Fluor
Erfahre, warum Fluor als das reaktivste aller Elemente gilt und welche einzigartigen Eigenschaften es besitzt. Lerne über sein Vorkommen, seine Gewinnung und seine breite Verwendung in verschiedenen Branchen. Interessiert? Das und vieles mehr findest du im folgenden Text!
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Fluor Übung
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Stelle wichtige Informationen zum Element Fluor zusammen.
TippsNutze, falls nötig, ein Tafelwerk/PSE.
Lösung- Fluor ist weit aus reaktiver als die anderen Halogene seiner Hauptgruppe. Es besitzt mit 4,0 die höchste Elektronegativität. Es kommt wie alle Halogene molekular vor $F_2$. Das Element ist bei Raumtemperatur gasförmig.
- Große Vorkommen des Minerals Fluorit $CaF_2$ befinden sich in China, Mexiko und Spanien.
- Es gibt sogar einige Pflanzen, die fluororganische Verbindungen herstellen können. Diese werden in den Blättern eingelagert und dienen der Abwehr von Fressfeinden.
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Beschreibe die Herstellung von Fluor.
TippsAn der Anode entsteht das Gas.
LösungEin Elektrolyseverfahren ist die Schmelzflusselektrolyse. Bei ihr nutzt man keine wässrige Phase. Sie kommt zur Anwendung, wenn z. B. Metalle in der elektrochemischen Spannungsreihe unter dem Oxonium-Ion stehen.
Bei der Elektrolyse nehmen Kationen an der Kathode Elektronen auf. An der Anode hingegen findet eine Oxidation statt und es werden Elektronen frei (siehe Animation).
Wird also an ein Gemisch aus Fluorwasserstoff und Kaliumfluorid eine Spannung angelegt, dann wandern die negativ geladenen Fluorid-Ionen zur Anode und werden dort oxidiert. Es entsteht das Gas Fluor.
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Vervollständige die Reaktionsgleichungen.
TippsÜberlege dir, welche Edukte benötigt werden.
LösungFluor bildet mit vielen Metallen Salze, die sogenannten Fluoride. Sind diese Salze Übergangsmetallsalze, also aus Metallen der Nebengruppen gebildet, dann zeigen diese oft eine charakteristische Farbe. Das Cobalt(II)-fluorid ist so zum Beispiel rot und das Kupfer(II)-fluorid blau. Entstehen können diese Salze z.B. durch Reaktion von Choriden mit Flusssäure. Fluoride finden vielfältig Anwendung:
- Cobalt(II)-fluorid kann als Katalysator verwendet werden.
- Kupfer(II)-fluorid kann zur Fluorierung von Kohlenwasserstoffen genutzt werden. Dazu sind allerdings hohe Temperaturen nötig.
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Bestimme die Produkte zu den Edukten.
TippsAchte darauf, dass ausgeglichen wurde.
LösungFluor ist sehr reaktionsfähig. Auch die Flusssäure $HF$ reagiert mit einer Reihe von Verbindungen. Dabei entstehen oft Metallfluoride und Nichtmetallfluoride.
- Magnesiumfluorid ist farb- und geruchlos. Da es chemisch sehr stabil ist, kann es nur von heißer Schwefelsäure angegriffen werden.
- Eisen(III)-fluorid ist ein hellgrüner Feststoff, der in Wasser nur sehr schwer löslich ist.
- Tetrafluormethan ($CF_4$) ist ein farb- und geruchloses Gas. Es kann auch folgendermaßen hergestellt werden:
- $2 CO$ + $4 F_2$ $\longrightarrow$ $ 2 CF_4$ + $ O_2$
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Unterscheide die Merkmale von Fluorwasserstoff und FCKW.
TippsFCKWs wurden als Treibmittel genutzt.
Lösung- FCKW ist die Kurzform für Fluorchlorkohlenwasserstoffe. Diese wurden in Spraydosen (z.B. für Deo oder Haarspray) eingesetzt. Da die Ozonschicht durch FCKWs geschädigt wird, nutzt man heute Alkane, wie zum Beispiel Propan oder n-Butan.
- Flusssäure ist farblos und riecht stechend. Im Vergleich zu Salzsäure ist sie eine schwache Säure, dennoch ist sie sehr gefährlich. Da sie Glas und Metalle ätzt, wird sie in Kunststoff- oder Edelstahlbehältern aufbewahrt.
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Stelle die Reaktionsgleichungen zur Herstellung von Supersäuren auf.
TippsVergiss nicht, die Gleichung auszugleichen.
LösungMit Flusssäure lassen sich eine ganze Reihe von Supersäuren synthetisieren:
- Aus dem Namen Tetrafluorborsäure ergibt sich die Summenformel $HBF_4$. Die Säure ist eine farblose, wässrige Lösung. Sie wird genutzt für die Synthese fluorierter Aromate. Sie lässt sich entweder aus Borsäure oder aus Bortrifluorid herstellen.
- Fluorsulfonsäure ist eine farblose Flüssigkeit, die mit Wasser explosionsartig reagiert. Sie gehört zu den bekanntesten und stärksten Brönsted-Säuren. Sie entsteht durch die Synthese von Chlorsulfonsäure mit Flusssäure oder aus Schwefeltrioxid mit Flusssäure.
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