ФТОР

ФТОР (лат. Fluorum), F, химический элемент VII группы периодической системы Менделеева, относится к галогенам, ат. н. 9, ат. м. 18,998403; при нормальных условиях (О "С; 0,1 Мн/м2, или 1 кгс/см²) - газ бледно-жёлтого цвета с резким запахом.

Природный Ф. состоит из одного стабильного изотопа ¹⁹F. Искусственно полV-

Историческая справка. Первое соединение Ф.-флюорит (плавиковый шпат) CaF₂-описано в кон. 15 в. под назв. "флюор" (от лат. fluo - теку, по свойству CaF₂ 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 КНР.

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 пром-сти и ракетной техники. Назв. "Ф." (от греч. phthoros - разрушение, гибель), предложенное А. Ампером в 1810, употребляется только в рус. языке; во мн. странах принято назв.

"флюор".

Распространение в приро-де. 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 (О °С и 0,1 Ми/л², или 1 кгс/см²), жидкий - 1,5127 г/см³ (при темп-ре кипения); tпл-219,61 °С; tкип -188,13 °С. Молекула Ф. состоит из двух атомов (F₂); при 1000 °С 50% молекул диссоциирует, энергия диссоциации ок. 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 г при -20 °С; в жидком виде неограниченно растворим в жидком кислороде и озоне. Конфигурация внеш. электронов атома Ф. 2s²2p^s. В соединениях проявляет степень окисления-1. Ковалентный радиус атома 0,72А, ионный радиус 1,ЗЗА. Сродство к электрону 3,62 эв, энергия ионизации (F -" F+) 17,418эв. Высокими значениями сродства к электрону и энергии ионизации объясняется сильная электроотрицательность атома Ф., наибольшая среди всех др. элементов. Высокая реакционная способность Ф. обусловливает экзотермич-ность фторирования, к-рая, 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 темп-pax фториды кислорода O₂F₂, O₃F₂ 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 C1F и трёхфтористый хлор C1F₃. Известен также C1F₅, получаемый фторированием C1F₃ при высокой темп-ре и давлении 25 Мн/м2 (250 кгс/см2). Бром и иод воспламеняются в атмосфере Ф. при обычной темп-ре, при этом могут быть получены BrF₃, BrF₅, IF3, IF2. Ф. непосредственно реагирует с криптоном, ксеноном и радоном, образуя соответствующие фториды (напр., XeF4, XeF₆, KrF₂). Известны также оксифториды ксенона.

Взаимодействие Ф. с серой сопровождается выделением тепла и приводит к образованию многочисленных серы фторидов. Селен и теллур образуют высшие фториды SeFe и TeFe. Ф. с водородом реагируют с воспламенением; при этом образуется фтористый водород. Это радикальная реакция с разветвлением цепей: HF* + Н₂ = HF + Н₂"; Н₂* + F₂ = HF + Н + F (где HF* и Н₂* - молекулы в колебательно-возбуждённом состоянии); реакция используется в хим. лазерах. Ф. с азотом реагирует лишь в электрическом разряде (см. Фториды азота). Древесный уголь при взаимодействии с Ф. воспламеняется при обычной темп-ре; графит реагирует с ним при сильном нагревании, при этом возможно образование твёрдого фтористого графита (CF)x или газообразных перфтор-углеродов CFi, C₂F_e и др. С бором, кремнием, фосфором, мышьяком Ф.

взаимодействует на холоду, образуя соответствующие фториды.

Ф. энергично соединяется с большинством металлов; щелочные и щёлочно земельные металлы воспламеняются в атмосфере Ф. на холоду, Bi, Sn, Ti, Mo, W - при незначит. нагревании. Hg, Pb, U, V реагируют с Ф. при комнатной темп-ре, Pt - при темп-ре тёмнокрасного каления. При взаимодействии металлов с Ф. образуются, как правило, высшие фториды, напр. UFe, MoFe, HgF₂. Нек-рые металлы (Fe, Си, 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 окси фторидов металлов (например, MoO₂F₂). Окислы неметаллов либо присоединяют Ф., напр. SO₂ + F₂ = SO₂F₂, либо кислород в них замещается на Ф., напр. SiO₂ + + 2F₂ = Sip4 + О₂. Стекло очень медленно реагирует с Ф.; в присутствии воды реакция идёт быстро. Вода взаимодействует с Ф.: 2Н₂О + 2F₂ = 4HF + О₂; при этом образуется также OF₂ и перекись водорода Н₂О₂. Окислы азота NO и NO₂ легко присоединяют Ф. с образованием соответственно фтористого нит-розила FNO и фтористого нитрила FNO₂. Окись углерода присоединяет Ф. при нагревании с образованием фтористого карбонила: СО + F₂ = COF₂.

Гидроокиси металлов реагируют с Ф., образуя фторид металла и кислород, напр. 2Ва(ОН)₂ + 2F₂ = 2BaF₂ + 2Н₂О + О₂. Водные растворы NaOH и КОН реагируют с Ф. при О °С с образованием OF₂.

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) - N₂ и HF. Ф. замещает водород в к-тах или металлы в их солях, напр. НМО₃(или NaNO₃) + + F₂ -> FNO₃ + HF (или NaF); в более жёстких условиях Ф. вытесняет кислород из этих соединений, образуя суль-фурилфторид, напр. Na₂SO4 + 2F₂ = = 2NaF +SO₂F₂ + O₂. Карбонаты щелочных и щёлочноземельных металлов реагируют с Ф. при обычной темп-ре; при этом получаются соответствующий фторид, СО₂ и О₂.

Ф. энергично реагирует с органич. веществами (см. Фторорганические соединения).

Получение. Источником для производства Ф. служит фтористый водород, получающийся в основном либо при действии серной к-ты HjSO* на флюорит CaF₂, либо при переработке апатитов и фосфоритов. Производство Ф. осуществляется электролизом расплава кислого фторида калия KF-(1,8-2,0)HF, к-рый 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, к-рый 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 (монелъ-металл), из меди, алюминия и его сплавов, латуни, нержавеющей стали.

Применение. Газообразный Ф. служит для фторирования UF4 в UF₆, применяемого для изотопов разделения урана, а также для получения трёх-фтористого хлора C1F₃ (фторирующий, агент), шестифтористой серы SF₆ (газообразный изолятор в электротехнич. пром-сти), фторидов металлов (напр., W и V). Жидкий Ф.- окислитель ракетных топлив.

Широкое применение получили многочисленные соединения Ф.- фтористый водород, алюминия фторид, кремне-фториды, фторсульфоновая к-та (растворитель, катализатор, реагент для получения органич. соединений, содержащих группу - SO₂F), BF₃ (катализатор), Фторорганические соединения и др.

Техника безопасности. Ф. токсичен, предельно допустимая концентрация его в воздухе примерно 2 • 10~⁴мг/л, а предельно допустимая концентрация при экспозиции не более 1 ч составляет 1,5-10~³мг/л. А. В. Панкратов.

Фтор в организме. Ф. постоянно входит в состав животных и растит, тканей; микроэлемент. В виде неорганич. соединений содержится гл. обр. в костях животных и человека -100-300 мг/кг; особенно много Ф. в зубах. Кости мор. животных богаче Ф. по сравнению с костями наземных. Поступает в организм животных и человека преим. с питьевой водой, оптимальное содержание Ф. в к-рой 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 биол. отношении элементов. (Р, Са, Mg и др.), нарушающему их баланс в организме. Органич. производные Ф. обнаружены только в нек-рых растениях (напр., в южноафриканском Dicha-petalum cymosum). Основные из них -производные фторуксусной к-ты, 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 хим. пром-сти, при синтезе фторсодержащих соединений и производстве фосфорных удобрений. Ф. раздражает дыхат. пути, вызывает ожоги кожи. При остром отравлении возникают раздражение слизистых оболочек гортани и бронхов, глаз, слюнотечение, носовые кровотечения; в тяжёлых случаях -отёк лёгких, поражение центр, нервной системы и др.; при хроническом - конъюнктивит, бронхит, пневмония, пневмо-склероз, 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 мед. практике в качестве противоопухолевых (5-фторурацил, фторафур, фтор-бензотэф), нейролептических (трифлу-перидол, или триседнл, фторфеназин, трифтазин и др.), антидепрессивных (фторацизин), наркотических (фторотан) я др. средств.

Лит.: Р ы с с 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.

Смотреть больше слов в «Большой советской энциклопедии»

ФТОР

Синонимы слова "ФТОР":

Смотреть что такое ФТОР в других словарях:

Рекомендуем посмотреть: