ФТОРИД КАЛИЯ (KF): СТРУКТУРА, СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ - ХИМИЯ - 2026

Фторид калия представляет собой неорганический галогенид , который представляет собой соль , образованную между металлом и галогеном. Его химическая формула - KF, что означает, что для каждого катиона K ⁺ существует аналог F ^- . Как видно, взаимодействия являются электростатическими, и, как следствие, ковалентные связи KF отсутствуют.

Эта соль отличается исключительной растворимостью в воде, поэтому она образует гидраты, впитывает влагу и расплывается. Следовательно, очень легко приготовить его водные растворы, которые служат источником фторид-анионов для всех тех синтезов, где желательно включить его в какую-либо структуру.

Фторид калия. Источник: Габриэль Боливар

Выше показаны катион K ⁺ (фиолетовая сфера) и анион F ^- (голубоватая сфера). Оба иона взаимодействуют, притягивая друг друга своими зарядами +1 и -1.

Хотя KF не так опасен, как HF, тот факт, что он обладает «полной свободой» от аниона F ^- , делает его токсичной солью. Вот почему их растворы использовались как инсектициды.

KI получают реакцией карбоната калия с фтористоводородной кислотой с образованием бифторида калия (KHF ₂ ); который в результате термического разложения приводит к образованию фторида калия.

Структура фторида калия

Источник: кубическая композиция или драгоценная соль для фторида калия. Benjah-bmm27, из Wikimedia Commons

На верхнем изображении показана структура фторида калия. Пурпурные сферы, как на первом изображении, представляют катионы K ⁺ ; в то время как желтоватые сферы представляют собой анионы F ^- .

Обратите внимание, что расположение кубическое и соответствует структуре, подобной каменной соли, очень похожей на структуру хлорида натрия. Все сферы окружены шестью соседями, составляющими октаэдр KF ₆ или FK ₆ ; то есть каждый K ⁺ окружен шестью F ^- , и то же самое происходит наоборот.

Ранее упоминалось, что KF гигроскопичен и поэтому поглощает влагу из окружающей среды. Таким образом, показанное устройство соответствует безводной форме (без воды), а не ее гидратам; которые впитывают столько воды, что даже растворяются и «тают» (расплываются).

Увлажняет

Кристаллическая структура гидратов становится менее простой. Зачем? Потому что теперь молекулы воды непосредственно вмешиваются в устройства и взаимодействуют с ионами K ⁺ и F ^- . Некоторые из наиболее стабильных гидратов - это KF · 2H ₂ O и KF · 4H ₂ O.

В обоих гидратах только что упомянутые октаэдры деформируются молекулами воды. В основном это связано с водородными связями между F ^- и H ₂ O (F ^- -HOH). Кристаллографические исследования показали, что, несмотря на это, два иона продолжают иметь одинаковое количество соседей.

В результате всего этого исходная кубическая структура безводного фторида калия трансформируется в моноклинную и даже ромбоэдрическую.

Безводные кристаллы обладают свойством расплывания, поэтому их белые кристаллы, если их оставить в контакте с холодным туманом, за короткое время станут водянистыми.

свойства

Молекулярный вес

58,097 г / моль.

Внешний вид (цвет)

Белые кубические кристаллы или жидкий белый кристаллический порошок.

Вкус

Острый соленый вкус.

Точка кипения

От 2741 ° F до 760 мм рт. Ст. (1502 ° C). В жидком состоянии он становится проводником электричества, хотя анионы F ^- могут не взаимодействовать в той же степени, что и K ⁺ .

Температура плавления

1576 ° F; 858 ° С; 1131 К (безводный KF). Это свидетельствует о его сильных ионных связях.

Растворимость

Растворим в HF, но не растворим в спирте. Это показывает, что водородные связи между фторидом и спиртами, F ^- -HOR, не способствуют процессу сольватации по сравнению с растворением их кристаллической решетки.

Растворимость воды

Безводный 92 г / 100 мл (18 ° C); 102 г / 100 мл (25 ° С); дигидрат 349,3 г / 100 мл (18 ° C). То есть по мере гидратации KF становится более растворимым в воде.

плотность

2,48 г / см ³ .

Давление газа

100 кПа (750 мм рт. Ст.) При 1499 ° C.

декомпозиция

При нагревании до разложения выделяет токсичный дым оксида калия и фтороводорода.

Коррозионное действие

Водянистый раствор разъедает стекло и фарфор.

Точка возгорания

Это не горючее вещество

Экспериментальный показатель преломления (ηD)

1363.

стабильность

Устойчив, если защищен от влаги, иначе твердое вещество растворится. Несовместим с сильными кислотами и основаниями.

Приложения

Отрегулируйте pH

Водные растворы фторида калия используются в промышленных приложениях и процессах; например, растворы KF позволяют регулировать pH при производстве текстильных изделий и в прачечных (близко к значению 7).

Источник фтора

Фторид калия является после фтороводорода основным источником получения фтора. Этот элемент используется на атомных станциях и в производстве неорганических и органических соединений, некоторые из которых используются, например, в зубных пастах.

Синтез фторуглеродов

Фторид калия можно использовать в синтезе фторуглерода или фторуглерода из хлоруглерода с использованием реакции Финкейштейна. Этиленгликоль и диметилсульфоксид используются в качестве растворителей в этой реакции.

Фторирование

Поскольку он является источником фтора, растворенного в воде, сложные фториды могут быть синтезированы из его растворов; то есть F ^- встроен в конструкции. Пример находится в следующем химическом уравнении:

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

Затем осаждается смешанный фторид KMnF ₃ . Таким образом, F ^- может быть добавлен, чтобы сделать его частью сложной соли металла. Помимо марганца, могут осаждаться фториды других металлов: KCoF ₃ , KFeF ₃ , KNiF ₃ , KCuF ₃ и KZnF ₃ .

Точно так же фтор может быть ковалентно включен в ароматическое кольцо с синтезом фторидоворганических соединений.

Различный

KF используется в качестве промежуточного продукта или сырья для синтеза соединений, которые в основном используются в агрохимических или пестицидных продуктах.

Кроме того, он используется как флюс при сварке и травлении стекла; то есть его водный раствор разъедает поверхность стекла и на форме печатает желаемую отделку.

Ссылки

1. Химическая книга. (2017). Фторид калия. Получено с: chemicalbook.com
2. PubChem. (2019). Фторид калия. Получено с: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. TH Андерсон и EC Lincafelte. (1951). Строение дигидрата фторида калия. Acta Cryst. 4, 181.
4. Королевское химическое общество. (2015). Фторид калия. ChemSpider. Получено с: chemspider.com
5. Maquimex. (SF). Фторид калия. Получено с: maquimex.com