Flor tarihi - History of fluorine

Moissan'ın flor hücresi, 1887 tarihli yayınından

Flor, insan uygulamalarında nispeten yeni bir elementtir . Eski zamanlarda, flor içeren minerallerin yalnızca küçük kullanımları vardı. Florun kaynak minerali olan floritin endüstriyel kullanımı ilk olarak 16. yüzyılda erken dönem bilim adamı Georgius Agricola tarafından eritme bağlamında tanımlanmıştır . "Florit" (ve daha sonra "flor") adı, Agricola'nın icat ettiği Latin terminolojisinden türemiştir . 18. yüzyılın sonlarında hidroflorik asit keşfedildi. 19. yüzyılın başlarında, florin, klora benzer şekilde bileşikler içinde bağlı bir element olduğu kabul edildi . Floritin kalsiyum florür olduğu belirlendi .

Florun sıkı bağı ve hidrojen florürün toksisitesi nedeniyle , element onu izole etmek için yapılan birçok girişime direndi. 1886'da, daha sonra Nobel Ödülü sahibi olan Fransız kimyager Henri Moissan , potasyum florür ve hidrojen florür karışımını elektrolize ederek elementel flor yapmayı başardı . Büyük ölçekli flor üretimi ve kullanımı, Manhattan Projesinin bir parçası olarak 2. Dünya Savaşı sırasında başladı . Yüzyılın başlarında, ana florokimyasallar DuPont şirketi tarafından ticarileştirildi : soğutucu gazlar ( Freon ) ve politetrafloroetilen plastik ( Teflon ).

eski kullanım

Berber Kupası , bir Roma florit oymacılığı (British Museum'da sergileniyor)

Süs amaçlı oymalar için ana flor minerali olan floritin eski kullanımına ilişkin bazı örnekler mevcuttur. Bununla birlikte, kısmen taşın yumuşaklığından dolayı arkeolojik buluntular nadirdir. Pers floritinden yapılmış iki Roma kupası keşfedildi ve şu anda İngiliz müzesinde sergileniyor. Pliny the Elder , florit olabilecek kaplarda kullanılan İran'dan yumuşak bir taş tanımladı.

Amerika'da Hint mezarlıklarında MS 1000'den kalma florit oymalar keşfedilmiştir.

Erken metalurji

Bir Agricola metninden çelik yapımı illüstrasyonu

"Flor" kelimesi, ilk olarak 1529'da "mineralojinin babası" olan Georgius Agricola tarafından bahsedilen ana kaynak mineral olan floritin Latince kökünden türetilmiştir . Bir şekilde florit tarif akı -an katkı maddesi erime cevherleri ve yardımcı olur cürufları eritme esnasında. Florit taşlarına zamanın Almancasında schone flusse deniyordu . Agricola, Latince yazıp 16. yüzyıl endüstrisini tanımlayarak birkaç yüz yeni Latince terim icat etti. İçin schone Flüsse taşları, Latin isim kullanılan Fluores onlar metal cevherleri ateşe zaman akış yapılmış, çünkü "akılarını". Agricola'dan sonra, mineralin adı fluorspar'a (hala yaygın olarak kullanılmaktadır) ve daha sonra florite dönüşmüştür .

Florit minerali , sözde 15. yüzyılın sonlarında simyacı Basilius Valentinus'un yazılarında da tanımlanmıştır . Ancak, "Valentinus" un yazıları yaklaşık 1600 yılına kadar bilinmediği için bir aldatmaca olduğu iddia edilmektedir.

Hidroflorik asit

Marggraf, hidroflorik asidin kaşifi

Bazı kaynaklar, hidroflorik asidin ilk üretiminin 1670 yılında bir Alman cam kesici olan Heinrich Schwanhard tarafından yapıldığını iddia ediyor. Bununla birlikte, Schwanhard'ın yazılarının hakemli bir incelemesi, floritten özel olarak bahsedilmediğini ve yalnızca aşırı güçlü bir asitten söz edildiğini gösterdi. Bunun muhtemelen nitrik asit veya aqua regia olduğu ve her ikisinin de yumuşak camı aşındırabildiği varsayıldı .

Andreas Sigismund Marggraf , 1764'te floriti camda sülfürik asitle ısıttığında, ürün tarafından büyük ölçüde korozyona uğrayan ilk kesin hidroflorik asit preparasyonunu yaptı. 1771'de İsveçli kimyager Carl Wilhelm Scheele bu reaksiyonu tekrarladı. Scheele, reaksiyonun ürününü "fluss-spats-syran" (flor-spar-asit) olarak adlandırdığı bir asit olarak tanıdı; İngilizce'de "florik asit" olarak biliniyordu.

Öğenin tanınması

1810'da Fransız fizikçi André-Marie Ampère , hidroflorik asidin, klora benzer, bilinmeyen bir elemente sahip bir hidrojen bileşiği olduğunu öne sürdü. Floritin daha sonra çoğunlukla kalsiyum florürden oluştuğu gösterildi.

Sir Humphry Davy orijinal olarak flor adını önerdi, kökü "florik asit" adından ve diğer halojenlere benzer şekilde -ine son ekinden aldı. Bu ad, değişikliklerle çoğu Avrupa diline geldi. (Yunanca, Rusça ve diğer birçok dil , Ampère tarafından önerilen ve Yunanca φθόριος'dan ( phthorios ) gelen ve "yıkıcı" anlamına gelen ftor veya türevlerini kullanır .) Yeni Latince adı ( fluorum ) elemente mevcut sembolünü vermiştir. , F, her ne kadar Fl sembolü erken makalelerde kullanılmış olsa da. Fl sembolü artık süper ağır element flerovium için kullanılıyor .

Sör Humphry Davy

Erken izolasyon girişimleri

Edmond Fremy, erken flor araştırmacısı

Elementi izole etmedeki ilerleme, flor üretmenin olağanüstü tehlikeleri nedeniyle yavaşladı: 19. yüzyıl deneycilerinden birkaçı, "flor şehitleri" öldürüldü veya kör edildi. Humphry Davy ve önemli Fransız kimyagerler Joseph Louis Gay-Lussac ve Louis Jacques Thénard , hidrojen florür gazını solumaktan şiddetli ağrılar yaşadılar; Davy'nin gözleri hasar gördü. İrlandalı kimyagerler Thomas ve George Knox , hidrojen florür ile çalışmak için florit aparatı geliştirdiler, ancak yine de ciddi şekilde zehirlendiler. Thomas neredeyse ölüyordu ve George üç yıl boyunca sakat kaldı. Fransız kimyager Henri Moissan birkaç kez zehirlendi ve bu da ömrünü kısalttı. Belçikalı kimyager Paulin Louyet ve Fransız kimyager Jérôme Nicklès  [ de ] Knox'un çalışmasını takip etmeye çalıştılar, ancak tehlikelerin farkında olmalarına rağmen HF zehirlenmesinden öldüler.

Elementi izole etmeye yönelik ilk girişimler de maddi zorluklar nedeniyle engellendi: hidrojen florürün (ve flor gazının) aşırı aşındırıcılığı ve reaktivitesi ve ayrıca elektroliz için uygun bir iletken sıvı elde etme sorunları . Davy, HF'yi elektroliz etmeye çalıştı ancak elektrotlar hasar gördüğü için durmak zorunda kaldı. Daha sonra (başarısız) kimyasal reaksiyonlara geçti.

Edmond Frémy , elektrik akımını saf hidroflorik asitten (kuru HF) geçirmenin işe yarayabileceğini düşündü. Daha önce, hidrojen florür yalnızca bir su çözeltisinde mevcuttu. Bu nedenle Frémy, potasyum biflorürü (KHF ₂ ) asitlendirerek kuru hidrojen florür üretmek için bir yöntem tasarladı . Ne yazık ki, saf hidrojen florür bir elektrik akımını geçmedi. Frémy ayrıca erimiş kalsiyum florürü elektrolize etmeyi denedi ve muhtemelen bir miktar flor üretti (çünkü diğer elektrotta kalsiyum metali yaptı), ancak gazı toplayamadı.

İngiliz kimyager George Gore ayrıca kuru HF'yi elektrolize etmeyi denedi ve 1860'ta küçük miktarlarda flor gazı yapmış olabilir. Hücresini çalıştırdıktan sonra bir patlama bildirdi (hidrojen ve flor dramatik bir şekilde yeniden birleşir), ancak bir oksijen sızıntısının da reaksiyona neden olabileceğini fark etti. .

Moissan

Henri Moissan, flor keşfi (Nobel Ödülü fotoğrafı)

Eskiden Frémy'nin öğrencilerinden biri olan Fransız kimyager Henri Moissan araştırmaya devam etti. Birçok farklı yaklaşımı denedikten sonra, potasyum biflorür ve hidrojen florürü birleştirerek Frémy ve Gore'un daha önceki girişimlerini geliştirdi. Ortaya çıkan çözüm elektrik iletildi. Moissan ayrıca özellikle korozyona dayanıklı ekipman üretti: platin ve iridyum karışımından ( saf platinden kimyasal olarak daha dirençli) florit tıpalarla hazırlanmış kaplar.

Birçok kimyagerin 74 yıllık çabasından sonra, 26 Haziran 1886'da Moissan, elemental floru izole etti. Moissan'ın Fransız Flor yapma Akademisi'ne sunduğu rapor, bu başarının takdir edildiğini gösterdi: "Serbest gazın doğası hakkında gerçekten de çeşitli hipotezler yapılabilir; en basiti , florin varlığında olmamızdır ."

Moissan'ın 1887 yayını, flor gazının çeşitli maddelerle reaksiyon denemelerini belgeliyor: kükürt (alev), hidrojen (patlama), karbon (reaksiyon yok), vb. Daha sonra Moissan, flor yapmak için daha ucuz bir cihaz geliştirdi: bakır florür ile kaplanmış bakır ekipman .

Moissan ayrıca, flor gazının hafif sarı rengini belirlemek için florit pencereli 5 m uzunluğunda platin tüpler gibi özel bir cihaz inşa etti. (Gaz, küçük tüplerde veya kaçmasına izin verildiğinde şeffaf görünür. Renk gözlemi, sonucunun doğrulandığı 1980'lere kadar tekrarlanmadı.)

Moissan'ın hava (1) ve klor (3) ile karşılaştırıldığında flor gazının (2) rengine ilişkin 1892 gözlemi

1906'da, ölümünden iki ay önce Moissan, kimyada Nobel Ödülü'nü aldı. alıntı:

...flor elementini araştırmasında ve izolasyonunda yaptığı büyük hizmetleri takdirle... Tüm dünya, elementler arasındaki o vahşi canavarı incelerken gösterdiğiniz büyük deneysel beceriye hayran kaldı.

Gelişim

1930'larda ve 1940'larda, DuPont şirketi organoflorin bileşiklerini büyük ölçeklerde ticarileştirdi. General Motors'daki araştırmacılar tarafından kloroflorkarbonların soğutucu olarak denenmesinin ardından DuPont, Freon-12'nin büyük ölçekli üretimini geliştirdi . Çalışma, DuPont bilim adamı Dr. Tomas Midgley Jr. tarafından gerçekleştirildi . DuPont ve GM, 1930'da yeni ürünü pazarlamak için bir ortak girişim kurdular; 1949'da DuPont işi devraldı. Freon, daha önceki, daha toksik, soğutucu akışkanların yerini hızla alarak ve mutfak buzdolapları için genel pazarı büyüterek, bir pazar hiti olduğunu kanıtladı.

1938'de, politetrafloroetilen (Teflon), yakın zamanda işe alınan bir DuPont PhD, Roy J. Plunkett tarafından tesadüfen keşfedildi . Bir tetrafloroetilen silindiri ile çalışırken , ağırlığı değişmemiş olmasına rağmen gazı serbest bırakamadı. Konteynırı kazıyarak , dünyaya yeni gelen beyaz bir polimer pulları buldu . Testler, maddenin çoğu maddenin neden olduğu korozyona karşı dirençli olduğunu ve diğer plastiklerden daha iyi yüksek sıcaklık stabilitesine sahip olduğunu gösterdi. 1941'in başlarında, bir çarpışma programı ticari miktarlar yapıyordu.

Manhattan Projesi'nin Oak Ridge, Tennessee'deki K-25 gaz difüzyon tesisi

Büyük ölçekli elementel flor üretimleri II. Dünya Savaşı sırasında başladı. Almanya , yangın çıkarıcı olarak kullanılması planlanan bir bileşik olan tonlarca klor triflorür üretmek için yüksek sıcaklıkta elektroliz kullandı. Manhattan projesi ABD'de kullanılmak üzere daha flor üretilen uranyum ayrılması . Gaz uranyumhexaflorür ayrı kullanıldı uranyum-235 ağır gelen, önemli bir nükleer patlayıcı uranyum-238 içinde difüzyon bitkiler . Uranyum heksaflorür küçük miktarlarda aşındırıcı flor saldığından, ayırma tesisleri özel malzemelerle inşa edilmiştir. Tüm borular nikel ile kaplanmıştır; eklemler ve esnek parçalar teflondan yapılmıştır.

1958'de, Teflon işinde bir DuPont araştırma müdürü olan Bill Gore , tel kaplama yalıtımı olarak Teflon geliştirmeye isteksizliği nedeniyle şirketten ayrıldı. Gore'un oğlu Robert , tel kaplama sorununu çözmek için bir yöntem buldu ve WL Gore and Associates şirketi doğdu. 1969'da Robert Gore , nefes alabilen yağmurlukta büyük Gore-Tex işine yol açan genişletilmiş bir politetrafloroetilen (ePTFE) membran geliştirdi . Şirket, PTFE'nin diğer birçok kullanımını geliştirdi.

1970'lerde ve 1980'lerde, kloroflorokarbonların ozon tabakasına zarar vermede oynadığı rol konusunda endişeler gelişti . 1996 yılına gelindiğinde, neredeyse tüm ülkeler kloroflorokarbon soğutucu akışkanlarını yasakladı ve ticari üretim durdu. Flor, soğutmada rol oynamaya devam etti: hidrokloroflorokarbonlar (HCFC'ler) ve hidroflorokarbonlar (HFC'ler), yedek soğutucu akışkanlar olarak geliştirildi.

Medya oynat

Montreal Protokolü (CFC'leri yasaklayan bir dizi anlaşma) hakkında retrospektif video .

Ayrıca bakınız

• Alüminyumun tarihi

Notlar

alıntılar

Dizine alınmış referanslar

Dış bağlantılar

• (Fransızca) Florin izolasyonunda araştırma , Moissan tarafından 1887 raporu, çizimlerle, Fransız Vikikaynak'ta.