KALIUMFLUORIDE (KF): STRUCTUUR, EIGENSCHAPPEN EN TOEPASSINGEN - CHEMIE - 2025

Het kaliumfluoride is een anorganisch halogenide dat een zout is dat wordt gevormd tussen het metaal en het halogeen. De chemische formule is KF, wat betekent dat er voor elk K ⁺ kation een tegenhanger F ^{- is} . Zoals te zien is, zijn de interacties elektrostatisch en als gevolg daarvan zijn er geen covalente KF-bindingen.

Dit zout kenmerkt zich door zijn extreme oplosbaarheid in water, waardoor het hydraten vormt, vocht opneemt en vervloeiend is. Daarom is het heel gemakkelijk om waterige oplossingen ervan te bereiden, die dienen als een bron van fluoride-anionen voor al die syntheses waarbij het gewenst is om het in een structuur op te nemen.

Kaliumfluoride. Bron: Gabriel Bolívar

Hierboven worden het K ⁺ kation (paarse bol) en het F ^- anion (blauwachtige bol) getoond . Beide ionen werken op elkaar in en trekken elkaar aan door hun +1 en -1 ladingen.

Hoewel KF niet zo gevaarlijk is als HF, maakt het feit dat het "totale vrijheid" heeft voor het anion F ^- , het een giftig zout. Daarom zijn hun oplossingen gebruikt als insecticiden.

KI wordt geproduceerd door kaliumcarbonaat te laten reageren met fluorwaterstofzuur, waarbij kaliumbifluoride (KHF ₂ ) wordt geproduceerd ; dat door thermische ontleding uit het kaliumfluoride komt.

Structuur van kaliumfluoride

Bron: Cubic arrangement of edelsteenzout voor kaliumfluoride. Benjah-bmm27, van Wikimedia Commons

De bovenste afbeelding toont de structuur van kaliumfluoride. De paarse bollen stellen, net als in de eerste afbeelding, de K ⁺ kationen voor ; terwijl de gelige bollen de F ^- anionen vertegenwoordigen .

Merk op dat de opstelling kubisch is en overeenkomt met een steenzoutachtige structuur, vergelijkbaar met die van natriumchloride. Alle bollen zijn omgeven door zes buren, die samen een KF ₆ of FK ₆ octaëder vormen ; dat is, elke K ⁺ is omgeven door zes F ^- en gebeurt hetzelfde vice versa.

Eerder werd vermeld dat KF hygroscopisch is en daarom vocht uit de omgeving opneemt. De getoonde opstelling zou dus overeenkomen met de watervrije vorm (zonder water) en niet met zijn hydraten; die zoveel water absorberen dat ze zelfs oplossen en "smelten" (vervloeiing).

Hydrateert

De kristallijne structuren van hydraten worden minder eenvoudig. Waarom? Omdat nu de watermoleculen direct ingrijpen in de arrangementen en een interactie aangaan met de K ⁺ en F ^- ionen . Enkele van de meest stabiele hydraten zijn KF · 2H ₂ O en KF · 4H ₂ O.

In beide hydraten worden de zojuist genoemde octaëders vervormd door de watermoleculen. Dit komt voornamelijk door waterstofbruggen tussen F ^- en H ₂ O (F ^- -HOH). Kristallografische studies hebben aangetoond dat de twee ionen desondanks hetzelfde aantal buren hebben.

Als resultaat van dit alles wordt de oorspronkelijke kubische structuur voor watervrij kaliumfluoride omgezet in een monokliene en zelfs rhombohedrale opstelling.

Watervrije soorten delen de vervloeiende eigenschap, dus hun witte kristallen zouden in korte tijd waterig worden als ze in contact komen met een koude mist.

Eigendommen

Molecuulgewicht

58.097 g / mol.

Fysiek uiterlijk (kleur)

Witte kubieke kristallen of vervloeiend wit kristallijn poeder.

Smaak

Scherpe zoute smaak.

Kookpunt

2741 ° F tot 760 mmHg (1502 ° C). In vloeibare toestand wordt het een geleider van elektriciteit, hoewel de F ^- anionen mogelijk niet in dezelfde mate samenwerken als K ⁺ .

Smeltpunt

1576 ° F; 858 ° C; 1131 K (watervrije KF). Dit duidt op zijn sterke ionische bindingen.

Oplosbaarheid

Oplosbaar in HF, maar onoplosbaar in alcohol. Dit toont aan dat de waterstofbruggen tussen fluoride en alcoholen, F ^- -HOR, het solvatatieproces niet bevorderen tegen het oplossen van hun kristallijne rooster.

Oplosbaarheid in water

Watervrij 92 g / 100 ml (18 ° C); 102 g / 100 ml (25 ° C); dihydraat 349,3 g / 100 ml (18 ° C). Dat wil zeggen, omdat KF wordt gehydrateerd, wordt het beter oplosbaar in water.

Dichtheid

2,48 g / cm ³ .

Dampdruk

100 kPa (750 mmHg) bij 1.499 ° C.

Ontleding

Bij verhitting tot ontbinding geeft het een giftige rook van kaliumoxide en waterstoffluoride af.

Corrosieve werking

Een waterige oplossing tast glas en porselein aan.

Vlampunt

Het is geen brandbare stof

Experimentele brekingsindex (ηD)

1.363.

Stabiliteit

Stabiel indien beschermd tegen vocht, anders lost de vaste stof op. Onverenigbaar met sterke zuren en basen.

Toepassingen

Pas de pH aan

Waterige oplossingen van kaliumfluoride worden gebruikt in industriële toepassingen en processen; Met KF-oplossingen kan de pH bijvoorbeeld worden aangepast bij de productie in textielverwerkingsfaciliteiten en in wasserijen (dichtbij een waarde van 7).

Fluor bron

Kaliumfluoride is na waterstoffluoride de belangrijkste bron voor het verkrijgen van fluor. Dit element wordt gebruikt in kerncentrales en bij de productie van anorganische en organische verbindingen, waarvan sommige bijvoorbeeld in tandpasta's worden verwerkt.

Synthese van fluorkoolwaterstoffen

Kaliumfluoride kan worden gebruikt bij de synthese van fluorkoolstof of fluorkoolstof uit chloorkoolstof, met behulp van de Finkeistein-reactie. Ethyleenglycol en dimethylsulfoxide worden als oplosmiddelen bij deze reactie gebruikt.

Fluorering

Omdat het een bron van fluor is waar het opgelost in water ligt, kunnen complexe fluoriden uit zijn oplossingen worden gesynthetiseerd; dat wil zeggen, een F ^- is opgenomen in de structuren. Een voorbeeld is in de volgende chemische vergelijking:

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

Het gemengde KMnF _3- fluoride slaat vervolgens neer . Zo zou F ^- kunnen worden toegevoegd om het deel te laten uitmaken van een complex metaalzout. Naast mangaan kunnen fluoriden van andere metalen neerslaan: KCoF ₃ , KFeF ₃ , KNiF ₃ , KCuF ₃ en KZnF ₃ .

Evenzo kan fluor covalent worden opgenomen in een aromatische ring, waarbij organofluoriden worden gesynthetiseerd.

Diverse

KF wordt gebruikt als tussenproduct of grondstof voor de synthese van verbindingen die voornamelijk worden gebruikt in agrochemische of pesticidenproducten.

Bovendien wordt het gebruikt als vloeimiddel voor lassen en glasets; dat wil zeggen, de waterige oplossing vreet weg aan het oppervlak van het glas en drukt op een mal de gewenste afwerking af.

Referenties

1. Chemisch boek. (2017). Kaliumfluoride. Hersteld van: chemicalbook.com
2. PubChem. (2019). Kaliumfluoride. Hersteld van: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. TH Anderson en EC Lincafelte. (1951). De structuur van kaliumfluoridedihydraat. Acta Cryst. 4, 181.
4. Royal Society of Chemistry. (2015). Kaliumfluoride. ChemSpider. Hersteld van: chemspider.com
5. Maquimex. (sf). Kaliumfluoride. Hersteld van: maquimex.com