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化学元素 · リファレンス

フッ素

フッ素は原子番号9、元素記号Fの元素です。周期表では第2周期・第17族・pブロックに位置し、室温での基準状態は気体です。電子配置は[He] 2s2 2p5です。

原子番号9

標準原子量18.998403162(5)

族17

周期2

ブロックp

電子配置[He] 2s2 2p5

電子構造

化学的性質を決めるもの

ハロゲンは価電子を7個持ち、あと1個の電子を受け取ると閉殻に近づきます。このため反応性が高く、ハロゲン化物をつくりやすい元素群です。

フッ素の電子配置は[He] 2s2 2p5です。単体の反応性や化合物での酸化状態は、最外殻電子と結合相手の電気陰性度に強く左右されます。

化学形

化合物・イオン・材料

単体は反応性が高く、化合物ではハロゲン化物イオンが重要です。金属ハロゲン化物、ハロゲン化水素、重い元素では酸素や他のハロゲンとの化合物も知られます。

物理的性質

状態と相変化

室温での基準状態は気体です。掲載している密度は1.696 g/Lです。融点は53.54 K (-219.6 °C)です。沸点は85.03 K (-188.1 °C)です。実際の値は圧力、純度、結晶構造や同素体によって変わることがあります。

存在と用途

フッ素はどこにあり、何に使われるか

フッ素は反応性が非常に高いため、自然界では単体ではなくフッ化物として存在します。フッ素化合物は歯科、フッ素樹脂、ウラン化学、特殊材料などで利用されます。

具体例

実際の用途

フッ素樹脂

フッ素はフッ素樹脂に関わる材料や化合物で利用されます。利用されるのが元素単体なのか、合金・化合物・同位体なのかは用途によって異なり、その化学形が実際の性質を決めます。

歯科用フッ化物

歯科ではフッ化物が歯のエナメル質の再石灰化を助け、う蝕リスクを下げる目的で利用されます。元素状フッ素F₂を使うのではなく、適切なフッ化物化合物を用います。

ウラン化学

フッ素はウラン化学に関わる材料や化合物で利用されます。利用されるのが元素単体なのか、合金・化合物・同位体なのかは用途によって異なり、その化学形が実際の性質を決めます。

周期表上の位置

周辺元素からわかること

フッ素は第2周期・第17族・pブロックにあります。周辺にはヘリウム、酸素、ネオン、硫黄などが位置し、横・縦に比較すると原子半径、イオン化エネルギー、電気陰性度、結合傾向の周期的変化が見えてきます。

基礎データ

物理・原子データ

分類二原子分子をつくる非金属

室温での状態気体

電子殻2 · 7

密度1.696 g/L

融点53.54 K (-219.6 °C)

沸点85.03 K (-188.1 °C)

ポーリング電気陰性度3.98

第一イオン化エネルギー1 681 kJ/mol

電子親和力328.2 kJ/mol

値は、該当する場合には中性原子または元素の代表値を示します。物性値は同素体、圧力、測定条件によって変わることがあります。

歴史

発見と同定

フッ素という元素の存在は19世紀初頭に予想されましたが、元素状フッ素F₂は反応性が非常に高く、単離は困難でした。アンリ・モアッサンが1886年に元素状フッ素の単離に成功しました。元素の認識と純物質の単離は同じ出来事ではありません。

同位体

同位体組成と原子量

フッ素の標準原子量は18.998403162(5)です。これは特定の一個の原子の質量ではなく、天然試料に含まれる同位体の存在比を反映した値です。

フッ素には少なくとも一つの安定同位体があります。同位体は陽子数が同じため同じ元素ですが、中性子数が異なるので原子質量が変わります。

安全性

取り扱いと曝露

フッ素の安全性は、元素単体か化合物か、量、濃度、曝露経路によって大きく変わります。元素名だけで危険性を判断せず、実際に扱う物質の安全データを確認する必要があります。