Фтор газ

Фтор — что это такое?

Фтор относится к группе галогенов, наряду с хлором бромом и йодом. Также как и все эти элементы отличается резким неприятным запахом. Интересно, что в присутствии лишь одной миллионной частицы элемента достаточно будет, чтобы уловить этот запах.

Фтор (лат. Fluorum) представляет собой газ с бледно-желтым оттенком. С понижением температуры до -188 градусов Цельсия превращается в жидкость насыщенного желтого цвета. При дальнейшем снижении температуры он приобретает форму кристаллов , которые постепенно обесцвечиваются.

Название элемента происходит от греческого слова phtoros, означающего разрушение, гибель. Это название дали ему из-за того, что опыты по его обнаружению и выделению заканчивались трагично – травмы, болезни или, вообще, летальными исходами.

История элемента началась с нахождения останков ископаемого слона, в зубах которого был обнаружен фтор. О его существовании догадывались многие ученые 18 века, но из-за высокой активности выделить его не удавалось.

В 1886 году фтор был получен в чистом виде химиком Анри Муасссаном, который даже получил за это открытие Нобелевскую премию.

Действие фтора и его влияние на организм человека

Действие макроэлемента связано с его природой – в организме он находится в виде соединений неорганического характера. Несмотря на свою токсичную природу, его присутствие в тканях нашего тела чрезвычайно важно.

Изначально, благодаря находке его в зубах, возник вопрос о нахождении его в костной ткани и зубной эмали человека. И действительно после тщательного химического анализа было обнаружено, что в составе зубов находится 0,02% элемента.

А в организме вообще – около 2,5 грамм.

Самую главную роль этот элемент играет в формировании зубов и костей. Благодаря ему, защищена эмаль от воздействия различных кислот, предупреждает кариес и пародонтоз, а кости становятся крепкими, предупреждая развитие остеопороза. Благодаря свойству снижать действие бактерий, которые способствуют образованию кислот, его часто вводят в составы зубных паст.

В комплексе с кальцием и фосфором, создается очень твердое соединение, которое позволяет избегать разрушений костной ткани. Кстати, молочные зубы начинают формироваться уже в первые месяцы беременности, а постоянные – в последние. Как становится понятно, то достаточное количество фторидов в рационе будущей мамы сказывается на зубах будущего человека в течение всей его жизни.

Также фтор принимает участие в укреплении иммунитета и поддержании его на должном уровне, способствует выведению тяжелых металлов и радионуклидов из органов человека, участвует в важнейших биохимических реакциях. В его присутствии происходит формирование эритроцитов, тромбоцитов и лейкоцитов.

Кроме всего перечисленного, этот элемент способствует процессам регенерации ран, роста волос и ногтей.

Без его участия возможно плохое усвоение железа, поэтому железодефицитная анемия практически всегда сопровождается возникновением кариеса.

Суточная норма вещества

Суточная норма макроэлемента для взрослого человека составляет 2-4 мг, причем последний показатель является гранично допустимым для безвредного воздействия. Новорожденные дети нуждаются в 0,1 мг, дети до 1 года – в 1 мг.

Основная масса вещества поступает в ткани органов с питьевой водой (около 80%) и остальная часть с пищей.

Недостаток макроэлемента может стать источником возникновения разнообразных заболеваний. И основная проблема – это недостаточное содержание фтора в воде, употребляемой человеком.

В первую очередь, наблюдается разрушение эмали зуба, возникновение кариеса, хрупкость и деформация зубов и костей. А у маленьких детей по этой причине могут поздно прорезываться молочные зубы, которые уже изначально поражены кариесом. Кроме того, дефицит фтора чревата появлением близорукости и нарушением осанки, рахита.

В качестве профилактики рекомендуют пользоваться фторсодержащими зубными пастами, а также проводить фторирование воды и продуктов.

Избыток фтора — польза или вред?

Переизбыток макроэлемента в организме намного страшнее, чем его дефицит. Этот факт связан с тем, что он достаточно токсичен уже в присутствии в организме больше 20 мг элемента, а доза в пределах 2 грамм способна оказать смертельное действие.

Причиной такой опасности чаще всего является высокое содержание элемента в воде, которую мы употребляем для приготовления еды и просто пьем. Такое возможно в районах, где встречаются заводы по производству алюминия, а также в регионах, где почва и вода насыщены данным химическим элементом самой природой.

К тому же, несколько десятилетий назад была принята практика централизованного фторирования питьевой воды. Но грань между нормой и передозировкой очень тонка, и за ней очень сложно уследить. Например, 0,5 мг на 1 литр будет мало, а уже 1,5 мг более чем достаточно.

Получается что, фтор настолько же полезен, как и вреден для нашего организма.

Пищевая промышленность очень активно использует соединения элемента в своей продукции. После исследований консервированных продуктов и приправ было выдвинуто требование об указании содержания элемента.

Основные симптомы передозировки и отравления фтором – это слабость, рвота, желудочные боли, обильное слезотечение, диарея, судороги. В более серьезных случаях может появиться отек легких, сбои в работе почек и всей нервной системы.

При систематичных передозировках возможно нарушение обмена жиров и углеводов, проблемы с зубами, кровоточивость десен. Применение фторсодержащих зубных паст в таких случаях даже противопоказано. Скелет поражается остеопорозом, деформируется и может даже нарушиться обмен элементов в связках и сухожилиях.

Совсем недавно ученые выявили зависимость высокого содержания элемента в воде с развитием онкологических образований, в частности остеосаркомы. Также ведутся исследования по выявлению связи передозировки фтором и возрастающим уровнем рождения детей с синдромом Дауна.

Хотя фтор и оказывает полезное действие на состояние и внешний вид ваших зубов, гнаться за модой не стоит. Особенно если на кону здоровье ваше и ваших детей.

Употребленный фтор выводится из организма с мочой, но излишки имеют свойство накапливаться и деактивируют действие магния в крови, кальция в костях.

Нейтрализовать его возможно лишь большими поступлениями кальция, но в условиях современной окружающей среды количество фтора слишком велико. Рекомендуется тщательно вымывать продукты под проточной водой, а иногда даже стоит их замачивать.

Особенно это актуально для жителей крупных промышленных мегаполисов. А саму воду стоит очищать фильтрами.

В каких источниках содержится?

Продукты, содержащие макроэлемент, получают его в основном из почвы, на которой они произрастают. Богата фтором такая растительная пища, как грецкие орехи, томаты, яблоки, картофель, лук, морковь, тыква, свекла, грейпфруты.

Очень много его в чае, но существует несколько правил, позволяющих не нанести вред. Чем дольше вы настаиваете его, тем больше в нем фтора. От вида напитка тоже зависит его содержание.

Например, в байховом чае содержится 0,2 мг, а уже в цейлонском или китайском уже до 15 мг (в расчете на 1 чашку). Лучшим выходом будет употребление настоев из листьев и сухих плодов различных растений.

Но этот элемент также можно найти в продуктах питания животного происхождения. Особенно богаты ним морепродукты, молоко, мясо животных и яйца.

Сейчас ведутся активные кампании для запрета свободной продажи жевательных резинок и таблеток с фтором, а только лишь после рекомендаций лечащего врача и проведенных анализов.

Показания к назначению препаратов фтора в медицине

Показания к назначению макроэлемента производятся только по рекомендациям врача и не терпят «самодеятельности». В медицине такие препараты могут применяться в качестве кровезаменителей при реанимации и лечении кровотечений.

Важно поступление элемента уже в младенческом возрасте для профилактики здорового роста и развития зубов в последующем.

Также такие медикаменты применяются при лучевых терапиях головы и шейного отдела, пародонтоз, заболевания десен, прием противоаллергических, успокоительных препаратов. Кроме того фторсодержащие вещества рекомендуют при развитии кариеса, особенно при наличии коронок во рту и развития этого заболевания именно в местах соприкосновения коронки и зуба.

Источник: https://xcook.info/makrojelementy/ftor.html

Фтор

    При обычных условиях фтор — газ (плотность 1,693 кг/м3) 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 F2. Межъядерное расстояние в молекуле 0,14165 нм. Молекулу F2 характеризует аномально низкая энергия диссоциации на атомы (158 кДж/моль), что, в частности, обусловливает высокую реакционную способность фтора. Прямое фторирование имеет цепной механизм и легко может перейти в горение и взрыв.

    Химическая активность фтора чрезвычайно велика. Из всех элементов со фтором не образуют фторидов только три легких инертных газа — гелий, неон и аргон. Не реагируют со фтором непосредственно в обычных условиях, кроме указанных инертных газов, также азот (N), кислород (O), алмаз, углекислый и угарный газы. 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»), при этом образуется также OF2 и пере­кись водорода Н2О2.

2F2 + 2H2O = 4HF + O2
    Фтор реагирует со взрывом при простом контакте с водородом (H):
H2 + F2 = 2HF    При этом образуется газ фтороводород HF, неограниченно растворимый в воде с образованием сравнительно слабой плавиковой кислоты.

    С кислородом взаимодействует в тлеющем разряде, образуя при низких температурах фториды кислорода О2Р3, О3F2 и др.

    Реакции фтора с другими галогенами экзотермичны, в резуль­тате образуются межгалогенные соедине­ния. Хлор взаимодействует с фтором при нагревании до 200-250 °С, давая монофто­ристый хлор СlF и трехфтористый хлор СlF3. Известен также СlF3, получаемый фторированием СlF3 при высокой температуре и давлении 25 Мн/м2 (250 кгс/см2). Бром и иод воспламеняются в атмосфере фтора при обычной темпере, при этом могут быть получены BrF3, BrF5, IF5, IF7. Фтор непосредственно реагирует с криптоном, ксеноном и радоном, образуя соответ­ствующие фториды (например, ХeF4, ХеF6, КrF2). Известны также оксифторид и ксенона.
    Взаимодействие фтора с серой сопровож­дается выделением тепла и приводит к образованию многочисленных фторидов серы. Селен и теллур образуют высшие фториды SеF6 и ТеF6. Фтор с азотом реагирует лишь в электрическом разряде. Древесный уголь при взаи­модействии с фтором воспламеняется при обычной температуре; графит реагирует с ним при сильном нагревании, при этом воз­можно образование твердого фтористого графита или газообразных перфторуглеродов CF4 и C2F6. С кремнием, фосфором, мышьяком фтор взаимо­действует на холоду, образуя соответст­вующие фториды.
Фтор энергично соединяется с большинством металлов; щелочные и щелочно-земельные металлы воспламеняются в атмосфере фтора на холоду, Bi, Sn, Ti, Мо, W — при незначительном нагревании. Hg, Pb, U, V реагируют с фтором при комнат­ной температуре, Pt — при температуре тёмно-красного каления. При взаимодействии металлов с фтором образуются, как правило, высшие фториды, например UF6, MoF6, HgF2. Некоторые металлы (Fe, Сu, Al, Ni, Mg, Zn) реагируют с фтором с образованием защитной плёнки фторидов, препятствую­щей дальнейшей реакции.    При взаимодействии фтора с окисла­ми металлов на холоду образуются фто­риды металлов и кислород; возможно также образование оксифторидов метал­лов (например, MoO2F2). Окислы неме­таллов либо присоединяют фтор, например

SO2 + F2 =SO2F2

либо кислород в них замещается на фтор, например

SiO2 + 2F2 = SiF4 + О2.

    Стекло очень медлен­но реагирует с фтором; в присутствии воды реакция идёт быстро. Окислы азота NO и NО2 легко присоединяют фтор с образованием соответственно фтористого нитрозила FNO и фтористого нитрила FNО2. Окись углерода присоединяет фтор при нагревании с образованием фтористого карбонила:
СО + F2 = COF2    Гидроокиси металлов реагируют с фтором, образуя фторид металла и кислород, например

2Ва(ОН)2 + 2F2 = 2ВаF2 + 2Н2O + О2

    Водные растворы NaOH и КОН реагиру­ют с фтором при О °С с образованием OF2.    Галогениды металлов или неметаллов взаимодействуют с фтором на холоду, причем фтор замешает все галогены.

    Легко фторируются сульфиды, нит­риды и карбиды. Гидриды металлов образуют с фтором на холоду фторид металла и HF; аммиак (в парах) — N2 и HF. Фтор замещает водород в кислотах или металлы в их солях, например

НNО3 (или NaNO3) + F2 → FNO3 + HF (или NaF)в более жестких условиях фтор вытесняет кисло­род из этих соединений, образуя сульфурилфторид.

Карбонаты ще­лочных и щелочноземельных металлов реагируют с фтором при обычной температуре; при этом получаются соответствующий фто­рид, СО2 и О2.

    Фтор энергично реагирует с органическими веществами.

Источник: https://30school.ru/referaty/khimiya/ftor-khimicheskij-element.html

№ 9 Фтор

Первое соединение фтора — флюорит (плавиковый шпат) CaF2 — описано в конце XV века под названием «флюор» (от fluere — «течь», по свойству этого соединения понижать температуру плавления руды и увеличивать текучесть расплава). В 1771 году Карл Шееле получил плавиковую кислоту.

Как один из элементов плавиковой кислоты, элемент фтор был предсказан в 1810 году, а выделен в свободном виде лишь 76 лет спустя Анри Муассаном в 1886 году электролизом жидкого безводного фтористого водорода, содержащего примесь кислого фторида калия KHF2.
Название «фтор» (от греч.

fqoroz — разрушение), предложенное Андре Ампером в 1810 году, употребляется в русском и некоторых других языках; во многих странах приняты названия, производные от латинского «Fluor».

Нахождение в природе, получение:

Фтор является «чистым элементом», то есть в природе содержится только изотоп фтора 19F. Известны 17 радиоактивных изотопов фтора с массовым числом от 14 до 31.

Самым долгоживущим из них является 18F с периодом полураспада 109,8 минуты, важный источник позитронов, использующийся в позитрон-эмиссионной томографии. В лабораторных условиях фтор можно получать с помощью электролиза.

В медный сосуд 1, заполненный расплавом KF·3HF помещают медный сосуд 2, имеющий отверстия в дне. В сосуд 2 помещают толстый никелевый анод. Катод помещается в сосуд 1. Таким образом, в процессе электролиза, газообразный фтор выделяется из трубки 3, а водород из трубки 4.

Важным требованием является обеспечение герметичности системы, для этого используют пробки из фторида кальция со смазкой из оксида свинца(II) и глицерина.

Хотя этот метод не имеет практического применения, он демонстрирует, что электролиз необязателен.

Промышленное производство фтора осуществляется электролизом расплава кислого фторида калия KF·3HF (часто с добавлениями фторида лития) при температуре около 100°С в стальных электролизёрах со стальным катодом и угольным анодом.

Физические свойства:

Слабо светло-оранжевый газ, в малых концентрациях запах напоминает одновременно озон и хлор, очень агрессивен и ядовит. Сжижается при 88 К, при 55 К переходит в твердое состояние с молекулярной кристаллической решёткой, которая может находиться в нескольких модификациях. Структура a-фтора (стабильная при атмосферном давлении) является моноклинной гранецентрированной.

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).

Фтор также способен окислять кислород образуя фторид кислорода OF2. С азотом фтор реагирует лишь в электрическом разряде, с платиной — при температуре красного каления.

Фтор взаимодействует со многими сложными веществами. Он замещает все галогены в галогенидах, легко фторируются сульфиды, нитриды и карбиды. Гидриды металлов образуют с фтором на холоду фторид металла и HF; аммиак (в парах) — N2 и HF. Фтор замещает водород в кислотах или металлы в их солях:

НNО3(или NaNO3) + F2 => FNO3 + HF (или NaF);
Карбонаты щелочных и щелочноземельных металлов реагируют с фтором при обычной температуре; при этом получаются соответствующий фторид, СО2 и О2.
В атмосфере фтора горит даже вода: 2F2 + 2H2O = 4HF + O2.
Фтор энергично реагирует с органическими веществами.

Важнейшие соединения:

Фтороводород — бесцветный газ с резким запахом, при комнатной температуре существует преимущественно в виде димера H2F2, ниже 19,9°C — бесцветная подвижная жидкость. Хорошо растворим в воде в любом отношении с образованием фтороводородной (плавиковой) кислоты.

Образует азеотропную смесь с концентрацией 35,4% HF, дымит на воздухе (вследствие образования с парами воды мелких капелек раствора) и сильно разъедает стенки дыхательных путей.
Фторид кислорода, OF2 бесцветный ядовитый газ, малорастворим в воде. Получают реакцией фтора с разб. раствором щелочи: 2NaОH + 2F2 => OF2 + 2NaF + H2O.

Сильный окислитель.
Смесь паров воды и дифторида кислорода взрывоопасна: H2O + OF2 = 2HF + O2.
Гексафторид серы, SF6 (элегаз) — тяжелый газ, практически бесцветный, обладает высокими электроизолирующими свойствами, высоким напряжением пробоя, при этом практически инертен.

Фториды металлов — типичные соли, обычно менее растворимы, чем соответствующие хлориды, но AgF лучше растворим, чем другие галогениды серебра.

Применение:

Газообразный фтор используется для получения:
    — гексафторида урана UF6 из UF4, применяемого для разделения изотопов урана для ядерной промышленности,
    — OF2, трёхфтористый хлор ClF3 — фторирующие агенты и мощные окислители ракетного топлива,
    — шестифтористой серы SF6 — газообразный изолятор в электротехнической промышленности,     — фреонов — хороших хладагентов,     — тефлонов — химически инертных полимеров,

    — гексафтороалюмината натрия — для последующего получения алюминия электролизом и т.д.

Осипов Антон Анатольевич
ХФ ТюмГУ, 561/2 группа

Источники:
Фтор // Википедия. Дата обновления: 20.01.2019. URL:

Источник: https://www.kontren.narod.ru/x_el/info09.htm

Фтор

Фтор — газ светло-желтого цвета. Это вещество представляет собой почти бесцветный (в толстых слоях зеленовато -желтый) газ с резким запахом. Он сгущается в светло-желтую жидкость при -188 °С и затвердевает при -220 °С.

Критическая температура фтора равна -129 °С, критическое давление 55 атм. При температуре кипения жидкий фтор имеет плотность 1,5 г/см3 , а теплота его испарения составляет 1,6 кДж/моль. При охлаждении ниже -252 °С его желтоватые кристаллы обесцвечиваются.

Получение фтора.

Элементарный фтор получают путем электролиза фтористых соединений. причем он выделяется на аноде по схеме:

Удобная лабораторная установка для получения фтора показана на рис.

Электролизу подвергают легкоплавкую смесь состава КF·3НF, помещенную в служащую катодом внешний медный сосуд А.

Анод из толстой никелевой проволоки помещается в медном цилиндре Б, нижняя боковая часть которого имеет отверстия. Выделяющийся фтор отводится по трубке В (а водород — через отвод Г).

Все места соединения отдельных частей прибора делают на пробках из СаF2 и замазке из РbО и глицерина.

Химические свойства фтора.

Так как фтористые производные м е т а л л о и д н ы х элементов обычно легколетучи образование их не предохраняет поверхность металлоида от дальнейшего действия фтора.

Поэтому взаимодействие часто протекает значительно энергичнее, чем со многими металлами. Например, кремний, фосфор и сера воспламеняются в газообразном фторе.

Аналогично ведет себя аморфный углерод (древесный уголь), тогда как графит реагирует лишь при температуре красного каления. С азотом и кислородом фтор непосредственно не соединяется.

От водородных соединений других элементов фтор отнимает водород. Большинство оксидов разлагается им с вытеснением кислорода. В частности, вода взаимодействует по схеме

F2 + Н2 О —> 2 НF + O

Окись фтора (иначе — фтористый кислород — ОF2 ) может быть получена пропусканием фтора в 0,5 н. раствор NаОН. Реакция идет по уравнению:2 F2 + 2 NаОН = 2 NаF + Н2 О + F2 ОТак же для фтора характерны следующие реакции:

H2 + F2 = 2HF (со взрывом)

Cl2 + F2 = 2ClF

Нахождение фтора в природе.

На земной поверхности фтор встречается исключительно в составе солей. Общее его содержание в земной коре равняется 0,02 %. Основная масса фтора распылена по различным горным породам. Из отдельных форм его природных скоплений наиболее важен минерал флюорит — СаF2 .

Основная масса фтора земной поверхности обязана своим происхождением горячим недрам Земли (откуда этот элемент выделяется вместе с парами воды в виде НF). Среднее содержание фтора в почвах составляет 0,02 %, в водах рек — 2·10-5 % и в океане — 1·10-4 %. Человеческий организм содержит фтористые соединения главным образом в зубах и костях.

В вещество зубов входит около 0,01 % фтора, причем большая часть этого количества падает на эмаль [состав которой близок к формуле Са5 F(РO4 )3 ]. В отдельных костях содержание фтора сильно колеблется. Для растительных организмов накопление фтора не характерно. Из культурных растений относительно богаты им лук и чечевица.

Обычное поступление фтора в организм с пищей составляет около 1 мг за сутки.

Источник: https://MirZnanii.com/a/10080/ftor

Фтор

Фтор — элемент 17-й группы периодической системы химических элементов (по устаревшей классификации — элемент главной подгруппы VII группы), второго периода, с атомным номером 9. Обозначается символом F (лат. Fluorum).

Фтор — чрезвычайно химически активный неметалл и самый сильный окислитель, является самым лёгким элементом из группы галогенов.

Простое вещество фтор (CAS-номер: 7782-41-4) при нормальных условиях — двухатомный газ (формула F2) бледно-жёлтого цвета с резким запахом, напоминающим озон или хлор. Очень ядовит.

История

Первое соединение фтора — флюорит (плавиковый шпат) CaF2 — описано в конце XV века под названием «флюор». В 1771 году Карл Шееле получил плавиковую кислоту.

Как один из атомов плавиковой кислоты, элемент фтор был предсказан в 1810 году, а выделен в свободном виде лишь 76 лет спустя Анри Муассаном в 1886 году электролизом жидкого безводного фтористого водорода, содержащего примесь кислого фторида калия KHF2.

Происхождение названия

Название «фтор» (от др.-греч.

φθόρος — разрушение), предложенное Андре Ампером в 1810 году, употребляется в русском и некоторых других языках; во многих странах приняты названия, производные от латинского «fluorum» (которое происходит, в свою очередь, от fluere — «течь», по свойству соединения фтора, флюорита (CaF2), понижать температуру плавления руды и увеличивать текучесть расплава).

Получение

Промышленный способ получения фтора включает добычу и обогащение флюоритовых руд, сернокислотное разложение их концентрата с образованием безводного HF и его электролитическое разложение.
Для лабораторного получения фтора используют разложение некоторых соединений, но все они не встречаются в природе в достаточном количестве и их получают с помощью свободного фтора.

Физические свойства

Бледно-жёлтый газ, в малых концентрациях запах напоминает одновременно озон и хлор, очень агрессивен и ядовит.
Фтор имеет аномально низкую температуру кипения (плавления). Это связано с тем, что фтор не имеет d-подуровня и не способен образовывать полуторные связи, в отличие от остальных галогенов (кратность связи в остальных галогенах примерно 1,1).

Химические свойства

Самый активный неметалл, бурно взаимодействует почти со всеми веществами кроме, разумеется, фторидов в высших степенях окисления и редких исключений — фторопластов, и с большинством из них — с горением и взрывом.

К фтору при комнатной температуре устойчивы некоторые металлы за счет образования плотной плёнки фторида, тормозящей реакцию со фтором — Al, Mg, Cu, Ni. 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:
2F2 + 2H2O → 4HF + O2 К реакциям, в которых фтор формально является восстановителем, относятся реакции разложения высших фторидов, например:

2CoF3 → 2CoF2 + F2

MnF4 → MnF3 + 1/2 F2

Во всех соединениях фтор проявляет степень окисления −1. Чтобы фтор проявлял положительную степень окисления, требуется создание эксимерных молекул или иные экстремальные условия. Это требует искусственной ионизации атомов фтора.

Источник: Википедия

Другие заметки по химии

Источник: https://edu.glavsprav.ru/info/f

Что такое фтор? Свойства химического элемента :

Фтор является самым легким членом семейства галогенов, элементов группы 17 (VIIA) периодической таблицы. К данной группе также относятся хлор, бром, йод и астат.

Краткая характеристика

9 электронов фтора образуют конфигурацию 1s22s22p5. В заполненной внутренней оболочке находятся 2 электрона и 7 – на внешней, что оставляет 1 свободное место.

Строение фтора делает его наиболее активным химическим элементом, реагирующим практически со всеми веществами. При высоких температурах и давлениях он даже вступает в реакцию с благородными газами, хотя обычно элементы группы 18 (VIIIA), также известные как инертные газы, не взаимодействуют с другими веществами.

Фтор был открыт в 1886 году французским химиком Анри Муассаном (1852-1907). Он собрал газ, пропуская электрический ток через фтористый водород (H2F2).

Другая группа соединений фтора – это хлорфторуглероды (ХФУ). В течение многих лет они были чрезвычайно популярны в качестве аэрозольных пропеллентов. Однако ХФУ в верхних слоях атмосферы реагируют с озоном (О3).

Озоновый слой фильтрует вредное ультрафиолетовое излучение Солнца, которое представляет собой электромагнитную радиацию с длинами волн, меньшими длины фиолетового спектра и, следовательно, с более высокой энергией, чем у видимого света.

Поэтому производство ХФУ теперь запрещено.

История открытия

Химия всегда была опасной наукой. А ранняя химия являлась смертельно опасным занятием. Ученые работали с веществами, о которых они знали очень мало. Открытие новых соединений и элементов часто имело трагические последствия.

Фтор является чрезвычайно опасным веществом. Пытаясь изолировать элемент, химики получали ужасные ожоги и даже умирали. Газ фтор повреждает мягкие ткани дыхательных путей.

В начале 1500-х годов немецкий ученый Георгий Агрикола (1494-1555) описал плавиковый шпат, который назвал «флюоритом». Это слово происходит от латинского глагола fluere («течь»).

Немецкий ученый не знал, что данный минерал содержит фтор в виде фторида кальция (CaF2).

Флюорит стал предметом интенсивного изучения. В 1670 г. немецкий стеклодув Генрих Шванхард обнаружил, что смесь плавикового шпата и кислоты образует вещество, которое можно использовать для травления стекла, т. е. химической реакции образования матовой поверхности. Этот процесс используется для нанесения на стекло узоров, а также для создания точных научных измерительных приборов.

В 1771 г. шведским химиком Карлом Вильгельмом Шееле (1742-86) было найдено новое вещество для травления. Он подробно описал свойства фтористоводородной кислоты (HF). Работа Шееле способствовала интенсивному изучению этого соединения.

Химики искали способы разложить фтористоводородную кислоту на составляющие. Они предполагали, что должен быть обнаружен элемент, которого они никогда не видели прежде.

Однако они не знали, что такое фтор и каким опасным он является. Многие исследователи фтористоводородной кислоты стали инвалидами, вдохнув газообразный HF.

Один из них, бельгийский химик Paulin Louyet (1818-1850), умер от воздействия этого вещества.

Наконец, в 1888 г. проблема была решена. Французский химик Анри Муассан получил раствор фтористоводородной (HF) кислоты во фториде калия (KHF2). Затем он охладил его до -23 °C и пропустил через него электрический ток.

Оно имеет греческое происхождение и означает «разрушение».

Физические свойства

Фтор представляет собой бледно-желтый газ с плотностью 1,695 г/л. Это делает его примерно в 1,3 раз плотнее воздуха. Фтор переходит в жидкое состояние при температуре -188,13 °C и в твердое – при -219,61 °C.

Вещество обладает сильным специфическим запахом, похожим на запах хлора и озона, ощутимым даже в очень малых количествах – до 20 частей на миллиард.

Это свойство очень полезно для тех, кто работает с фтором – газ можно обнаружить и избежать вредного воздействия при его попадании в помещение.

Химические свойства

Энергия связи F2 намного ниже, чем у Cl2 или Br2 и идентична перекиси водорода. Высокая электроотрицательность является причиной диссоциации, высокой реактивности и сильных химических связей фтора с другими атомами.

Он легко вступает в связь с любым другим элементом, кроме гелия, неона и аргона. Фтор реагирует с большинством соединений, часто очень активно. Например, при смешивании с водой происходит взрыв.

По этим причинам в лаборатории необходимо проявлять особую осторожность.

Нахождение в природе

В свободном состоянии элемент фтор не встречается. Наиболее распространенными фторсодержащими минералами являются плавиковый шпат, фторапатит и криолит.

Апатит представляет собой сложный минерал, содержащий прежде всего кальций, фосфор и кислород, как правило, в соединении с фтором.

Криолит также известен как гренландский шпат, поскольку остров Гренландия является единственным коммерческим источником этого минерала. В основном он состоит из натрийалюминийфторида Na3ALF6.

Главными мировыми производителями сырья для получения фтора являются Китай, Мексика, Монголия и Южная Африка. Соединенные Штаты когда-то добывали небольшое количество плавикового шпата, но последняя шахта была закрыта в 1995 г., и страна стала импортировать фторсодержащие руды.

В земной коре фтор содержится в изобилии. Его доля оценивается примерно в 0,06%. Это делает его примерно 13-м наиболее распространенным элементом в земной коре, что примерно соответствует содержанию марганца или бария.

Что такое фтор-19?

Химический элемент имеет только один природный изотоп – 19F. Изотопы представляют собой другую форму элемента, отличающуюся по массовому числу, которое соответствует количеству протонов и нейтронов в ядре атома.

Количество протонов определяет элемент, но число его нейтронов может быть разным. При этом каждая вариация представляет собой изотоп. У фтора-19 большое гиромагнитное отношение и исключительная чувствительность к магнитным полям.

Поскольку это единственный стабильный изотоп, он используется в магнитно-резонансной томографии.

Попадая в организм, фтор перемещается в основном в кости. Его присутствие может быть обнаружено испускаемым им излучением. Радиационная картина позволяет определить состояние костной ткани.

Фтор-18 иногда используется аналогично изучению функции мозга.

Получение, определение, использование

Промышленное производство фтора основано на методе Муассана. Электрический ток напряжением 8-12 В пропускают через смесь HF и KF с образованием H2 и F2.

Определение фтора в растворах производится методом потенциометрии, т. е. измерения электродного потенциала. Мембрана электрода изготавливается из монокристаллического LaF3, легированного дифторидами драгоценных металлов.

В элементарном состоянии фтор применяется относительно мало. Он слишком активен для этого. Используется в ракетном топливе, обеспечивая горение, подобно кислороду. Больше всего востребован в связанном состоянии. Фториды представляют собой соединения фтора с металлом. Примерами являются фторид натрия (NaF), кальция (CaF2) и олова (SnF2).

Защита для зубов

Фтор входит в состав зубных паст. Исследования показали, что небольшое количество фторидов может помочь снизить заболеваемость кариесом. Они осаждаются по мере образования нового материала зуба, что делает его сильным и устойчивым к разрушению.

В некоторых городах фториды добавляются в систему водоснабжения. Поступая таким образом, власти надеются улучшить стоматологическое здоровье горожан.

Слишком большое содержание фтора в воде приводит к потемнению зубов и появлению постоянных пятен.

Польза или вред?

Некоторые беспокоятся о долгосрочном воздействии фторидов в общественном водоснабжении на здоровье населения. Они указывают на то, что фтор является смертельным ядом, и что его соединения также могут быть токсичными. Это правда, F2 очень опасен, но свойства соединений отличаются от составляющих их элементов. Так что беспокойство является беспочвенным.

Сильный характерный запах фтора позволяет обнаружить его утечку и избежать контакта с ним.

Фториды, как правило, опасны только в больших дозах. Их концентрация в воде обычно очень мала, всего несколько частей на миллион. Большинство экспертов в области стоматологии и здравоохранения считают, что такой фтор является полезным и не несет угрозу здоровью людей.

Тефлон

Случайные открытия играют большую роль в научных исследованиях. Примером удачной и очень прибыльной случайности может служить материал тефлон – пластик, изготавливаемый компанией DuPont Chemical Company.

Он стал важным коммерческим продуктом, потому что к нему практически почти ничего не прилипает. Сегодня у каждого есть сковороды, внутренняя поверхность которых покрыта этим материалом, поскольку во время готовки пища не пригорает.

Кроме того, тефлоновые сковороды не нуждаются в растительном или животном масле.

Тефлон был случайно обнаружен в 1938 г. химиком компании «Дюпон» Роем Планкеттом (1911-1994), который занимался разработкой хлорфторуглеродов (ХФУ). Он хотел узнать, что произойдет, если смешать тетрафторэтилен (ТФЭ) C2F4 с хлорной кислотой.

тысячи отдельных молекул ТФЭ объединились в одну, называемую политетрафторэтиленом (ПТФЭ).

Планкетт выскреб образовавшийся белый порошок и отправил его ученым «Дюпона», занимавшихся разработкой искусственных волокон. Они изучили новый материал и обнаружили его антипригарные свойства. Вскоре для нового материала началась разработка ряда применений.

Компания DuPont зарегистрировала торговую марку Teflon в 1945 г. и через год выпустила свои первые продукты. С тех пор антипригарное покрытие стало обычным на кухонной посуде, тефлон появился в спреях для выпечки и в качестве защиты от пятен для тканей и текстиля.

Хлорфторуглероды

Элемент фтор также использовался в производстве фреонов. Хлорфторуглероды были обнаружены в конце 1920 годов американским инженером-химиком Томасом Мидгли-младшим (1889-1944). Эти соединения обладают рядом интересных свойств.

Они очень стабильны и не разрушаются при использовании в промышленности. Фреон широко применялся в системах кондиционирования и в холодильниках, в качестве чистящих средств, в аэрозолях и в составе специализированных полимеров. Производство ХФУ выросло с 1 тыс. т в 1935 г.

до более чем 300 тыс. т в 1965 г. и 700 тыс. т в 1985 г.

Однако к середине 1980-х гг.

исследования показали, что эти соединения наносят ущерб озоновому слою, который находится на высоте от 20 до 50 км над поверхностью Земли и важен для жизни на нашей планете, потому что защищает ее от вредного ультрафиолетового излучения Солнца. Это привело к постепенному прекращению производства и использования в ​​большинстве стран мира. Появились новые, безопасные для Земли материалы, заменившие ХФУ.

Защита всего живого

ХФУ раньше были популярными промышленными химикатами, потому что их трудно разрушить. Долгое время эти вещества использовались в кондиционерах и холодильниках в качестве агента, переносящего тепло во внешнее пространство.

Но ученые поняли, что ХФУ представляют угрозу для озонового слоя, потому что они разрушаются. Как это возможно? Всегда есть вероятность утечки хладагента из кондиционеров и холодильников.

ХФУ представляют собой газы или жидкости, которые легко испаряются и поднимаются вверх в атмосферу. В конечном итоге они достигают озонового слоя.

На этой высоте под действием интенсивного солнечного излучения ХФУ разрушаются. Стабильная на земле молекула на большой высоте утрачивает это качество. При ее разрушении выделяется атом хлора, который может вступать в реакцию с O3.

Озон фильтрует вредное излучение Солнца, вызывающее сильные солнечные ожоги и рак кожи. Кислород на это не способен. Чем больше ХФУ в атмосфере, тем больше атомов хлора.

Чем больше атомов хлора, тем меньше молекул озона и больше ультрафиолета достигает поверхности Земли, оказывая негативное влияние на здоровье человека.

К середине 1980 годов были получены доказательства того, что ХФУ наносят ущерб озоновому слою. Именно это убедило политиков запретить дальнейшее производство и использование хлорфторуглеродов.

Влияние на здоровье человека

Фтор – химический элемент, который может быть очень опасным. При вдыхании в небольших количествах он вызывает сильное раздражение дыхательной системы (носа, горла и легких). В больших количествах это может привести к смерти. Наибольшая допустимая доза фтора составляет 1 часть на миллион частей воздуха в течение 8 часов.

Источник: https://www.syl.ru/article/363920/chto-takoe-ftor-svoystva-himicheskogo-elementa

Фтор

Важнейший источник фтора и его соединений — минерал плавиковый шпат или флюорит — CaF2 . Кроме того он входит в состав фтороапатита Ca( PO4 ) · CaF2 и криолита AlF3 · 3NaF . Содержится он и в организмах животных и человека в составе костей , зубной эмали ; в организм фтор поступает с питьевой водой ( норма 0,8 мг в 1 л ) . Среди растений относительно богаты фтором лук и чечевица .

Атом фтора отличается большим потенциалом ионизации , поэтому невозможно получить положительный ион фтора .

Фтор — самый активный неметалл и самый сильный окислитель . Ни один элемент не отнимает электроны у фторид — ионов F⁻, не окисляет их до электронейтральных атомов . Поэтому его получают электролизом соединений : жидкого фтороводорода HF или расплавленного гидрофторида калия KHF2 .

При обычных температурах фтор — зеленовато — жёлтый газ с резким запахом , кипит при — 188,2°C , а плавится при — 218°C . Молекулы его двухатомны F2 , как и у других галогенов . Само название фтор обозначает ( разрушающий ) , что вполне соответствует его свойствам .

С водородом фтор соединяется со взрывом ( даже при охлаждении и в темноте ) , получается фтороводород :

H2 + F2 = 2HF

Пламя фтороводородной смеси имеет температуру выше 4000°C . Фтор отнимается водород даже у воды , если на поверхность нагретой воды направить струю фтора , то вода загорается бледно — фиолетовым пламенем :

2F2 + 2H2O = 4HF + O2

В атмосфере фтора загораются также многие неметаллы ( сера , фосфор , кремний ) . Горят в нём и металлы : натрий , калий , кальций , магний , алюминий . А также некоторые благородные металлы такие как золото и платина , но только при нагревании до 300°C .

Фтор легко вытесняет из соединений хлор :

F2 + 2NaCl = Cl2 + 2NaF

В азотной кислоте фтор замещает водород и образуется триоксифторид азота :

2HNO3 + 2F2 = 2NO3F + H2F2

Важнейшее соединение фтора — фтороводород HF — получают , обрабатывая плавиковый шпат серной кислотой :

CaF2 + H2SO4 = 2HF↑ + CaSO4

Многомерные молекулы HF существуют в газообразном фтороводороде лишь при высоких температурах , а в обычных условиях даже газообразный фтороводород представляет собой полимерные молекулы , образованные за счёт водородных связей , например молекулы H6F6 , имеющие циклическое строение . Жидкий фтороводород ( HF )n состоит ассоциированных молекул .

Фтороводород — бесцветный легко сжижаемый ( при +19,5°C ) газ с резким запахом . Он поражает дыхательные пути , во влажном воздухе дымит .

Водный раствор его называют фтороводородной или плавиковой кислотой . Это слабая кислота диссоциирует с образованием анионов F ⁻, HF2⁻ , H2F3⁻  и другие :

HF + HOH → F⁻+ H3O⁺  , F⁻ + HF → HF2⁻, HF2⁻ + HF ⇄ H2F3⁻

SiO2 + 4HF = SiF4↑+ 2H2O

Это свойство её используют для травления стекла ( надписей , рисунков ) . Хранят плавиковую кислоту в сосудах из эбонита или воска , которые она не разрушает .

Фтороводородная кислота взаимодействует с большинством металлов ( кроме золота и платины ) . Соли — фториды мало растворимы в воде , но фторид серебра AgF в отличие от других галидов серебра растворяется хорошо .

Фторид натрия NaF и кремнефторид натрия Na2[SiF6] токсичны , использовались для борьбы с вредными насекомыми и для консервирования древесины .

Из кислородных соединений наиболее изучены фторид кислорода F2O и дифтордиоксид F2O2 . Фторид кислорода получают , пропуская фтор через 2% раствор натрия :

2F2 + 2NaOH = F2O + 2NaF + H2O

Строение молекулы фторида кислорода F- O — O — F аналогично строению молекулы перекиси водорода

Источник: https://znaesh-kak.com/x/f/ftor

Фтор

Общие сведения и методы получения

Фтор ( F ) — газ бледно-желтого цвета, относится к галогенам.

Название «фтор» (по-гречески — разрушительный) предложил Ампер, оно употребляется в настоящее время только в русской терминологии.

Впервые в 1886 г. фтор выделил французский химик Муассан элек­тролизом жидкого безводного фтороводорода, содержащего примесь кислого фторида калия KHF 2 .

Промышленное производство фтора началось с 30-х гг.

Относится к числу наиболее распространенных в природе элементов. Среднее содержание его в земной коре составляет 6,25-10~2 %, в кис­лых изверженных породах (гранитах)—8,0*10-2 %, в основных — 3,7-10~2%, в ультраосновных—1,0• 10-2% (по массе). Фтор содержит­ся в вулканических газах, в термальных водах, в растительных и жи­вотных организмах, но главным образом входит в состав минералов.

Главное промышленное значение имеет плавиковый шпат CaF 2 , крупные месторождения которого находятся в СССР, США, Мексике, КНР, Италии, ФРГ, ГДР, Испании, Франции, Англии.

Перспективным источником получения фтора для производства ми­неральных удобрений являются фосфаты.

Современный промышленный метод получения фтора — метод Муас-сана. Сырьем является плавиковый шпат CaF 2 , из которого действием серной кислоты при 130 °С получают фтороводород HF .

Готовят элек­тролит: в расплав из бифторида калия KHF 2 вводят фтороводород до содержания 40—41 % HF . Расплав (температура плавления 70 °С) под­вергают электролизу по режиму: температура 95—100 °С, напряжение иа электродах 9—11 В, выход по току 90—95 %.

Фтор хранят как в газообразном состоянии под давлением, так и в жидком состоя ши при охлаждении жидким азотом.

Токсичен, предельно допустимая концентрация в воздухе примерно 2*10-4 мг/л. Воздействует на дыхательные пути, сердце, глао, цен­тральную нервную систему, при попадании на кожу вызывает трудно заживающие ожоги. Первая помощь при отравлении фтором заключа­ется в кислородном дыхании; при поражении кожи — обильные промы­вания водой, затем спиртом и употребление пасты из Mg(OH)2.

Небольшие загрязнения аппаратуры (окалина, следы масла, влаги), предназначенной для работы со фтором, могут привести к воспламене­нию, следствием которого может быть горение материала во фторе. По­этому все оборудование должно быть тщательно очищено и обработа­но газообразным фтором для образования на поверхности защитной

пленки фторида металла. Фторирование элементарным фтором следует проводить за защитными щитками, так как возможен взрыв.

Физические свойства

Химические свойства

 Имеет высокую химическую активность, наиболее активен из всех неметаллов, обладает очень высокой реакционной способностью, в соединениях проявляет степень окисления— 1.

При низких температурах в электрическом разряде образуются фто­риды кислорода 03 F 4 , 03 F 2 , 02 F 2 .

При взаимодействии фтора с разбавленным раствором NaOH образу, ется OF 2 — сильный фторирующий агент и окислитель.

Реакция с азотом протекает в электрическом разряде с образованием бесцветного газа грехфтористого азота NF 3 , который плавитси при —208,5 °С, кипит при —129 °С. При действии фтора на HN 3 в среде азо­та образуется желто-зеленый газ FN 3 с температурой плавления —154 °С и температурой кипения —192 «С.

С водородом взаимодействует с воспламенением (при комнатной температуре со взрывом), образуя газ с резким запахом, хорошо рас­творимый в воде,— фтороводород HF .

С серой взаимодействует на холоду с выделением тепла, образуя га­зообразные соединения S2F2, SF2, SF4 и SFa и жидкость S2Fi0.

С древесным углем взаимодействует при комнатной температуре с воспламенением, с графитом — при нагревании, образуя газы CF4, C2Fe и др., а также твердые соединения (CF)„, C4F6 С алмазом фтор непо­средственно не реагирует.

Получены фториды инертных газов, ксенона — XeF2, XeF4) XeF6, крип, тона — KrF2, KrF4 и фторид радона, состав которого не установлен. Фториды ксенона — бесцветные кристаллы, термодинамически устойчи­вые окислители.

Фтор энергично соединяется с большинством металлов, образуя фто­риды.

При взаимодействии со фтором щелочные и щелочноземельные ме­таллы воспламеняются на холоду, Sn,Ti, Bi, Мо, W — при незначитель­ном нагревании, Hg, Pb, U, V — при комнатной температуре, Pt — при температуре красного каления, Fe, Си, Al, N1, Zn — на холоду со фтором не взаимодействуют, так как на их поверхности образуется защитный слой фторида.

При взаимодействии фтора на холоду с основными оксидами образу­ются, как правило, фториды и кислород. Кислотные оксиды либо присо­единяют фтор, либо замещают кислород на фтор.

Вода взаимодействует со фтором по реакции 2H20-f-2F2=4HF+02.

Гидроксиды металлов реагируют с образованием фторида металла и кислорода. Водные растворы щелочей NaOH и КОН реагируют приСС с образованием OF2

При взаимодействии с кислотами фтор замещает водород, в солях металлов— металлы, в более жестких условиях фтор вытесняет кислород из этих соединений, образуя сульфурилфторид.

Фтор энергично реагирует с органическими соединениями, вступая в реакции присоединения и замещения, образуя фторорганические соеди­нения

Электрохимический эквивалент фтора составляет 0,19689 мг/Кл. Области применения

Элементарный фгор применяют в жидком виде как окислитель жид­ких ракетных топлив. Его используют для получения: C 1 F 3 — окислите­ля жидких ракетных топлив; SF 6 — диэлектрика; фторидов металлов Со, Ag , Мп, Sb — фторирующих реагентов.

Фтористый водород широко используют для получения синтетическо­го криолита (сырье для получения А1), в производстве урана, для син­теза фторуглеродов, в качестве катализатора синтеза бензина и при про­изводстве синтетических горючих веществ, для травления стекла.

Фториды азота применяют в производстве тетрафторгидразина для сварки металлов, как окислители жидких ракетных топлив. Фториды кислорода — как сильный фторирующий и окисляющий агент.

Фтористоводородную (плавиковую) кислоту применяют как раство­ритель, для травления стекла, а также реагент для получения фторидов.

Фторкаучуки используют для изготовления емкостей для хранения горючего, уплотнителей, колец, диафрагм, клапанов и других изделий, работающих в контакте с маслами, окислителями и другими агрессивны­ми средами при 200 °С и выше.

Фторпласты применяют в электро- и радиотехнике, авиации и ракет­ной технике, машиностроении, химической и атомной промышленности, в криогенной технике, в пищевой промышленности и медицине.

Интересными по свойствам оказались смешанные фторхлорпроизвод-ные метана и этана.

Большая теплота испарения наряду с отсутствием токсичности позво­лили использовать эти соединения «фреоны» в качестве хладагентов хо­лодильных машин. Препараты, содержащие фтор, применяют в медицинс­кой практике в качестве противоопухолевых, антидепрессивных, наркоти­ческих и других средств.

Источник: https://ibrain.kz/himiya-svoystva-elementov/ftor