โพแทสเซียมฟลูออไรด์ (KF): โครงสร้างคุณสมบัติและการใช้ประโยชน์ - เคมี - 2026

โพแทสเซียมฟลูออไรเป็นลิดนินทรีย์ซึ่งเป็นเกลือที่เกิดขึ้นระหว่างโลหะและฮาโลเจน สูตรทางเคมีของมันคือ KF ซึ่งหมายความว่าสำหรับทุก ๆ K ⁺ไอออนบวกจะมีคู่F ^- ดังที่เห็นได้ว่าปฏิกิริยาเป็นไฟฟ้าสถิตและด้วยเหตุนี้จึงไม่มีพันธะโควาเลนต์ KF

เกลือนี้มีความสามารถในการละลายได้มากในน้ำซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดความชุ่มชื้นดูดซับความชื้นและมีความอ่อนช้อย ดังนั้นจึงเป็นเรื่องง่ายมากที่จะเตรียมสารละลายที่เป็นน้ำซึ่งทำหน้าที่เป็นแหล่งของแอนไอออนฟลูออไรด์สำหรับการสังเคราะห์ทั้งหมดที่ต้องการรวมเข้ากับโครงสร้างบางอย่าง

โพแทสเซียมฟลูออไรด์ ที่มา: Gabriel Bolívar

ที่แสดงด้านบนคือ K ⁺ไอออนบวก(ทรงกลมสีม่วง) และ F ^-ประจุลบ(ทรงกลมสีน้ำเงิน) ไอออนทั้งสองมีปฏิสัมพันธ์ดึงดูดซึ่งกันและกันด้วยประจุ +1 และ -1

แม้ว่า KF จะไม่อันตรายเท่า HF แต่ความจริงที่ว่ามันมี "อิสระทั้งหมด" ต่อประจุลบ F ^-ทำให้มันเป็นเกลือที่เป็นพิษ นั่นคือเหตุผลที่วิธีการแก้ปัญหาของพวกเขาถูกใช้เป็นยาฆ่าแมลง

KI ผลิตโดยทำปฏิกิริยาโพแทสเซียมคาร์บอเนตกับกรดไฮโดรฟลูออริกผลิตโพแทสเซียมไบฟลูออไรด์ (KHF ₂ ) ซึ่งจากการสลายตัวด้วยความร้อนจะทำให้เกิดโพแทสเซียมฟลูออไรด์

โครงสร้างของโพแทสเซียมฟลูออไรด์

ที่มา: การจัดลูกบาศก์หรือเกลืออัญมณีสำหรับโพแทสเซียมฟลูออไรด์ Benjah-bmm27 จาก Wikimedia Commons

ภาพบนแสดงโครงสร้างของโพแทสเซียมฟลูออไรด์ ทรงกลมสีม่วงเช่นเดียวกับในภาพแรกเป็นตัวแทนของ K ⁺ไพเพอร์; ในขณะที่ทรงกลมสีเหลืองเป็นตัวแทนของเอฟ^-แอนไอออน

โปรดสังเกตว่าการจัดเรียงเป็นลูกบาศก์และสอดคล้องกับโครงสร้างคล้ายเกลือสินเธาว์คล้ายกับโซเดียมคลอไรด์มาก ทรงกลมทั้งหมดจะถูกล้อมรอบด้วยหกเพื่อนบ้านซึ่งทำขึ้น KF ₆หรือ FK ₆แปดด้าน; นั่นคือแต่ละ K ⁺ล้อมรอบด้วย F หกตัว^-และสิ่งเดียวกันนี้จะเกิดขึ้นในทางกลับกัน

มีการกล่าวไว้ก่อนหน้านี้ว่า KF ดูดความชื้นจึงดูดความชื้นจากสิ่งแวดล้อม ดังนั้นการจัดเรียงที่แสดงจะสอดคล้องกับรูปแบบที่ปราศจากน้ำ (ไม่มีน้ำ) และไม่เป็นไปตามไฮเดรต ซึ่งดูดซับน้ำมากจนกลายเป็นละลายและ "ละลาย" (deliquescence)

เติมความชุ่มชื่น

โครงสร้างผลึกของไฮเดรตกลายเป็นเรื่องง่ายน้อยลง ทำไม? เพราะตอนนี้โมเลกุลของน้ำแทรกแซงโดยตรงในการเตรียมการและการมีปฏิสัมพันธ์กับ K ⁺และ F ^-ไอออน ไฮเดรตที่เสถียรที่สุดบางชนิด ได้แก่ KF · 2H ₂ O และ KF · 4H ₂ O

ในทั้งสองไฮเดรต octahedra ที่เพิ่งกล่าวถึงจะถูกเปลี่ยนรูปโดยโมเลกุลของน้ำ สาเหตุหลักมาจากพันธะไฮโดรเจนระหว่าง F ^-และ H ₂ O (F ^- -HOH) การศึกษา Crystallographic ระบุว่าแม้จะเป็นเช่นนี้ไอออนทั้งสองยังคงมีจำนวนเพื่อนบ้านเท่ากัน

จากผลทั้งหมดนี้โครงสร้างลูกบาศก์ดั้งเดิมของโพแทสเซียมฟลูออไรด์ที่ปราศจากน้ำจึงถูกเปลี่ยนเป็นการจัดเรียงแบบโมโนคลินิกและแม้แต่รูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน

คนที่ไม่มีน้ำมีคุณสมบัติที่บอบบางดังนั้นผลึกสีขาวของพวกมันหากปล่อยทิ้งไว้ให้สัมผัสกับหมอกเย็นจะกลายเป็นน้ำในเวลาอันสั้น

คุณสมบัติ

น้ำหนักโมเลกุล

58.097 ก. / โมล.

ลักษณะทางกายภาพ (สี)

ผลึกลูกบาศก์สีขาวหรือผงผลึกสีขาวอ่อน ๆ

ลิ้มรส

รสเค็มแหลม

จุดเดือด

2,741 ° F ถึง 760 mmHg (1502 ° C) ในสถานะของเหลวมันจะกลายเป็นตัวนำไฟฟ้าแม้ว่า F ^-แอนไอออนอาจไม่ได้ทำงานร่วมกันเพื่อการศึกษาระดับปริญญาเดียวกับ K +

จุดหลอมเหลว

1,576 ° F; 858 ° C; 1131 K (KF ปราศจากน้ำ) สิ่งนี้บ่งบอกถึงพันธะไอออนิกที่แข็งแกร่ง

การละลาย

ละลายใน HF แต่ไม่ละลายในแอลกอฮอล์ สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าพันธะไฮโดรเจนระหว่างฟลูออไรด์และแอลกอฮอล์ F ^- -HOR ไม่สนับสนุนกระบวนการละลายเพื่อต่อต้านการละลายของตาข่ายผลึกของพวกมัน

ความสามารถในการละลายน้ำ

ปราศจากน้ำ 92 g / 100 ml (18 ° C); 102 ก. / 100 มล. (25 ° C); ไดไฮเดรต 349.3 ก. / 100 มล. (18 ° C) นั่นคือเมื่อ KF ถูกไฮเดรตมันจะละลายในน้ำได้มากขึ้น

ความหนาแน่น

2.48 ก. / ซม. ³ .

ความดันไอ

100 kPa (750 mmHg) ที่ 1,499 ° C

การจำแนก

เมื่อได้รับความร้อนจนสลายตัวจะปล่อยควันพิษของโพแทสเซียมออกไซด์และไฮโดรเจนฟลูออไรด์

การกัดกร่อน

สารละลายที่เป็นน้ำกัดกร่อนแก้วและพอร์ซเลน

จุดวาบไฟ

ไม่ใช่สารไวไฟ

ดัชนีการหักเหของแสงทดลอง (ηD)

1,363

ความมั่นคง

มีความเสถียรหากได้รับการปกป้องจากความชื้นมิฉะนั้นของแข็งจะละลาย เข้ากันไม่ได้กับกรดแก่และเบสแก่

การประยุกต์ใช้งาน

ปรับ pH

สารละลายโพแทสเซียมฟลูออไรด์ที่เป็นน้ำใช้ในงานอุตสาหกรรมและกระบวนการต่างๆ ตัวอย่างเช่นโซลูชัน KF อนุญาตให้ปรับ pH ในการผลิตในโรงงานแปรรูปสิ่งทอและในห้องซักผ้า (ใกล้เคียงกับค่า 7)

แหล่งฟลูออรีน

โพแทสเซียมฟลูออไรด์อยู่รองจากไฮโดรเจนฟลูออไรด์ซึ่งเป็นแหล่งที่มาหลักของการได้รับฟลูออรีน องค์ประกอบนี้ใช้ในโรงงานนิวเคลียร์และในการผลิตสารประกอบอนินทรีย์และอินทรีย์บางชนิดมีประโยชน์เช่นการรวมตัวในยาสีฟัน

การสังเคราะห์ฟลูออโรคาร์บอน

โพแทสเซียมฟลูออไรด์สามารถใช้ในการสังเคราะห์ฟลูออโรคาร์บอนหรือฟลูออโรคาร์บอนจากคลอโรคาร์บอนโดยใช้ปฏิกิริยา Finkeistein เอทิลีนไกลคอลและไดเมทิลซัลฟอกไซด์ใช้เป็นตัวทำละลายในปฏิกิริยานี้

fluorination

เนื่องจากเป็นแหล่งของฟลูออรีนที่ละลายในน้ำจึงสามารถสังเคราะห์ฟลูออไรด์เชิงซ้อนได้จากสารละลาย นั่นคือ F ^-รวมอยู่ในโครงสร้าง ตัวอย่างอยู่ในสมการทางเคมีต่อไปนี้:

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

ผสม KMnF ₃ฟลูออไรแล้วตกตะกอน ดังนั้น F ^-สามารถเพิ่มเพื่อให้เป็นส่วนหนึ่งของเกลือโลหะเชิงซ้อน นอกจากแมงกานีส, ฟลูออไรของโลหะอื่น ๆ สามารถตกตะกอน: KCoF ₃ , KFeF ₃ , KNiF ₃ , KCuF ₃และ KZnF 3

ในทำนองเดียวกันฟลูออรีนสามารถรวมโควาเลนต์เข้ากับวงแหวนอะโรมาติกซึ่งสังเคราะห์ออร์กาโนฟลูออไรด์ได้

ต่างๆ

KF ใช้เป็นตัวกลางหรือวัตถุดิบในการสังเคราะห์สารประกอบที่ส่วนใหญ่ใช้ในผลิตภัณฑ์เคมีเกษตรหรือยาฆ่าแมลง

นอกจากนี้ยังใช้เป็นสารฟลักซ์สำหรับการเชื่อมและการกัดแก้ว นั่นคือสารละลายที่เป็นน้ำกินไปที่พื้นผิวของแก้วและบนแม่พิมพ์พิมพ์ผิวที่ต้องการ

อ้างอิง

1. หนังสือเคมี. (2017) โพแทสเซียมฟลูออไรด์ สืบค้นจาก: chemicalbook.com
2. PubChem (2019) โพแทสเซียมฟลูออไรด์ สืบค้นจาก: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. TH Anderson และ EC Lincafelte (1951) โครงสร้างของโพแทสเซียมฟลูออไรด์ไดไฮเดรต Acta Cryst 4, 181.
4. ราชสมาคมเคมี. (2015) โพแทสเซียมฟลูออไรด์ เคมสไปเดอร์ สืบค้นจาก: chemspider.com
5. Maquimex (เอสเอฟ) โพแทสเซียมฟลูออไรด์ สืบค้นจาก: maquimex.com