Фтор – це
Фтор/Fluorum (F), 9
3,98 (шкала Полінга)
(при −188,14 °C, ж.) 1,108 г/см³
a=5,50 b=3,28 c=7,28 β=90,0 Å
(300 K) 0,028 Вт/(м·К)
Фтор— елемент 17 групи періодичної таблиці хімічних елементів (за застарілою класифікацією — елемент головної підгрупи VII групи), другого періоду, з атомним номером 9 [3] . Позначається символомF(лат.Fluorum). Фтор - надзвичайно хімічно активний неметал і найсильніший окислювач, є найлегшим елементом групи галогенів. Проста речовинафтор(CAS-номер: 7782-41-4) за нормальних умов - двоатомний газ (формула F2) блідо-жовтого кольору з різким запахом, що нагадує озон або хлор.
Зміст
Перше з'єднання фтору - флюорит (плавиковий шпат) CaF2 - описано наприкінці XV століття під назвою "флюор". У 1771 Карл Шееле отримав плавикову кислоту.
Як один з атомів плавикової кислоти елемент фтор був передбачений в 1810, а виділений у вільному вигляді лише 76 років через Анрі Муассаном в 1886 електролізом рідкого безводного фтористого водню, що містить домішка кислого фториду калію KHF2.
походження назви
Назва «фтор» (від грец. φθόρος — руйнація), запропонована Андре Ампером у 1810 році, вживається в українській та деяких інших мовах; у багатьох країнах прийняті назви, похідні від латинського «fluorum» (яке походить, у свою чергу, відfluere— «текти», за якістю сполуки фтору, флюориту (CaF2), знижувати температуру плавлення руди та збільшувати плинність розплаву).
Поширення у природі
Зміст фтору в атомних відсотках у природі показано у таблиці:
У природі значні скупчення фтору містяться переважно у мінералі флюориті (CaF2),містить за масою 51,2% Ca і 48,8% F. Кларк у земній корі 650 г/т.
Відносно багаті на фтор сочевиця і цибуля.
Вмістом у ґрунті фтор зобов'язаний вулканічним газам, за рахунок того, що до їх складу зазвичай входить велика кількість фтороводню.
Ізотопний склад
Фтор є моноізотопним елементом, так як у природі існує тільки один стабільний ізотоп фтору 19 F. Відомі ще 17 радіоактивних ізотопів фтору з масовим числом від 14 до 31 і один ядерний ізомер - 18 F m . Найбільш довгоживучим з радіоактивних ізотопів фтору є 18 F з періодом напіврозпаду 109,771 хвилини, важливе джерело позитронів, що використовується в позитрон-емісійної томографії.
Ядерні властивості ізотопів фтору
Ядра ізотопу 19 F мають напівцілий спин, тому можливе застосування цих ядер для дослідження ЯМР молекул. Спектри ЯМР-19 F є досить характерними для фторорганічних сполук.
Електронна будова
Електронна конфігурація атома фтору наступна: 1s 2 2s 2 2p 5 . Атоми фтору в сполуках можуть виявляти ступінь окислення, що дорівнює −1. Позитивні ступені окислення в з'єднаннях не реалізуються, оскільки фтор є електронегативним елементом.
Квантовохімічний терм атома фтору - 2 P3/2
Будова молекули
З погляду теорії молекулярних орбіталей, будову двоатомної молекули фтору можна охарактеризувати наступною діаграмою. У молекулі присутні 4 зв'язувальні орбіталі і 3 розпушують. Порядок зв'язку у молекулі дорівнює 1.
Кристалічна решітка
Фтор утворює дві кристалічні модифікації, стабільні при атмосферному тиску:
- α-фтор - існує при температурі менше 45,6 K, кристалічна решітка моноклінна,просторова групаC2/c, параметриa= 0,550 нм,b= 0,328 нм,c= 0,728 нм, β = 102,17 °, Z = 4 [5] [6] .
- β-фтор - існує в інтервалі температур 45,6 ÷ 53,53 K, кристалічні грати кубічні, параметриa= 0,667 нм, Z = 8.
Промисловий спосіб отримання фтору включає видобуток та збагачення флюоритових руд, сірчанокислотне розкладання їх концентрату з утворенням безводного HF та його електролітичне розкладання.
Для лабораторного одержання фтору використовують розкладання деяких з'єднань, але вони не зустрічаються в природі в достатній кількості і їх отримують за допомогою вільного фтору.
Лабораторний метод
- У лабораторних умовах фтор можна отримувати за допомогою наведеної установки. У мідний посуд 1, заповнений розплавом KF·3HF поміщають мідний посуд 2, що має отвори в дні. У посудину 2 поміщають товстий нікелевий анод. Катод поміщається в посудину 1. Таким чином, в процесі електролізу газоподібний фтор виділяється з трубки 3, а водень з трубки 4. Важливою вимогою є забезпечення герметичності системи, для цього використовують корки з фториду кальцію зі змащенням з оксиду свинцю (II) і гліцерину.
- У 1986 році, під час підготовки до конференції з приводу святкування 100-річчя відкриття фтору, Карл Крісте відкрив спосіб чисто хімічного одержання фтору з використанням реакції у фтороводородному розчині K2MnF6 та SbF5 при 150 °C [7] :
Також для лабораторного одержання фтору можна використовувати нагрів фториду кобальту (III) до 300 °С, розкладанняфторидів срібла (занадто дорого) та деякі інші способи.
Промисловий метод
Промислове виробництво фтору здійснюється електролізом розплаву кислого фториду калію KF·3HF (часто з додаваннями фториду літію), який утворюється при насиченні розплаву KF фтористим воднем до 40-41% HF. Процес електролізу проводять при температурах близько 100 °C у сталевих електролізерах зі сталевим катодом і вугільним анодом.
Фізичні властивості
Блідо-жовтий газ, у малих концентраціях запах нагадує одночасно озон та хлор, дуже агресивний та отруйний.
Фтор має аномально низьку температуру кипіння (плавлення). Це з тим, що фтор немає d-подуровня і здатний утворювати полуторные зв'язку, на відміну інших галогенів (кратність зв'язку інших галогенах приблизно 1,1) [8] .
Хімічні властивості
Найактивніший неметал, бурхливо взаємодіє майже з усіма речовинами, крім, зрозуміло, фторидів у вищих ступенях окислення і рідкісних винятків - фторопластів, і з більшістю з них - з горінням і вибухом. До фтору при кімнатній температурі стійкі деякі метали за рахунок утворення щільної плівки фториду, що гальмує реакцію з фтором Al, Mg, Cu, Ni. Контакт фтору з воднем призводить до займання та вибуху навіть при дуже низьких температурах (до -252°C). В атмосфері фтору горять навіть вода та платина:
До реакцій, у яких фтор формально є відновником, відносяться реакції розкладання вищих фторидів, наприклад:
Фтор також може окислювати в електричному розряді кисень, утворюючи фторид кисню OF2 і діоксидифторид O2F2.
У всіх сполуках фтор виявляє ступінь окиснення -1. Щоб фтор виявляв позитивний рівень окислення, потрібно створенняексимерних молекул чи інші екстремальні умови. Це вимагає штучної іонізації атомів фтору [9].
Фтор зберігають у газоподібному стані (під тиском) та в рідкому вигляді (при охолодженні рідким азотом) в апаратах з нікелю та сплавів на його основі (монель-метал), з міді, алюмінію та його сплавів, латуні, нержавіючої сталі (це можливо тому , що ці метали та сплави покриваються непереборною для фтору плівкою фторидів [10] ).
Застосування
Застосування у хімії
Газоподібний фтор використовується для отримання:
- гексафториду урану UF6 з UF4, що застосовується для поділу ізотопів урану для ядерної промисловості.
- трифтористого хлору ClF3 - фторуючий агент і потужний окислювач ракетного палива
- шестифтористої сірки SF6 - газоподібний ізолятор в електротехнічній промисловості.
- фторидів металів (наприклад, W і V), які мають деякі корисні властивості
- фреонів - хороших холодоагентів
- тефлонів - хімічно інертних полімерів
- гексафтороалюмінату натрію - для подальшого отримання алюмінію електролізом
- різних сполук фтору
Ракетна техніка
З'єднання фтору та сам фтор застосовуються в ракетній техніці як окислювачі ракетного палива.
Застосування у медицині
Фторовані вуглеводні (напр. перфтордекалін) застосовують у медицині як кровозамінники. Існує безліч ліків, що містять фтор у структурі (фторотан, фторурацил та ін.).
Біологічна та фізіологічна роль
Фтор є життєво необхідним організму елементом. У людини фтор, переважно, міститься в емалі зубів у складі фторапатиту — Ca5F(PO4)3. При недостатньому (менше 0,5 мг/літр питної води) або надмірному(більше 1 мг/літр) споживанні фтору організмом можуть розвиватися захворювання зубів: карієс і флюороз (крапчастість емалі) та остеосаркому, відповідно [11] .
Для профілактики карієсу рекомендується використовувати зубні пасти з добавками фторидів (натрію та/або олова) або вживати фторовану воду (до концентрації 1 мг/л) або застосовувати місцеві аплікації 1-2 % розчином фториду натрію або фториду олова. Такі дії можуть скоротити ймовірність появи карієсу на 30-50% [12] .
Гранично допустима концентрація зв'язаного фтору [13] у повітрі промислових приміщеннях дорівнює 0,0005 мг/літр повітря.
- Фториди
- З'єднання фтору в ракетній техніці
- З'єднання фтору в медицині
- Категорія:З'єднання фтору
Література
- Рис І. Г. Хімія фтору та його неорганічних сполук. М. Держхіміздат, 1966 р. - 718 с.
- Некрасов Б. В. Основи загальної хімії. (Видання третє, том 1) М. Хімія, 1973 - 656 с.
- L. Pauling, I. Keaveny, and A.B. Robinson, J. Solid State Chem., 1970, 2, p. 225. англ. — Докладніше про кристалічну структуру фтору
Примітки
- Фтор на Webelements
- Фтор у Популярній бібліотеці хімічних елементів
- Інформація про Перфторан
- Кровезамінник Перфторан// Вісник РАН, 1997, том 67, N 11, с. 998-1013
- Фтор
Wikimedia Foundation. 2010 .
Дивитись що таке "Фтор" в інших словниках:
фтор — фтор, а … український орфографічний словник
фтор — фтор/ … Морфемно-орфографічний словник
фтор - а; м. [від грец. phthoros загибель, руйнування] Хімічний елемент (F), світло-жовтий газ з їдким запахом. Додавати до питної води ф. * * * фтор (лат. Fluorum),хімічний елемент VII групи періодичної системи відноситься до галогенів. Вільний… … Енциклопедичний словник
ФТОР - (лат. Fluorum) F, хімічний елемент VII групи періодичної системи Менделєєва, атомний номер 9, атомна маса 18,998403, відноситься до галогенів. Блідо жовтий газ з різким запахом, tпл ?219,699 .С, tкіп ?188,200 .С, щільність 1,70 г/см³.… … Великий Енциклопедичний словник
Фтор - F (від грец. phthoros загибель, руйнування, лат. Fluorum * a. fluorine; н. Fluor; ф. fluor; і. fluor), хім. елемент VII групи періодич. системи Mенделєєва, відноситься до галогенів, ат. н. 9, ат. м. 18,998403. B природі 1 стабільний ізотоп 19F … Геологічна енциклопедія
ФТОР - (Fluorum), F, хімічний елемент VII групи періодичної системи, атомний номер 9, атомна маса 18,9984; відноситься до галогенів; газ, tкіп 188,2 шC. Фтор використовують у виробництві урану, хладонів, медичних препаратів та інших, а також у сучасній енциклопедії.
Фтор - (Fluorum), F, хімічний елемент VII групи періодичної системи, атомний номер 9, атомна маса 18,9984; відноситься до галогенів; газ, tкіп 188,2°C. Фтор використовують у виробництві урану, хладонів, медичних препаратів та інших, а також у… … Ілюстрований енциклопедичний словник
ФТОР — (символ F), газоподібний токсичний елемент групи ГАЛОГЕНІВ (елементи VII групи періодичної таблиці), вперше виділений у 1886 р. Його основними джерелами є флюорит та кріоліт. Це блідо-жовта речовина, одержуємо в результаті ... Науково-технічний енциклопедичний словник
ФТОР - ФТОР, фтору, чоловік. (грец. phthoros загибель) (хім.). Хімічний елемент, безбарвний газ із їдким запахом. Тлумачний словник Ушакова. Д.М. Ушаків. 1935 1940 …Тлумачний словник Ушакова
ФТОР - ФТОР, а, чоловік. Хімічний елемент, отруйний безбарвний газ із їдким запахом. дод. фтористий, а, ое. Тлумачний словник Ожегова. С.І. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Тлумачний словник Ожегова
ФТОР - ФТОР, див. флюор. Тлумачний словник Даля. В.І. Даль. 1863 1866 … Тлумачний словник Даля