ไอโซโทป

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

โครงสร้างอะตอม

อะตอมฟลูออรีนในธรรมชาติมี 9 อิเล็กตรอน มีอิเล็กตรอนน้อยกว่านีออนอยู่ 1 อิเล็กตรอน ดังในการจัดเรียงอิเล็กตรอนของฟลูออรีน [He] 2s2 2p5[13] อะตอมของฟลูออรีนมีรัศมีโควาเลนซ์แค่ 64 พิโกเมตร ซึ่งมีขนาดใกล้เคียงกับอะตอมออกซิเจนและอะตอมนีออน[note 1][14][15]

พลังงานไอออไนเซชั่นของฟลูออรีนสูงเป็นอันดับ 2 ในคาบเดียวกัน คือมีพลังงานไอออไนเซชั่นลำดับที่ 1 1,681 กิโลจูล/โมล ซึ่งรองจากนีออนที่มีพลังไอออไนเซชั่นลำดับที่ 1 2,080 กิโลจูล/โมล[16] แต่ในหมู่เดียวกันแล้วฟลูออรีนมีพลังงานไอออเนเซชั่นมากที่สุด ทำให้อิเล็กตรอนยากที่จะหลุดออกจากอะตอมฟลูออรีนแต่จะได้รับอิเล็กตรอนเข้ามาง่าย แต่ค่าสัมพรรคภาพอิเล็กตรอน (Electron Affinity)ของฟลูออรีนควรจะมากที่สุดในหมู่เดียวกันจากล่างขึ้นบนแต่กลับเป็นอันดับ 2 ซึ่งรองจากคลอรีน[17]ที่มีค่าสัมพรรคภาพอิเล็กตรอนอยู่ 352.4 แต่ฟลูออรีนมีค่านี้อยู่ 331.4 ส่วนค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีหรือสภาพไฟฟ้าลบของธาตุของฟลูออรีนมีมากที่สุดในบรรดาธาตุใดๆคือมีค่าเท่ากับ 4.0[18]

โครงสร้างโมเลกุล

โมเลกุลของฟลูออรีนส่วนใหญ่จะเป็นรูปของ F2 หรือไดฟลูออไรด์ พลังงานระหว่างพันธะของ F2 มีค่าน้อยกว่าพลังงานระหว่างพันธะของ Cl2 และ Br2 ถ้าฟลูออรีนไม่ได้อยู่เป็นคู่จะมีเป็นแม่เหล็กไดอะแมกเนติกแต่ถ้าอยู่กันเป็นคู่แล้วจะมีแม่เหล็กเป็นพาราแมกเนติก ซึ่งคล้ายกับออกซิเจนและไนโตรเจน

สถานะ

ฟลูออรีนมีสถานะเป็นแก๊สที่อุณหภูมิห้อง[19] เป็นแก๊สที่มีสีเหลืองอ่อนฟลูออรีนบริสุทธิ์มีสีเหลืองอ่อนมาก[20] ฟลูออรีนจะควบแน่นเป็นฟลูออรีนเหลวที่อุณหภูมิ -188 องศาเซลเซียส (-307 องศาฟาเรนไฮต์)[21] ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่ใกล้เคียงกับอุณหภูมิที่ออกซิเจนและไนโตรเจนควบแน่นเป็นของเหลว

ฟลูออรีนจะเป็นของแข็งได้ที่อุณหภูมิ -220 องศาเซลเซียส (-363 องศาฟาเรนไฮต์)[21] ซึ่งอะตอมฟลูออรีนในฟลูออรีนแข็งนี้จะจัดเรียงเป็นรูปลูกบาศก์ หรือที่เรียกว่าบีตา-ฟลูออรีน ในสถานะนี้ฟลูออรีนจะมีลักษณะเป็นของแข็งโปร่งใสและนุ่ม ในอุณหภูมิ -228 องศาเซลเซียส (-378 องศาฟาเรนไฮต์) ฟลูออรีนจะสามารถเปลี่ยนสถานะจากของแข็งไปเป็นของแข็งโดยที่โครงสร้างคริสตัลจะเปลี่ยนไปเท่านั้นคือเป็นมอโนคลินิกหรือที่เรียกว่าแอลฟา-ฟลูออรีน ซึ่งจะมีสีทึบและยากที่จะปิดตัว พลังงานที่เปลี่ยนโครงสร้างคริสตัลนี้มากกว่าพลังงานที่ใช้เปลี่ยนสถานะที่จุดหลอมเหลวและสามารถจะรุนแรงขึ้นไปอีก[8][22] ในปกติ ฟลูออรีนแข็งค้อนข้างที่จะคล้ายกับออกซิเจนแข็งมากกว่าธาตุในหมู่แฮโลเจนที่อยู่ในสถานะของแข็ง[8][22]

การเกิดปฏิกิริยาเคมี

ฟลูออรีนเมื่อเกิดปฏิกิริยาแล้วบ่อยครั้งที่จะเกิดอย่างฉับพลันหรือเกิดระเบิดขึ้น สารหลายอย่างที่ถือว่าโดยทั่วไปว่าเป็นปฏิกิริยาทางเคมีเช่นผงเหล็ก เศษแก้วและใยหิน เส้นใยนี้เกิดปฏิกิริยากับฟลูออรีนเย็นได้ง่าย น้ำและไม้สามารถถูกเผาไฟได้โดยนำไปใกล้กับฟลูออรีนโดยที่ไม่ต้องมีจุดประกายไฟเลย[19][23]

ฟลูออรีนได้ถูกนำไปใช้ในการเกิดสารประกอบของแก๊สมีตระกูลโดยที่ฟลูออรีนทำปฏิกิริยากับแพลตทินัม แพลเลเดียม หรือเหล็กเกิดเป็น PtF6 PdF6 FeF6 แล้วนำไปใช้เป็นตัวออกซิไดส์ที่สามารถดึงอิเล็กตรอนของแก๊สมีตระกูลแล้วให้ความร้อน ดังสมการ

Xe + PtF6(g) → [Xe+][(PtF6)-]