Фтор

(далее Ф)(лат. Fluorum), , элемент группы периодической системы относится к галогенам, номер 9, масса 18,998403; при нормальных условиях (0 °С; 0,1 Мн/м2, или 1 кгс/см2) — газ бледно-желтого цвета с резким запахом.   Природный Ф состоит из одного стабильного изотопа 19. Искусственно получены пять радиоактивных изотопов: 16 с периодом полураспада Т1/2 < 1 сек, 17 (T1/2 = 70 сек), 18 (T1/2 = 111 мин), 20 (T1/2 = 11,4 сек), 21 (T1/2 = 5 сек).   Историческая справка. Первое соединение Ф — флюорит (плавиковый шпат) 2 — описано в конце 15 в. под название "флюор" (от лат. fluo — теку, по свойству CaFa2 делать жидкотекучими вязкие шлаки металлургических производств). В 1771 К. Шееле получил плавиковую кислоту. Свободный Ф выделил А. Муассан в 1886 электролизом жидкого безводного содержащего примесь кислого 3.   Ф начала развиваться с 1930-х гг., особенно быстро — в годы 2-й мировой войны 1939 — 45 и после нее в связи с потребностями промышленности и ракетной техники. Название "Ф (от греч. phthóros — 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 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 свойства. Газообразный Ф имеет плотность 1,693 г/л (0°С и 0,1 Мн/м2, или 1 кгс/см2), жидкий — 1,5127 г/см3 (при температуре кипения); tпл — 219,61°С; tkип — 188,13°С. Молекула Ф состоит из двух (2); при 1000°С 50% молекул диссоциирует, энергия диссоциации около 155 ± 4 кдж/моль (37 ± 1 ккал/моль). Ф плохо растворим в жидком растворимость 2,5·10-3 г в 100 г при —70°С и 0,4·10-3 при —20°С; в жидком виде неограниченно растворим в жидком и озоне. Конфигурация внешних электронов Ф 2s22p2. В соединениях проявляет степень окисления — 1. Ковалентный радиус 0,72Å, ионный радиус 1,33Å. Сродство к электрону 3,62 эв, энергия ионизации ( ® +) 17,418 эв. Высокими значениями сродства к электрону и энергии ионизации объясняется сильная электроотрицательность Ф наибольшая среди всех др. элементов. Высокая реакционная способность Ф обусловливает экзотермичность которая, в свою очередь, определяется аномально малой величиной энергии диссоциации молекулы Ф и большими величинами энергии связей Ф с др. Прямое имеет цепной механизм и легко может перейти в горение и взрыв. Ф реагирует со всеми элементами, кроме и С взаимодействует в тлеющем разряде, образуя при низких температурах фториды кислорода 22, 32 и др. Реакции Ф с др. галогенами экзотермичны, в результате образуются межгалогенные соединения. взаимодействует с Ф при нагревании до 200—250°С, давая монофтористый и трехфтористый 3. Известен также 5, получаемый 3 при высокой температуре и давлении 25 Мн/м2 (250 кгс/см2). и воспламеняются в атмосфере Ф при обычной температуре, при этом могут быть получены 3, 5, 5, 7. Ф непосредственно реагирует с криптоном, и образуя соответствующие (например, 4, 6, 2). Известны также оксифториды   Взаимодействие Ф с серой сопровождается выделением тепла и приводит к образованию многочисленных серы фторидов. и образуют высшие 6 6. Ф с реагируют с воспламенением; при этом образуется фтористый водород. Это радикальная реакция с разветвлением цепей: * + 2 = + 2*; 2* + 2 = + Н + (где * и 2* — молекулы в колебательно-возбужденном состоянии); реакция используется в лазерах. Ф с реагирует лишь в электрическом разряде (см. Фториды азота). Древесный при взаимодействии с Ф воспламеняется при обычной температуре; графит реагирует с ним при сильном нагревании, при этом возможно образование твердого графита ()x или газообразных перфторуглеродов 4, 26 и др. С бором, Ф взаимодействует на холоду, образуя соответствующие Ф энергично соединяется с большинством металлов; щелочные и щелочноземельные металлы воспламеняются в атмосфере Ф на холоду, , , , , — при незначительном нагревании, , , , реагируют с Ф при комнатной температуре, — при температуре темно-красного каления. При взаимодействии металлов с Ф образуются, как правило, высшие например 6, 6, 2. Некоторые металлы (, , , , , ) реагируют с Ф с образованием защитной пленки препятствующей дальнейшей реакции.   При взаимодействии Ф с окислами металлов на холоду образуются металлов и возможно также образование оксифторидов металлов (например, 22). Окислы неметаллов либо присоединяют Ф например 2 + 2 = 22, либо в них замещается на Ф например 2 + 22 = 4 + 2. Стекло очень медленно реагирует с Ф в присутствии воды реакция идет быстро. Вода взаимодействует с Ф 22 + 22 = 4 + 2; при этом образуется также 2 и перекись 22. Окислы и 2 легко присоединяют Ф с образованием соответственно нитрозила и нитрила 2. Окись присоединяет Ф при нагревании с образованием карбонила: + 2 = 2.   Гидроокиси металлов реагируют с Ф образуя металла и например 2()2 + 22 = 22 + 22 + 2. Водные растворы и реагируют с Ф при 0°С с образованием 2.   Галогениды металлов или неметаллов взаимодействуют с Ф на холоду, причем Ф замещает все галогены, Легко сульфиды, нитриды и карбиды. Гидриды металлов образуют с Ф на холоду металла и ; аммиак (в парах) — 2 и . Ф замещает в кислотах или металлы в их солях, например 3 (или 3) + 2 ® 3 + (или ); в более жестких условиях Ф вытесняет из этих соединений, образуя сульфурилфторид, например 24 + 22 = 2 + 22 + 2. Карбонаты щелочных и щелочноземельных металлов реагируют с Ф при обычной температуре; при этом получаются соответствующий 2 и 2.   Ф энергично реагирует с органическими веществами (см. Фторорганические соединения).   Получение. Источником для производства Ф служит получающийся в основном либо при действии серной кислоты 24 на флюорит 2, либо при переработке апатитов и Производство Ф осуществляется электролизом расплава кислого ·(1,8—2,0), который образуется при насыщении расплава · до содержания 40—41% . Материалом для электролизера обычно служит сталь; электроды — анод и стальной катод. Электролиз ведется при 95—100°С и напряжении 9—11 в; выход Ф по току достигает 90—95%. Получающийся Ф содержит до 5% , который удаляется вымораживанием с последующим поглощением Ф хранят в газообразном состоянии (под давлением) и в жидком виде (при охлаждении жидким в аппаратах из и сплавов на его основе (монель-металл), из меди, и его сплавов, латуни, нержавеющей стали.   Применение. Газообразный Ф служит для 4, в 6, применяемого для изотопов разделения а также для получения трехфтористого 3 ( агент), шестифтористой серы 6 (газообразный изолятор в электротехнической промышленности), металлов (например, и ). Жидкий Ф — окислитель ракетных топлив.   Широкое применение получили многочисленные соединения Ф — фтористый водород, алюминия фторид, кремнефториды, кислота (растворитель, катализатор, реагент для получения органических соединений, содержащих группу — 2), 3 (катализатор), 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.   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, , и др.), нарушающему их баланс в организме. Органические производные Ф обнаружены только в некоторых растениях (например, в южноафриканском Dichapetalum cymosum). Основные из них — производные 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 промышленности, при синтезе соединений и производстве удобрений. Ф раздражает дыхательные пути, вызывает ожоги кожи. При остром отравлении возникают раздражение слизистых оболочек гортани и бронхов, глаз, слюнотечение, носовые кровотечения; в тяжелых случаях — отек легких, 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 Профилактика: соблюдение правил техники безопасности, ношение специальной одежды, регулярные медицинские осмотры, включение в пищевой рацион витаминов. Препараты, содержащие Ф применяют в медицинской практике в качестве противоопухолевых (5- нейролептических (трифлуперидол, или триседил, трифтазин и др.), антидепрессивных ( наркотических ( и др. средств.   Лит.: Рысс И. Г., и его неорганических соединений, М., 1956; и его соединения, пер. с англ., т. 1—2, М., 1953—56; Профессиональные болезни, 3 изд., М., 1973.