Fluorine

ฟลูออรีน (อังกฤษ: fluorine) (จากภาษาละติน Fluere แปลว่า "ไหล") เป็นธาตุเคมีที่เป็นพิษและทำปฏิกิริยาได้มากที่สุด มีสัญลักษณ์ F และเลขอะตอม 9 เป็นธาตุแฮโลเจนที่เป็นเบาที่สุดและมีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากที่สุด มักปรากฏอยู่ในรูปของแก๊สสีเหลืองที่ ธาตุนี้ทำปฏิกิริยาได้เกือบทุกธาตุรวมทั้งแก๊สมีสกุลบางตัว มีสมบัติเป็นอโลหะมากที่สุด (ถ้าไม่รวมแก๊สมีสกุล)

ฟลูออรีน, ₀₀F

Liquid fluorine (F2 at )
ฟลูออรีน
Pronunciation	/ˈflʊəriːn/ /ˈflɔːriːn/ (flor-een)
	alpha, beta (see )
Appearance	เมื่ออยู่ในสถานะแก๊สจะมีสีเหลืองอ่อนมาก เมื่ออยู่ในสถานะของเหลวจะมีสีเหลืองเข้ม เมื่ออยู่ในของแข็งจะไม่มีสีและทึบขึ้นอยู่กับชนิดของของแข็ง
Standard atomic weight Ar°(F)
	18.998403162±0.000000005 18.998±0.001 (abridged)
ฟลูออรีน in the periodic table
Hydrogen Helium Lithium Beryllium Boron Carbon Nitrogen Oxygen Fluorine Neon Sodium Magnesium Aluminium Silicon Phosphorus Sulfur Chlorine Argon Potassium Calcium Scandium Titanium Vanadium Chromium Manganese Iron Cobalt Nickel Copper Zinc Gallium Germanium Arsenic Selenium Bromine Krypton Rubidium Strontium Yttrium Zirconium Niobium Molybdenum Technetium Ruthenium Rhodium Palladium Silver Cadmium Indium Tin Antimony Tellurium Iodine Xenon Caesium Barium Lanthanum Cerium Praseodymium Neodymium Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantalum Tungsten Rhenium Osmium Iridium Platinum Gold Mercury (element) Thallium Lead Bismuth Polonium Astatine Radon Francium Radium Actinium Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium Americium Curium Berkelium Californium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson - ↑ F ↓ Cl ออกซิเจน ← ฟลูออรีน → นีออน
Group	group 17 (halogens)
Period	period 2
	[He] 2s^2 2p^5
Electrons per shell	2, 7
Physical properties
at STP	gas
Melting point	53.48 K ​(−219.67 °C, ​−363.41 °F)
Boiling point	85.03 K ​(−188.11 °C, ​−306.60 °F)
Density (at STP)	1.696^[4] g/L
when liquid (at b.p.)	1.505 g/cm^3
	53.48 K, ​90 kPa
	144.41 K, 5.1724 MPa
	6.51^[4] kJ/mol
	(Cp) (21.1 °C) 825 J·mol^−1·K^−1 (Cv) (21.1 °C) 610 J/(mol·K)
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k at T (K) 38 44 50 58 69 85
Atomic properties
	−1, 0 (oxidizes oxygen)
Electronegativity	Pauling scale: 3.98^[7]
	calculated: 42
	64 pm
	135 pm
Color lines in a spectral range Spectral lines of ฟลูออรีน
Other properties
Natural occurrence	primordial
	​มอโนคลินิกฐาน-กลาง สถานะแอลฟา (อุณหภูมิต่ำ)
	0.02591 W/(m⋅K)
Magnetic ordering	diamagnetic, −1.2×10^−4 (SI)
	7782-41-4^[7]
History
Naming	ตามแร่ ตัวมันเองตั้งชื่อตามละตินว่า fluo (ไหล, ในการหลอม)
	อ็องเดร-มารี อ็องแปร์ (1810)
First isolation	^[7] (26 มิถุนายน 1886)
Named by	ฮัมฟรี เดวี
Template:infobox ฟลูออรีน isotopes does not exist
|

ลักษณะ

ไอโซโทป

นิวเคลียสของฟลูออรีนประกอบด้วย 9 โปรตอน 9 นิวตรอน แต่ไอโซโทปที่เสถียรของฟลูออรีนนั้น คือ มีโปรตอน 10 โปรตอน ส่วนไอโซโทปของฟลูออรีนที่สังเคราะห์ขึ้นมี 17 ไอโซโทปมีมวลอะตอมตั้งแต่ 14–31 (ยกเว้น 19) ในบรรดาไอโซโทปเหล่านี้ ไอโซโทปที่เสถียรที่สุด คือ ด้วยครึ่งชีวิต 109.77 นาที ไอโซโทปที่มวลเบาส่วนใหญ่จะสลายตัวด้วยวิธีการจับยึดอิเล็กตรอน และฟลูออรีน-18 สลายตัวด้วย ส่วนไอโซโทปที่หนักกว่าฟลูออรีน–19 จะสลายด้วยวิธีการสลายให้อนุภาคบีตา

โครงสร้างอะตอม

อะตอมฟลูออรีนในธรรมชาติมี 9 อิเล็กตรอน มีอิเล็กตรอนน้อยกว่านีออนอยู่ 1 อิเล็กตรอน ดังในการจัดเรียงอิเล็กตรอนของฟลูออรีน [He] 2s² 2p⁵ อะตอมของฟลูออรีนมีรัศมีโควาเลนซ์เพียง 64 พิโกเมตร ซึ่งมีขนาดใกล้เคียงกับอะตอมออกซิเจนและอะตอมนีออน

โครงสร้างของอะตอมฟลูออรีน

ของฟลูออรีนสูงเป็นอันดับ 2 ในคาบเดียวกัน คือมีพลังงานไอออไนเซชั่นลำดับที่ 1 1,681 กิโลจูล/โมล ซึ่งรองจากนีออนที่มีพลังไอออไนเซชั่นลำดับที่ 1 2,080 กิโลจูลต่อโมล แต่ในหมู่เดียวกันแล้วฟลูออรีนมีพลังงานไอออเนเซชันมากที่สุด ทำให้อิเล็กตรอนยากที่จะหลุดออกจากอะตอมฟลูออรีนแต่จะได้รับอิเล็กตรอนเข้ามาง่าย แต่ค่าสัมพรรคภาพอิเล็กตรอน (Electron Affinity)ของฟลูออรีนเป็นอันดับ 2 ซึ่งรองจากคลอรีนที่มีค่าสัมพรรคภาพอิเล็กตรอนอยู่ 352.4 แต่ฟลูออรีนมีค่านี้อยู่ 331.4 ส่วนค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีหรือสภาพไฟฟ้าลบของธาตุของฟลูออรีนมีมากที่สุดในบรรดาธาตุใด ๆ คือมีค่าเท่ากับ 4.0

โครงสร้างโมเลกุล

โมเลกุลของฟลูออรีนส่วนใหญ่จะเป็นรูปของ F₂ หรือไดฟลูออไรด์ ของ F₂ มีค่าน้อยกว่าพลังงานระหว่างพันธะของ Cl₂ และ Br₂ ถ้าฟลูออรีนไม่ได้อยู่เป็นคู่จะมีเป็นแม่เหล็กไดอะแมกเนติกแต่ถ้าอยู่กันเป็นคู่แล้วจะมีแม่เหล็กเป็น ซึ่งคล้ายกับออกซิเจนและไนโตรเจน

สถานะ

ฟลูออรีนมีสถานะเป็นแก๊สที่อุณหภูมิห้อง เป็นแก๊สที่มีสีเหลืองอ่อนฟลูออรีนบริสุทธิ์มีสีเหลืองอ่อนมาก ฟลูออรีนจะควบแน่นเป็นที่อุณหภูมิ -188 องศาเซลเซียส (-307 องศาฟาเรนไฮต์) ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่ใกล้เคียงกับอุณหภูมิที่ออกซิเจนและไนโตรเจนควบแน่นเป็นของเหลว

ฟลูออรีนจะเป็นของแข็งได้ที่อุณหภูมิ -220 องศาเซลเซียส (-363 องศาฟาเรนไฮต์) ซึ่งอะตอมฟลูออรีนในฟลูออรีนแข็งนี้จะจัดเรียงเป็นรูปลูกบาศก์ หรือที่เรียกว่าบีตา–ฟลูออรีน ในสถานะนี้ฟลูออรีนจะมีลักษณะเป็นของแข็งโปร่งใสและนุ่ม ในอุณหภูมิ -228 องศาเซลเซียส (-378 องศาฟาเรนไฮต์) ฟลูออรีนจะสามารถเปลี่ยนสถานะจากของแข็งไปเป็นของแข็งโดยที่โครงสร้างคริสตัลจะเปลี่ยนไปเท่านั้นคือเป็นมอโนคลินิกหรือที่เรียกว่าแอลฟา–ฟลูออรีน ซึ่งจะมีสีทึบและยากที่จะปิดตัว พลังงานที่เปลี่ยนโครงสร้างคริสตัลนี้มากกว่าพลังงานที่ใช้เปลี่ยนสถานะที่จุดหลอมเหลวและสามารถจะรุนแรงขึ้นไปอีก ในปกติ ฟลูออรีนแข็งค่อนข้างที่จะคล้ายกับออกซิเจนแข็งมากกว่าธาตุในหมู่แฮโลเจนที่อยู่ในสถานะของแข็ง

การเกิดปฏิกิริยาเคมี

ฟลูออรีนเมื่อเกิดปฏิกิริยาแล้วบ่อยครั้งที่จะเกิดอย่างฉับพลันหรือเกิดระเบิดขึ้น สารหลายอย่างที่ถือว่าโดยทั่วไปว่าเป็นปฏิกิริยาทางเคมีเช่นผงเหล็ก เศษแก้วและใยหิน เส้นใยนี้เกิดปฏิกิริยากับฟลูออรีนเย็นได้ง่าย น้ำและไม้สามารถถูกเผาไฟได้โดยนำไปใกล้กับฟลูออรีนโดยที่ไม่ต้องมีจุดประกายไฟ

วิดีโอหลายคลิปจากแหล่งข้อมูลภายนอก
Bright flames during fluorine reactions
Fluorine reacting with caesium

ฟลูออรีนได้ถูกนำไปใช้ในการเกิดสารประกอบของแก๊สมีสกุลโดยที่ฟลูออรีนทำปฏิกิริยากับแพลตทินัม แพลเลเดียม หรือเหล็กเกิดเป็น PtF₆ PdF₆ FeF₆ แล้วนำไปใช้เป็นที่สามารถดึงอิเล็กตรอนของแก๊สมีสกุลแล้วให้ความร้อน ดังสมการ

Xe + PtF₆(g) → [Xe⁺][(PtF₆)^-]

การปรากฏ

เอกภพ

เอกภพมีฟลูออรีนเป็นส่วนประกอบที่ 40 ส่วนในพันล้านส่วน ฟลูออรีนเป็นที่คาดกันว่าจะเป็นธาตุที่พบมากที่สุดเป็นอันดับที่ 24 ในเอกภพ มันเป็นธาตุเบาที่หายาก (ธาตุที่เบากว่ามีแนวโน้มที่จะพบมาก) ธาตุทั้งหมดตั้งแต่ ธาตุที่ 6–14 ยกเว้นธาตุที่ 11 มีในเอกภพมากกว่าฟลูออรีน 100–1,000 เท่า ในลำดับการทำปฏิกิริยาฟิวชันบนดาวฤกษ์จะผลิต ออกซิเจน คาร์บอน นีออน และอื่น ๆ โดยที่ไม่มีฟลูออรีนผลิตออกมา ถึงจะผลิตได้แต่มันจะถูกทำลายอย่างรวดเร็วโดยปฏิกิริยาฟิวชันอื่น ๆ

โลก

ฟลูออรีนเป็นธาตุลำดับที่ 13 ตามธาตุที่พบมากในเปลือกโลก ในเปลือกโลกประกอบไปด้วยฟลูออรีน 600–700 ส่วนในล้านส่วน โดยมวล ส่วนใหญ่แล้วจะพบฟลูออรีนในรูปของสารประกอบ ซึ่งเป็นแร่ แร่ที่สำคัญที่มีฟลูออรีน ได้แก่

• แร่ฟลูออไรต์ – (CaF₂) หรือ เป็นแหล่งที่มาหลักของฟลูออรีนในเชิงพาณิชย์ ฟลูออไรต์นี้พบได้ทั่วโลก ประเทศจีนเป็นประเทศที่ต้องการแร่นี้มากกว่าครึ่งหนึ่งของความต้องการของโลก รองลงมาเป็น ประเทศสหรัฐอเมริกาสามารถผลิตฟลูออไรต์ได้มากที่สุดในช่วงศตวรรษที่ 20 แต่เหมืองแร่แห่งสุดท้ายในรัฐอิลลินอยได้ถูกปิดลงในปี ค.ศ. 1995
• ฟลูออร์อะพาไทด์ – (Ca₅(PO₄)₃F) และอะพาไทด์อื่นๆ ถูกขุดออกมาในปริมาณที่มากเนื่องจากอะพาไทด์จะถูกนำไปสกัดเอาฟอสฟอรัสมาทำปุ๋ยฟอสเฟต ฟลูออรีนบนโลกส่วนใหญ่อยู่ในแร่ชนิดนี้ แต่เศษของฟลูออรีนที่น้อยมาก (3.5 %) จะถูกทิ้งเป็นของเสีย มีแต่ในสหรัฐอเมริกาเท่านั้นที่เก็บฟลูออรีนนี้ไว้เพื่อทำเฮกซะฟลูออโรซิลิเกต (SiF₆) เพื่อใช้ในการจัดหาน้ำโดยการฟลูออไรเดชั่น
• ไครโอไลต์ – (Na₃AlF₆) เป็นที่มีแร่ที่มีฟลูออรีนที่มีในโลกน้อยที่สุด แต่เดิมแร่นี้ใช้ในการผลิตอะลูมิเนียม เหมืองแร่เชิงพาณิชย์หลักที่ชายฝั่งตะวันตกของกรีนแลนด์ได้ถูกปิดลงในปี ค.ศ. 1987

แร่หลักที่มีฟลูออรีนเป็นส่วนประกอบ
ฟลูออไรต์	ฟลูออร์อะพาไทด์	ไครโอไลต์

นอกจากนี้ยังมีแร่อื่น ๆ อีกเช่น พลอย บุษราคัม อยู่ในรูปของ ฟลูออไรด์นั้นพบในน้ำทะเลซึ่งต่างจากอื่น ๆ เพราะโลหะแอลคาไลน์เอิร์ทจะตกตะกอนเมื่อนำมันออกจากน้ำ ฟลูออรีนนั้นยังถูกพบในขณะที่ภูเขาไฟระเบิดและจากน้ำพุร้อนใต้ดิน จุดกำเนิดของฟลูออรีนที่ดีที่สุดนี้นยังไม่แน่ชัด

สารประกอบ

ฟลูออรีนส่วนใหญ่มี -1 เพราะฟลูออรีนขาดอิเล็กตรอนอีก 1 ก็จะเกิดความเสถียร ดั้งนั้นฟลูออรีนจึงเกิดสารประกอบกับโลหะแอลคาไลและธาตุที่มีเลขออกซิเดชั่น +1 ได้ง่าย

ไฮโดรเจนฟลูออไรด์

ฟลูออรีนเกิดปฏิกิรยากับไอโดรเจนเกิดเป็นสารประกอบที่เรียกว่า ไฮโดรเจนฟลูออไรด์ (HF) หรือที่มันละลายน้ำแล้วจะเป็นกรดไฮโดรฟลูออริก (H⁺F) จุดเดือดของไฮโดรเจนฟลูออไรด์สูงกว่าไฮโดรเจนแฮไลด์อื่น ๆ เช่นเดียวกับไดไฮโดรเจนออกไซด์ ที่มีจุดเดือดสูงกว่า

ในสารละลายน้ำ ไฮโดรเจนฟลูออไรด์เป็นกรดอ่อน ในขณะที่ไฮโดรแฮลิกอื่น ๆ เป็นกรดแก่ กรดไฮโดรฟลูออริกนำไปใช้เป็นงานศิลปะที่ทำโดยกระจกเพื่อใช้ให้มันกัดกระจก

สารประกอบกับแก๊สมีสกุล

สารประกอบแรกที่เกิดสารประกอบฟลูออรีนกับแก๊สมีสกุลคือ ต่อมาก็สามารถสร้างสารประกอบที่มีฟลูออรีน 2 อะตอมได้คือ แล้วคาดว่าจะเกิดกับซีนอนและคริปทอนได้ ส่วนสารประกอบที่เกิดขึ้นกับแก๊สมีสกุลที่เบากว่าจะสลายตัวไปอย่างรวดเร็ว และจะเกิดขึ้นในสภาพที่มีความดันสูง อุณหภูมิต่ำ เช่น (ArHF₆) และ (HeHF₆) ส่วนนีออนนั้นยังไม่พบสารประกอบกับฟลูออรีน

การนำไปใช้ประโยชน์

• โซเดียมฟลูออไรด์ ใช้ปริมาณเล็กน้อยเติมลงในยาสีฟัน จะทำให้แคลเซียมที่ผิวฟันแปลงสภาพเป็นแคลเซียมฟลูออไรด์ที่ไม่ละลายน้ำ และป้องกันฟันผุได้
• กรดไฮโดรฟลูออริก หรือกรดกัดแก้ว ใช้ในงานศิลปะเพื่อกัดกระจกให้เป็นลวดลายต่าง ๆ ตามที่ต้องการ

ความอันตราย

ฟลูออรีนนั้นมีความอันตรายสูงมากถ้ามันบริสุทธิ์ มันจะทำให้เกิดรอยไหม้เหมือนโดนผิวหนัง เมื่อมีปริมาณ 25 ส่วนในล้านส่วนมันจะสามารถทำร้ายดวงตา ทางเดินหายใจ ปอดรวมถึงตับและไตด้วย ถ้ามีปริมาณ 100 ส่วนในล้านส่วนจะทำให้ตาและจมูกของมนุษย์ได้รับความเสียหายอย่างหนัก

เชิงอรรถ

1. Exact comparison of the sizes of fluorine, oxygen and neon atoms is not possible because of conflicting estimates from different sources.
2. For more detail, see explanation by Jim Clark.

รายการอ้างอิง

1. "Standard Atomic Weights: Fluorine". . 2021.
2. Jaccaud et al. 2000, p. 381. sfn error: no target: CITEREFJaccaud_et_al.2000 ()
3. Haynes, William M., บ.ก. (2011). (92nd ed.). . p. 4.121. ISBN .
4. Aigueperse et al. 2005, "Fluorine", p. 2. sfn error: no target: CITEREFAigueperse_et_al.2005 ()
5. Compressed Gas Association (1999). Handbook of compressed gases. Springer. p. 365. ISBN .
6. Himmel, D.; Riedel, S. (2007). "After 20 Years, Theoretical Evidence That 'AuF₇' Is Actually AuF₅·F₂". Inorganic Chemistry. 46 (13). 5338–5342. doi:10.1021/ic700431s.
7. Aigueperse et al. 2005, "Fluorine", p. 1. sfn error: no target: CITEREFAigueperse_et_al.2005 ()
8. Dean 1999, p. 4.35. sfn error: no target: CITEREFDean1999 ()
9. Kim, Sung-Hoon (2006). Functional dyes. Elsevier. p. 257. ISBN .
10. Young, David A. (1975). Phase Diagrams of the Elements (Report). Springer. p. 10. สืบค้นเมื่อ 10 June 2011.
11. Yaws & Braker 2001, p. 385. sfn error: no target: CITEREFYawsBraker2001 ()
12. Mackay, Mackay & Henderson 2002, p. 72. sfn error: no target: CITEREFMackayMackayHenderson2002 ()
13. Cheng, H.; Fowler, D. E.; Henderson, P. B.; Hobbs, J. P.; Pascaloni, M. R. (1999). "On the magnetic susceptibility of fluorine". Journal of Physical Chemistry A. 103 (15): 2861–2866. doi:10.1021/jp9844720.
14. Dean 1999, p. 4.6. sfn error: no target: CITEREFDean1999 ()
15. Chiste, V. (2006). "F-18" (PDF). Table de radionucleides. Laboratoire National Henri Becquerel. สืบค้นเมื่อ 15 June 2011. {{}}: ไม่รู้จักพารามิเตอร์ |coauthors= ถูกละเว้น แนะนำ (|author=) ((help))
16. Jaccaud et al. 2005, p. 1. sfn error: no target: CITEREFJaccaud_et_al.2005 ()
17. Cordero et al. 2008 harvnb error: no target: CITEREFCordero_et_al.2008 ().
18. Pyykkö & Atsumi 2009 harvnb error: no target: CITEREFPyykköAtsumi2009 ().
19. Dean 1999, p. 564. sfn error: no target: CITEREFDean1999 ()
20. Lide 2004, pp. 10.137–10.138. sfn error: no target: CITEREFLide2004 ()
21. Moore, Stanitski & Jurs 2010, p. 156 harvnb error: no target: CITEREFMooreStanitskiJurs2010 ().
22. Jaccaud et al. 2005, p. 2. sfn error: no target: CITEREFJaccaud_et_al.2005 ()
23. Burdon, Emson & Edwards 1987 harvnb error: no target: CITEREFBurdonEmsonEdwards1987 ().
24. Dean 1999, p. 523. sfn error: no target: CITEREFDean1999 ()
25. Barrett, Meyer & Wasserman 1967 harvnb error: no target: CITEREFBarrettMeyerWasserman1967 ().
26. Nelson 1947 harvnb error: no target: CITEREFNelson1947 ().
27. อ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ไม่ถูกต้อง ไม่มีการกำหนดข้อความสำหรับอ้างอิงชื่อ Crosswell
28. Handbook of Isotopes in the Cosmos: Hydrogen to Gallium; Donald Clayton; pages 101-104
29. Jaccaud et al. 2005, p. 4. sfn error: no target: CITEREFJaccaud_et_al.2005 ()
30. Greenwood & Earnshaw 1998, p. 795. sfn error: no target: CITEREFGreenwoodEarnshaw1998 ()
31. Villalba, Ayres & Schroder 2008 harvnb error: no target: CITEREFVillalbaAyresSchroder2008 ().
32. Kelly 2005 harvnb error: no target: CITEREFKelly2005 ().
33. Lusty et al. 2008 harvnb error: no target: CITEREFLusty_et_al.2008 ().
34. อ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ไม่ถูกต้อง ไม่มีการกำหนดข้อความสำหรับอ้างอิงชื่อ KGS fluorite terminology
35. Gribble 2002 harvnb error: no target: CITEREFGribble2002 ().
36. Pauling 1960, pp. 454–464 harvnb error: no target: CITEREFPauling1960 ().
37. Atkins & Jones 2007, pp. 184–185 harvnb error: no target: CITEREFAtkinsJones2007 ().
38. Emsley 1981 harvnb error: no target: CITEREFEmsley1981 ().
39. Wiberg, Wiberg & Holleman 2001, p. 425. sfn error: no target: CITEREFWibergWibergHolleman2001 ()
40. Clark, Jim (2002). "The acidity of the hydrogen halides". สืบค้นเมื่อ 4 September 2011.
41. Chambers & Holliday 1975, pp. 328–329 harvnb error: no target: CITEREFChambersHolliday1975 ().
42. TMH 2010, p. 15.22 harvnb error: no target: CITEREFTMH2010 ().