Фтор — бледно-желтый газ. Вступает в химическую реакцию практически со всеми веществами, включая стекло.
Фтор: Флюорит — Ca-F2
Фтор применяется для изготовления лекарств. Таблетки содержащие фторид натрия выписывают людям что-бы предотвратить развитие кариеса. Также фторид натрия входит в состав зубных паст.
Для изготовления анти-пригарной посуды используют тефлон. Это изумительный материал. Чистый твердый скользкий как лед. Тефлон очень тяжелый, в отличии от большинства пластмасс, которые, как правило, легче, чем вода, тефлон более чем в два раза превышает плотность воды. Тефлон очень полезная штука, потому что почти ничего не прилипает к нему, и он непроницаем для большинства химических веществ. Главная ценность тефлона в том, что он имеет удивительно высокий процент фтора в маленьком пространстве. По весу, тефлон (политетрафторэтилен) состоит почти из 76% фтора, остальные 24% это углерод. Два атома фтора на каждый атом углерода, и каждый атом фтора весит больше, чем атом углерода.
Фреон, или C-H-Cl-F2 является хладагентом или веществом которое используют в холодильных машинах (холодильники и кондиционеры).
Фтор, Свойства и параметры фтора
Фтор, Вступление |
|
| Символ | F |
| Латинское название | Fluorine |
| Тип вещества | простой химический элемент |
| Первооткрыватель | А. Муассан |
| Год открытия | 1886 |
Основные параметры фтора по таблице Менделеева |
|
| Атомный номер Z | 9 |
| Атомная масса | 18.9984032 |
| Группа | 17 |
| Период | 2 |
| Принадлежность к группе | галогены |
Механические свойства фтора |
|
| Плотность газообразных веществ (при 0°C и 760мм.рт.ст) | 1.696 (Килограмм / Метр 3) |
Термодинамические свойства фтора |
|
| Агрегатное состояние при нормальных условиях | газ |
| Точка плавления по Кельвину | 53.55 (Кельвин) |
| Точка плавления по Цельсию | -219.6 (°C) |
| Точка кипения по Кельвину | 85.03 (Кельвин) |
| Точка кипения по Цельсию | -188.12 (°C) |
Свойства атома фтора |
|
| Конфигурация электронного облака | 1s 2 2s 2 2p 5 |
| Радиус атома | 42 · 10 − 12 (Метр) |
| Число протонов p | 9 |
| Число нейтронов n | 10 |
| Число электронов e | 9 |
| Массовое число A | 19 |
 |
|
Химические свойства фтора |
|
| Валентность | 1 |
Распространенность фтора |
|
| 0.00004% | |
| Солнце состоит из фтора на | 0.00005% |
| Мировой океан состоит из фтора на | 0.00013% |
| Человеческое тело состоит из фтора на | 0.0037% |
Вселенная |
|
| Вселенная состоит из фтора на | 0.00004% |
Фтор
ФТОР -а; м. [от греч. phthoros - гибель, разрушение] Химический элемент (F), светло-жёлтый газ с едким запахом. Добавлять в питьевую воду ф.
фтор(лат. Fluorum), химический элемент VII группы периодической системы, относится к галогенам. Свободный фтор состоит из двухатомных молекул (F 2); бледно-жёлтый газ с резким запахом, t пл –219,699°C, t кип –188,200°C, плотность 1,7 г/л. Самый активный неметалл: реагирует со всеми элементами, кроме гелия, неона и аргона. Взаимодействие фтора со многими веществами легко переходит в горение и взрыв. Фтор разрушает многие материалы (отсюда название: греч. phthóros - разрушение). Главные минералы - флюорит, криолит, фторапатит. Применяют фтор для получения фторорганических соединений и фторидов; фтор входит в состав тканей живых организмов (кости, зубная эмаль).
ФТОРФТОР (лат. Fluorum), F (читается «фтор»), химический элемент с атомным номером 9, атомная масса 18,998403. Природный фтор состоит из одного стабильного нуклида (см.
НУКЛИД)
19 F. Конфигурация внешнего электронного слоя 2s
2
p
5
. В соединениях проявляет только степень окисления –1 (валентность I). Фтор расположен во втором периоде в группе VIIА периодической системы элементов Менделеева, относится к галогенам (см.
ГАЛОГЕНЫ)
.
Радиус нейтрального атома фтора 0,064 нм, радиус иона F – 0,115 (2), 0,116 (3), 0,117 (4) и 0,119 (6) нм (в скобках указано значение координационного числа).
Энергии последовательной ионизации нейтрального атома фтора равны, соответственно, 17,422, 34,987, 62,66, 87,2 и 114,2 эВ. Сродство к электрону 3,448 эВ (самое большое среди атомов всех элементов). По шкале Полинга электроотрицательность фтора 4 (самое высокое значение среди всех элементов). Фтор - самый активный неметалл.
В свободном виде фтор - бесцветный газ с резким удушливым запахом.
История открытия
История открытия фтора связана с минералом флюоритом (см.
ФЛЮОРИТ)
, или плавиковым шпатом. Состав этого минерала, как сейчас известно, отвечает формуле CaF 2 , и он представляет собой первое содержащее фтор вещество, которое начал использовать человек. В давние времена было отмечено, что если флюорит добавить при выплавке металла к руде, то температура плавления руды и шлаков понижается, что значительно облегчает проведение процесса (отсюда название минерала - от лат. fluo - теку).
В 1771 году обработкой флюорита серной кислотой шведский химик К.Шееле (см.
ШЕЕЛЕ Карл Вильгельм)
приготовил кислоту, которую он назвал «плавиковой». Французский ученый А. Лавуазье (см.
ЛАВУАЗЬЕ Антуан Лоран)
предположил, что в состав этой кислоты входит новый химический элемент, который он предложил назвать «флуорем» (Лавуазье считал, что плавиковая кислота - это соединение флуория с кислородом, ведь, по мнению Лавуазье, все кислоты должны содержать кислород). Однако выделить новый элемент он не смог.
За новым элементом укрепилось название «флюор», которое отражено и в его латинском названии. Но длительные попытки выделить этот элемент в свободном виде успеха не имели. Многие ученые, пытавшиеся получить его в свободном виде, погибли при проведении таких опытов или стали инвалидами. Это и английские химики братья Т. и Г. Ноксы, и французы Ж.-Л. Гей-Люссак (см.
ГЕЙ-ЛЮССАК Жозеф Луи)
и Л. Ж. Тенар (см.
ТЕНАР Луи Жак)
, и многие другие. Сам Г. Дэви (см.
ДЭВИ Гемфри)
, первым получивший в свободном виде натрий, калий, кальций и другие элементы, в результате экспериментов по получению фтора электролизом отравился и тяжело заболел. Вероятно, под впечатлением всех этих неудач в 1816 году для нового элемента было предложено хотя и сходное по звучанию, но совершенно другое по смыслу название - фтор (от греч. phtoros - разрушение, гибель). Это название элемента принято только в русском языке, французы и немцы продолжают называть фтор “fluor”, англичане - “fluorine”.
Получить фтор в свободном виде не смог и такой выдающийся ученый, как М. Фарадей (см.
ФАРАДЕЙ Майкл)
. Только в 1886 году французский химик А. Муассан (см.
МУАССАН Анри)
, используя электролиз жидкого фтороводорода HF, охлажденного до температуры –23°C (в жидкости должно содержаться немного фторида калия KF, который обеспечивает ее электропроводимость), смог на аноде получить первую порцию нового, чрезвычайно реакционноспособного газа. В первых опытах для получения фтора Муассан использовал очень дорогой электролизер, изготовленный из платины и иридия. При этом каждый грамм полученного фтора «съедал» до 6 г платины. Позднее Муассан стал использовать значительно более дешевый медный электролизер. Фтор реагирует с медью, но при реакции образуется тончайшая пленка фторида, которая препятствует дальнейшему разрушению металла.
Нахождение в природе
Содержание фтора в земной коре довольно велико и составляет 0,095% по массе (значительно больше, чем ближайшего аналога фтора по группе - хлора (см.
ХЛОР)
). Из-за высокой химической активности фтор в свободном виде, разумеется, не встречается. Важнейшие минералы фтора - это флюорит (плавиковый шпат), а также фторапатит 3Са 3 (РО 4) 2 ·СaF 2 и криолит (см.
КРИОЛИТ)
Na 3 AlF 6 . Фтор как примесь входит в состав многих минералов, содержится в подземных водах; в морской воде 1,3·10 -4 % фтора.
Получение
На первой стадии получения фтора выделяют фтороводород HF. Приготовление фтороводорода и фтористоводородной (см.
ФТОРИСТОВОДОРОДНАЯ КИСЛОТА)
(плавиковой) кислоты происходит, как правило, попутно с переработкой фторапатита на фосфорные удобрения. Образующийся при сернокислотной обработке фторапатита газообразный фтороводород далее собирают, сжижают и используют для проведения электролиза. Электролизу можно подвергать как жидкую смесь HF и KF (процесс осуществляется при температуре 15-20°C), так и расплав KH 2 F 3 (при температуре 70-120°C) или расплав КНF 2 (при температуре 245-310°C).
В лаборатории для приготовления небольших количеств свободного фтора можно использовать или нагревание MnF 4 , при котором происходит отщепление фтора, или нагревание смеси K 2 MnF 6 и SbF 5:
2K 2 MnF 6 + 4SbF 5 = 4KSbF 6 + 2MnF 3 + F 2 .
Физические и химические свойства
При обычных условиях фтор - газ (плотность 1,693 кг/м 3) с резким запахом. Температура кипения –188,14°C, температура плавления –219,62°C. В твердом состоянии образует две модификации: a-форму, существующую от температуры плавления до –227,60°C, и b-форму, устойчивую при температурах, более низких, чем –227,60°C.
Как и другие галогены, фтор существует в виде двухатомных молекул F 2 . Межъядерное расстояние в молекуле 0,14165 нм. Молекулу F 2 характеризует аномально низкая энергия диссоциации на атомы (158 кДж/моль), что, в частности, обусловливает высокую реакционную способность фтора.
Химическая активность фтора чрезвычайно велика. Из всех элементов со фтором не образуют фторидов только три легких инертных газа - гелий, неон и аргон. Во всех соединениях фтор проявляет только одну степень окисления –1.
Со многими простыми и сложными веществами фтор реагирует напрямую. Так, при контакте с водой фтор реагирует с ней (часто говорят, что «вода горит во фторе»):
2F 2 + 2H 2 O = 4HF + O 2 .
Фтор реагирует со взрывом при простом контакте с водородом:
H 2 + F 2 = 2HF.
При этом образуется газ фтороводород HF, неограниченно растворимый в воде с образованием сравнительно слабой плавиковой кислоты.
Фтор вступает во взаимодействие с большинством неметаллов. Так, при реакции фтора с графитом образуются соединения общей формулы CF x , при реакции фтора с кремнием - фторид SiF 4 , с бором - трифторид BF 3 . При взаимодействии фтора с серой образуются соединения SF 6 и SF 4 и т. д. (см. Фториды (см.
ФТОРИДЫ)
).
Известно большое число соединений фтора с другими галогенами, например, BrF 3 , IF 7 , ClF, ClF 3 и другие, причем бром и иод воспламеняются в атмосфере фтора при обычной температуре, а хлор взаимодействует с фтором при нагревании до 200-250°С.
Не реагируют со фтором непосредственно, кроме указанных инертных газов, также азот, кислород, алмаз, углекислый и угарный газы.
Косвенным путем получен трифторид азота NF 3 и фториды кислорода О 2 F 2 и OF 2 , в которых кислород имеет необычные степени окисления +1 и +2.
При взаимодействии фтора с углеводородами происходит их деструкция, сопровождающаяся получением фторуглеводородов различного состава.
При небольшом нагревании (100-250°C) фтор реагирует с серебром, ванадием, рением и осмием. С золотом, титаном, ниобием, хромом и некоторыми другими металлами реакция с участием фтора начинает протекать при температуре выше 300-350°C. С теми металлами, фториды которых нелетучи (алюминий, железо, медь и др.), фтор с заметной скоростью реагирует при температуре выше 400-500°C.
Некоторые высшие фториды металлов, например, гексафторид урана UF 6 , получают действуя фтором или таким фторирующим агентом, как BrF 3 , на низшие галогениды, например:
UF 4 + F 2 = UF 6
Следует отметить, что уже упоминавшейся плавиковой кислоте HF соответствуют не только средние фториды типа NaF или СаF 2 , но и кислые фториды - гидрофториды типа NaHF 2 и КНF 2 .
Синтезировано также большое число различных фторорганических соединений (см.
ФТОРОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ)
, в том числе и знаменитый тефлон (см.
ТЕФЛОН)
- материал, представляющий собой полимер тетрафторэтилена (см.
ТЕТРАФТОРЭТИЛЕН)
.
Применение
Фтор широко применяют как фторирующий агент при получении различных фторидов (SF 6 , BF 3 , WF 6 и других), в том числе и соединений инертных газов (см.
БЛАГОРОДНЫЕ ГАЗЫ)
ксенона и криптона (см. Фторирование (см.
ФТОРИРОВАНИЕ)
). Гексафторид урана UF 6 применяется для разделения изотопов урана. Фтор используют в производстве тефлона, других фторопластов (см.
ФТОРОПЛАСТЫ)
, фторкаучуков (см.
ФТОРКАУЧУКИ)
, фторсодержащих органических веществ и материалов, которые широко применяют в технике, особенно в тех случаях, когда требуется устойчивость к агрессивным средам, высокой температуре и т. п.
Биологическая роль
В качестве микроэлемента (см.
МИКРОЭЛЕМЕНТЫ)
фтор входит в состав всех организмов. У животных и человека фтор присутствует в костной ткани (у человека - 0,2-1,2%) и, особенно, в дентине и эмали зубов. В организме среднего человека (масса тела 70 кг) содержится 2,6 г фтора; суточная потребность составляет 2-3 мг и удовлетворяется, главным образом, с питьевой водой. Недостаток фтора приводит к кариесу зубов. Поэтому соединения фтора добавляют в зубные пасты, иногда вводят в состав питьевой воды. Избыток фтора в воде, однако, тоже вреден для здоровья. Он приводит к флюорозу (см.
ФЛЮОРОЗ)
- изменению структуры эмали и костной ткани, деформации костей. ПДК для содержания в воде фторид-ионов составляет 0,7 мг/л. ПДК газообразного фтора в воздухе 0,03 мг/м 3 . Роль фтора в растениях неясна.
Энциклопедический словарь . 2009 .
Синонимы :Смотреть что такое "фтор" в других словарях:
фтор - фтор, а … Русский орфографический словарь
фтор - фтор/ … Морфемно-орфографический словарь
- (лат. Fluorum) F, химический элемент VII группы периодической системы Менделеева, атомный номер 9, атомная масса 18,998403, относится к галогенам. Бледно желтый газ с резким запахом, tпл?219,699 .С, tкип?188,200 .С, плотность 1,70 г/см³.… … Большой Энциклопедический словарь
F (от греч. phthoros гибель, разрушение, лат. Fluorum * a. fluorine; н. Fluor; ф. fluor; и. fluor), хим. элемент VII группы периодич. системы Mенделеева, относится к галогенам, ат. н. 9, ат. м. 18,998403. B природе 1 стабильный изотоп 19F … Геологическая энциклопедия
- (Fluorum), F, химический элемент VII группы периодической системы, атомный номер 9, атомная масса 18,9984; относится к галогенам; газ, tкип 188,2шC. Фтор используют в производстве урана, хладонов, медицинских препаратов и других, а также в… … Современная энциклопедия
Самый реактивный элемент в Периодической таблице — Фтор. Несмотря на взрывоопасные свойства фтора, он является жизненно важным элементом для людей и животных, встречается и в питьевой воде, и в зубной пасте.
Просто факты
- Атомное число (число протонов в ядре) 9
- Атомный символ (в Периодической таблице элементов) F
- Атомный вес (средняя масса атома) 18,998
- Плотность 0,001696 г / см3
- При комнатной температуре — газ
- Точка плавления минус 363,32 градуса по Фаренгейту (- 219,62°C)
- Точка кипения минус 306,62 градуса F (- 188,12°C)
- Число изотопов (атомов одного и того же элемента с различным числом нейтронов) 18
- Наиболее распространенные изотопы F-19 (100-% естественное изобилие)
Флюоритовый кристалл
Химики в течение многих лет пытались освободить элемент фтора от различных фторидов. Однако фтор не имеет свободной природы: ни одно химическое вещество не способно высвободить фтор от его соединений, из-за его реакционной природы.
Столетиями использовался минеральный плавиковый шпат для переработки металлов. Фторид кальция (CaF 2) применялся для отделения чистого металла от нежелательных минералов в руде. «Флюер» (от латинского слова «fluere») означает «течь»: текучеесвойство плавиковых шпатов позволяло делать металлы. Минерал также назывался чешским изумрудом, потому что использовался при травлении стекла.
В течение многих лет фторсодержащие соли или фториды использовались для сварки и для глазурного стекла. Например, фтористоводородная кислота использовалась для травления стекла лампочек.
Экспериментируя с плавиковым шпатом, учёные десятилетиями изучали его свойства и состав. Химики часто продуцировали фтористую кислоту (плавиковую кислоту, HF), невероятно реакционную и опасную кислоту. Даже небольшие брызги этой кислоты на коже могли оказаться фатальными. Многие учёных были ранены, ослеплены, отравлены или погибли во время экспериментов.
- В начале 19 века, Андре-Мари Ампер из Франции и Хамфри Дэви из Англии в 1813 году объявили об открытии нового элемента и назвали его фтором, по предложению Ампера.
- Генри Моисан, французский химик, наконец, выделил фтор в 1886 году методом электролиза сухого фтористого калия (KHF 2) и сухой фтористоводородной кислоты, за что был удостоен Нобелевской премии в 1906 году.
Отныне фтор является жизненно важным элементом в атомной энергетике. Он используется для производства гексафторида урана, который необходим для разделения изотопов урана. Гексафторид серы — газ, используемый для изоляции мощных трансформаторов.
Хлорфторуглероды (ХФУ) когда-то использовались в аэрозолях, холодильниках, кондиционерах, упаковках для пенных продуктов и огнетушителях. Эти виды использования были запрещены с 1996 года, поскольку они способствуют истощению озонового слоя. До 2009 года ХФУ использовались в ингаляторах для борьбы с астмой, но эти типы ингаляторов также были запрещены в 2013 году.
Фтор используется во многих фторсодержащих веществах, включая растворители и высокотемпературные пластмассы, такие как тефлон (поли -тетрафторэтен, ПТФЭ). Тефлон хорошо известен своими антипригарными свойствами и используется в сковородах. Ещё фтор используется для изоляции кабелей, для ленты водопроводчика и в качестве основы водонепроницаемых ботинок и одежды.
По данным лаборатории Джефферсона, фтор добавляется к городскому водоснабжению в пропорции одна часть на миллион, для предотвращения разрушения зубов. В зубную пасту добавляется несколько фторидных соединений — также для предотвращения разрушения зубов.
Хотя все люди и животные подвергаются воздействию фтора и нуждаются в нём, элемент фтор в достаточно большой дозе чрезвычайно токсичен и опасен. Фтор может естественным образом попадать в воду, воздух и на растительность, а также животную основу в небольших количествах. Большие количества фтора встречаются в некоторых пищевых продуктах, таких как чай и моллюски.
Хотя фтор необходим для поддержания прочности наших костей и зубов, его слишком большое количество может иметь обратный эффект, вызывающий остеопороз и распад зубов, а также он может навредить почкам, нервам и мышцам.
В своей газообразной форме фтор невероятно опасен. Небольшое количество фторсодержащего газа вызывает раздражение глаз и носа, а большие количества могут быть фатальными. Фтористоводородная кислота также является фатальной, даже при небольшом попадании на кожу.
Фтор, 13-й по распространению элемент земной коры; он обычно оседает в почве и легко сочетается с песком, галькой, углём и глиной. Растения могут поглощать фтор из почвы, хотя его высокие концентрации приводят к гибели растений. Например, кукуруза и абрикос относятся к растениям, которые наиболее подвержены повреждению при воздействии повышенных концентраций фтора.
Кто знал? Занимательные факты про фтор
- Фторид натрия — это крысиный яд.
- Фтор является наиболее химически реактивным элементом на нашей планете; он может взорваться при контакте с любыми элементами, за исключением кислорода, гелия, неона и криптона.
- Фтор также является наиболее электроотрицательным элементом; он привлекает электроны легче, чем любой другой элемент.
- В среднем количество фтора в организме человека составляет три миллиграмма.
- Фтор в основном добывается в Китае, Монголии, России, Мексике и Южной Африке.
- Фтор образуется в солнечных звёздах в конце их жизни («Астрофизический журнал в письмах» 2014 год). Элемент образуется при самых высоких давлениях и температурах внутри звезды, когда она расширяется, чтобы стать красным гигантом. Когда внешние слои звезды отбрасываются, создавая планетарную туманность, фтор перемещается вместе с другими газами в межзвёздную среду, в конечном итоге формируются новые звёзды и планеты.
- Около 25% лекарств и медикаментов, в том числе для рака, центральной нервной системы и сердечно-сосудистой системы, содержат некую форму фтора.
Согласно исследованию (отчёт в журнале «Journal of Fluorine Chemistry») в активных компонентах лекарственных средств, замены углерод-водородных или углерод-кислородных связей на углерод-фторсодержащие, обычно показывают улучшение эффективности лекарственных средств, включая повышение метаболической стабильности, увеличение связывания с молекулами-мишенями и улучшение проницаемости в мембраны.
Согласно этому исследованию, новое поколение противораковых лекарств, а также фтор-зонды для доставки лекарств было протестировано против стволовых клеток рака и продемонстрировали перспективность в борьбе с раковыми клетками. Исследователи обнаружили, что препараты, которые включали фтор, были в несколько раз более активными и демонстрировали лучшую стабильность, чем традиционные противораковые лекарственные средства.
Фтор (лат. fluorum), f, химический элемент vii группы периодической системы Менделеева, относится к галогенам , атомный номер 9, атомная масса 18,998403; при нормальных условиях (0 °С; 0,1 Мн/м 2 , или 1 кгс/см 2 ) - газ бледно-жёлтого цвета с резким запахом.
Природный Ф. состоит из одного стабильного изотопа 19 f. Искусственно получены пять радиоактивных изотопов: 16 f с периодом полураспада Т 1 /2 < 1 сек , 17 f (t 1/2 = 70 сек ), 18 f (t 1/2 = 111 мин ), 20 f (t 1/2 = 11,4 сек ), 21 f (t 1 /2 = 5 сек ).
Историческая справка. Первое соединение Ф. - флюорит (плавиковый шпат) caf 2 - описано в конце 15 в. под название «флюор» (от лат. fluo - теку, по свойству cafa 2 делать жидкотекучими вязкие шлаки металлургических производств). В 1771 К. Шееле получил плавиковую кислоту. Свободный Ф. выделил А. Муассан в 1886 электролизом жидкого безводного фтористого водорода, содержащего примесь кислого фторида калия khf 3 .
Химия Ф. начала развиваться с 1930-х гг., особенно быстро - в годы 2-й мировой войны 1939 - 45 и после неё в связи с потребностями атомной промышленности и ракетной техники. Название «Ф.» (от греч. phth o ros - разрушение, гибель), предложенное А. Ампером в 1810, употребляется только в рус. языке; во многих странах принято название «флюор».
Распространение в природе. Среднее содержание Ф. в земной коре (кларк) 6,25 · 10 -2 % по массе; в кислых изверженных породах (гранитах) оно составляет 8 · 10 -2 %, в основных - 3,7 · 10 -2 %, в ультраосновных - 1 · 10 -2 %. Ф. присутствует в вулканических газах и термальных водах. Важнейшие соединения Ф. - флюорит , криолит и топаз (см. Фториды природные ). Всего известно 86 фторсодержащих минералов. Соединения Ф. находятся также в апатитах , фосфоритах и др. Ф. - важный биогенный элемент . В истории Земли источником поступления Ф. в биосферу были продукты извержения вулканов (газы и др.).
Физические и химические свойства . Газообразный Ф. имеет плотность 1,693 г/л (0°С и 0,1 Мн/м 2 , или 1 кгс/см 2 ), жидкий - 1,5127 г/см 3 (при температуре кипения); t пл - 219,61°С; t kип - 188,13°С. Молекула Ф. состоит из двух атомов (f 2); при 1000°С 50% молекул диссоциирует, энергия диссоциации около 155 ± 4 кдж/моль (37 ± 1 ккал/моль ). Ф. плохо растворим в жидком фтористом водороде; растворимость 2,5 · 10 -3 г в 100 г hf при -70°С и 0,4 · 10 -3 при -20°С; в жидком виде неограниченно растворим в жидком кислороде и озоне. Конфигурация внешних электронов атома Ф. 2 s 2 2 p 2 . В соединениях проявляет степень окисления - 1. Ковалентный радиус атома 0,72 a , ионный радиус 1,33 a . Сродство к электрону 3,62 эв , энергия ионизации (f ® f +) 17,418 эв . Высокими значениями сродства к электрону и энергии ионизации объясняется сильная электроотрицательность атома Ф., наибольшая среди всех др. элементов. Высокая реакционная способность Ф. обусловливает экзотермичность фторирования, которая, в свою очередь, определяется аномально малой величиной энергии диссоциации молекулы Ф. и большими величинами энергии связей атома Ф. с др. атомами. Прямое фторирование имеет цепной механизм и легко может перейти в горение и взрыв. Ф. реагирует со всеми элементами, кроме гелия, неона и аргона. С кислородом взаимодействует в тлеющем разряде, образуя при низких температурах фториды кислорода o 2 f 2 , o 3 f 2 и др. Реакции Ф. с др. галогенами экзотермичны, в результате образуются межгалогенные соединения . Хлор взаимодействует с Ф. при нагревании до 200-250°С, давая монофтористый хлор cif и трёхфтористый хлор clf 3 . Известен также cif 5 , получаемый фторированием clf 3 при высокой температуре и давлении 25 Мн/м 2 (250 кгс/см 2 ). Бром и йод воспламеняются в атмосфере Ф. при обычной температуре, при этом могут быть получены brf 3 , brf 5 , if 5 , if 7 . Ф. непосредственно реагирует с криптоном, ксеноном и радоном, образуя соответствующие фториды (например, xef 4 , xef 6 , krf 2). Известны также оксифториды ксенона.
Взаимодействие Ф. с серой сопровождается выделением тепла и приводит к образованию многочисленных серы фторидов . Селен и теллур образуют высшие фториды sef 6 tef 6 . Ф. с водородом реагируют с воспламенением; при этом образуется фтористый водород . Это радикальная реакция с разветвлением цепей: hf* + h 2 = hf + h 2 *; h 2 * + f 2 = hf + Н + f (где hf* и h 2 * - молекулы в колебательно-возбуждённом состоянии); реакция используется в химических лазерах. Ф. с азотом реагирует лишь в электрическом разряде. Древесный уголь при взаимодействии с Ф. воспламеняется при обычной температуре; графит реагирует с ним при сильном нагревании, при этом возможно образование твёрдого фтористого графита (cf) x или газообразных перфторуглеродов cf 4 , c 2 f 6 и др. С бором, кремнием, фосфором, мышьяком Ф. взаимодействует на холоду, образуя соответствующие фториды. Ф. энергично соединяется с большинством металлов; щелочные и щёлочноземельные металлы воспламеняются в атмосфере Ф. на холоду, bi, sn, ti, mo, w - при незначительном нагревании, hg, pb, u, v реагируют с Ф. при комнатной температуре, pt - при температуре темно-красного каления. При взаимодействии металлов с Ф. образуются, как правило, высшие фториды, например uf 6 , mof 6 , hgf 2 . Некоторые металлы (fe, cu, al, ni, mg, zn) реагируют с Ф. с образованием защитной плёнки фторидов, препятствующей дальнейшей реакции.
При взаимодействии Ф. с окислами металлов на холоду образуются фториды металлов и кислород; возможно также образование оксифторидов металлов (например, moo 2 f 2). Окислы неметаллов либо присоединяют Ф., например so 2 + f 2 = so 2 f 2 , либо кислород в них замещается на Ф., например sio 2 + 2f 2 = sif 4 + o 2 . Стекло очень медленно реагирует с Ф.; в присутствии воды реакция идёт быстро. Вода взаимодействует с Ф.: 2h 2 o + 2f 2 = 4hf + o 2 ; при этом образуется также of 2 и перекись водорода h 2 o 2 . Окислы азота no и no 2 легко присоединяют Ф. с образованием соответственно фтористого нитрозила fno и фтористого нитрила fno 2 . Окись углерода присоединяет Ф. при нагревании с образованием фтористого карбонила: co + f 2 = cof 2 .
Гидроокиси металлов реагируют с Ф., образуя фторид металла и кислород, например 2ba(oh) 2 + 2f 2 = 2baf 2 + 2h 2 o + o 2 . Водные растворы naoh и koh реагируют с Ф. при 0°С с образованием of 2 .
Галогениды металлов или неметаллов взаимодействуют с Ф. на холоду, причём Ф. замещает все галогены, Легко фторируются сульфиды, нитриды и карбиды. Гидриды металлов образуют с Ф. на холоду фторид металла и hf; аммиак (в парах) - n 2 и hf. Ф. замещает водород в кислотах или металлы в их солях, например hno 3 (или nano 3) + f 2 ® fno 3 + hf (или naf); в более жёстких условиях Ф. вытесняет кислород из этих соединений, образуя сульфурилфторид, например na 2 so 4 + 2f 2 = 2naf + so 2 f 2 + o 2 . Карбонаты щелочных и щёлочноземельных металлов реагируют с Ф. при обычной температуре; при этом получаются соответствующий фторид, co 2 и o 2 .
Ф. энергично реагирует с органическими веществами.
Получение. Источником для производства Ф. служит фтористый водород, получающийся в основном либо при действии серной кислоты h 2 so 4 на флюорит caf 2 , либо при переработке апатитов и фосфоритов. Производство Ф. осуществляется электролизом расплава кислого фторида калия kf · (1,8-2,0)hf, который образуется при насыщении расплава kf · hf фтористым водородом до содержания 40-41% hf. Материалом для электролизёра обычно служит сталь; электроды - угольный анод и стальной катод. Электролиз ведётся при 95-100°С и напряжении 9-11 в ; выход Ф. по току достигает 90-95%. Получающийся Ф. содержит до 5% hf, который удаляется вымораживанием с последующим поглощением фторидом натрия. Ф. хранят в газообразном состоянии (под давлением) и в жидком виде (при охлаждении жидким азотом) в аппаратах из никеля и сплавов на его основе (монель-металл ), из меди, алюминия и его сплавов, латуни, нержавеющей стали.
Применение. Газообразный Ф. служит для фторирования uf 4 , в uf 6 , применяемого для изотопов разделения урана, а также для получения трёхфтористого хлора clf 3 (фторирующий агент), шестифтористой серы sf 6 (газообразный изолятор в электротехнической промышленности), фторидов металлов (например, w и v). Жидкий Ф. - окислитель ракетных топлив.
Широкое применение получили многочисленные соединения Ф. - фтористый водород , алюминия фторид , кремнефториды , фторсульфоновая кислота (растворитель, катализатор, реагент для получения органических соединений, содержащих группу - so 2 f), bf 3 (катализатор), фторорганические соединения и др.
Техника безопасности . Ф. токсичен, предельно допустимая концентрация его в воздухе примерно 2 · 10 -4 мг/л , а предельно допустимая концентрация при экспозиции не более 1 ч составляет 1,5 · 10 -3 мг/л .
А. В. Панкратов.
Фтор в организме. Ф. постоянно входит в состав животных и растительных тканей; микроэлемент. В виде неорганических соединений содержится главным образом в костях животных и человека - 100-300 мг/кг ; особенно много Ф. в зубах. Кости морских животных богаче Ф. по сравнению с костями наземных. Поступает в организм животных и человека преимущественно с питьевой водой, оптимальное содержание Ф. в которой 1-1,5 мг/л . При недостатке Ф. у человека развивается кариес зубов , при повышенном поступлении - флюороз . Высокие концентрации ионов Ф. опасны ввиду их способности к ингибированию ряда ферментативных реакций, а также к связыванию важных в биологическом отношении элементов (Р, ca, mg и др.), нарушающему их баланс в организме. Органические производные Ф. обнаружены только в некоторых растениях (например, в южноафриканском dichapetalum cymosum). Основные из них - производные фторуксусной кислоты, токсичные как для др. растений, так и для животных. Биологическая роль Ф. изучена недостаточно. Установлена связь обмена Ф. с образованием костной ткани скелета и особенно зубов. Необходимость Ф. для растений не доказана.
В. Р. Полищук.
Отравления Ф. возможны у работающих в химической промышленности, при синтезе фторсодержащих соединений и производстве фосфорных удобрений. Ф. раздражает дыхательные пути, вызывает ожоги кожи. При остром отравлении возникают раздражение слизистых оболочек гортани и бронхов, глаз, слюнотечение, носовые кровотечения; в тяжёлых случаях - отёк лёгких, поражение центрльной нервной системы и др.; при хроническом - конъюнктивит, бронхит, пневмония, пневмосклероз, флюороз. Характерно поражение кожи типа экземы. Первая помощь: промывание глаз водой, при ожогах кожи - орошение 70%-ным спиртом; при ингаляционном отравлении - вдыхание кислорода. Профилактика: соблюдение правил техники безопасности, ношение специальной одежды, регулярные медицинские осмотры, включение в пищевой рацион кальция, витаминов. Препараты, содержащие Ф., применяют в медицинской практике в качестве противоопухолевых (5-фторурацил, фторафур, фторбензотэф), нейролептических (трифлуперидол, или триседил, фторфеназин, трифтазин и др.), антидепрессивных (фторацизин), наркотических (фторотан) и др. средств.
Лит.: Рысс И. Г., Химия фтора и его неорганических соединений, М., 1956; Фтор и его соединения, пер. с англ., т. 1-2, М., 1953-56; Профессиональные болезни, 3 изд., М., 1973.
Скачать реферат
(первый электрон)
(по Полингу)
| F | 9 |
| 18,9984 | |
| 2s 2 2p 5 | |
| Фтор | |
Химические свойства
Самый активный неметалл, бурно взаимодействует почти со всеми веществами (редкие исключения — фторопласты), и с большинством из них — с горением и взрывом. Контакт фтора с водородом приводит к воспламенению и взрыву даже при очень низких температурах (до −252°C). В атмосфере фтора горят даже вода и платина :урана для ядерной промышленности.
трёхфтористого хлора ClF 3 — фторирующий агент и мощный окислитель ракетного топлива
шестифтористой серы SF 6 — газообразный изолятор в электротехнической промышленности
фторидов металлов (например, W и V), которые обладают некоторыми полезными свойствами
фреонов — хороших хладагентов
тефлонов — химически инертных полимеров
гексафтороалюмината натрия — для последующего получения алюминия электролизом
различных соединений фтора
Ракетная техника
Соединения фтора широко применяются в ракетной технике как окислитель ракетного топлива.Применение в медицине
Соединения фтора широко применяются в медицине как кровезаменители.
Биологическая и физиологическая роль
Фтор является жизненно необходимым для организма элементом. В организме человека фтор, в основном, содержится в эмали зубов в составе фторапатита — Ca 5 F(PO 4) 3 . При недостаточном (менее 0,5 мг/литр питьевой воды) или избыточном (более 1 мг/литр) потреблении фтора организмом могут развиваться заболевания зубов: кариеса и флюорозу (крапчатости эмали) и остеосаркомы, соответственно.
Для профилактики кариеса рекомендуется использовать зубные пасты с добавками фтора или употреблять фторированную воду (до концентрации 1 мг/л), или применять местные аппликации 1-2 % раствором фторида натрия или фторида олова. Такие действия могут сократить вероятность появления кариеса на 30-50 %.
Предельно допустимая концентрация связанного фторав воздухе промышленных помещениях равен 0,0005 мг/литр.
Дополнительная информация
Фтор, Fluorum, F(9)
Фтор (Fluorine, франц. и нем. Fluor) получен в свободном состоянии в 1886 г., но его соединения известны давно и широко применялись в металлургии и производстве стекла. Первые упоминания о флюорите (СаР,) под названием плавиковый шпат (Fliisspat) относятся к XVI в. В одном из сочинений, приписываемых легендарному Василию Валентину, упоминаются окрашенные в различные цвета камни — флюссе (Fliisse от лат. fluere — течь, литься), которые применялись в качестве плавней при выплавке металлов. Об этом же пишут Агрикола и Либавиус. Последний вводит особые названия для этого плавня — плавиковый шпат (Flusspat) и минеральный плавик. Многие авторы химико-технических сочинений XVII и XVIII вв. описывают разные виды плавикого шпата. В России эти камни именовались плавик, спалт, спат; Ломоносов относил эти камни к разряду селенитов и называл шпатом или флусом (флус хрустальный). Русские мастера, а также собиратели коллекций минералов (например, в XVIII в. князь П. Ф. Голицын) знали, что некоторые виды шпатов при нагревании (например, в горячей воде) светятся в темноте. Впрочем, еще Лейбниц в своей истории фосфора (1710) упоминает в связи с этим о термофосфоре (Thermophosphorus).
По-видимому, химики и химики-ремесленники познакомились с плавиковой кислотой не позднее XVII в. В 1670 г. нюрнбергский ремесленник Шванхард использовал плавиковый шпат в смеси с серной кислотой для вытравливания узоров на стеклянных бокалах. Однако в то время природа плавикового шпата и плавиковой кислоты была совершенно неизвестна. Полагали, например, что протравливающее действие в процессе Шванхарда оказывает кремневая кислота. Это ошибочное мнение устранил Шееле, доказав, что при взаимодействии плавикового шпата с серной кислотой кремневая кислота получается в результате разъедания стеклянной реторты образующейся плавиковой кислотой. Кроме того, Шееле установил (1771), что плавиковый шпат представляет собой соединение известковой земли с особой кислотой, которая получила название «Шведская кислота».
Лавуазье признал радикал плавиковой кислоты (radical fluorique) простым телом и включил его в свою таблицу простых тел. В более или менее чистом виде плавиковая кислота была получена в 1809 r. Гей-Люссаком и Тенаром путем перегонки плавикового шпата с серной кислотой в свинцовой или серебряной реторте. При этой операции оба исследователя получили отравление. Истинную природу плавиковой кислоты установил в 1810 г. Ампер. Он отверг мнение Лавуазье о том, что в плавиковой кислоте должен содержаться кислород, и доказал аналогию этой кислоты с хлористоводородной кислотой. О своих выводах Ампер сообщил Дэви, который незадолго до этого установил элементарную природу хлора. Дэви полностью согласился с доводами Ампера и затратил немало усилий на получение свободного фтора электролизом плавиковой кислоты и другими путями. Принимая во внимание сильное разъедающее действие плавиковой кислоты на стекло, а также на растительные и животные ткани, Ампер предложил назвать элемент, содержащийся в ней, фтором (греч.- разрушение, гибель, мор, чума и т. д.). Однако Дэви не принял этого названия и предложил другое — флюорин (Fluorine) по аналогии с тогдашним названием хлора — хлорин (Chlorine), оба названия до сих пор употребляются в английском языке. В русском языке сохранилось название, данное Ампером.
Многочисленные попытки выделить свободный фтор в XIX в. не привели к успешным результатам. Лишь в 1886 г. Муассану удалось сделать это и получить свободный фтор в виде газа желто-зеленого цвета. Так как фтор является необычайно агрессивным газом, Муассану пришлось преодолеть множество затруднений, прежде чем он нашел материал, пригодный для аппаратуры в опытах со фтором. U-образная трубка для электролиза фтористо- водородной кислоты при 55°С (охлаждаемая жидким хлористым метилом) была сделана из платины с пробками из плавикового шпата. После того как были исследованы химические и физические свойства свободного фтора, он нашел широкое применение. Сейчас фтор — один из важнейших компонентов синтеза фторорганических веществ широкого ассортимента. В русской литературе начала XIX в. фтор именовался по-разному: основание плавиковой кислоты, флуорин (Двигубский,1824), плавиковость (Иовский), флюор (Щеглов, 1830), флуор, плавик, плавикотвор. Гесс с 1831 г. ввел в употребление название фтор.
