Acta Cryst. 4, 181.
4. Royal Society of Chemistry. (2015). Kaliumfluorid. ChemSpider. Gendannes fra: chemspider.com
5. Maquimex. (Sf). Kaliumfluorid. Gendannes fra: maquimex.com