Фтор, хімія властивості елементів

Загальні відомості і методи отримання

Фтор (F) - газ блідо-жовтого кольору, відноситься до галогенів.

Назва «фтор» (по-грецьки - руйнівний) запропонував Ампер, воно вживається в даний час тільки в російській термінології.

Вперше в 1886 р фтор виділив французький хімік Муассан елек-тролізом рідкого безводного фтороводорода, що містить домішка кислого фториду калію KHF 2.

Промислове виробництво фтору почалося з 30-х рр.

2%, в киць-лих вивержених породах (гранітах) -8,0 * 10 -2%, в основних - 3,7-10

2%, в ультраосновних-1,0 • 10 -2% (по масі). Фтор містить-ся в вулканічних газах, в термальних водах, в рослинних і жи-Вотня організмах, але головним чином входить до складу мінералів.

Всього відомо 86 фторсодержащнх мінералів, найважливішими з ко-торих є: CaF 2 - плавиковий шпат (флюорит), що містить 48,7% F; Na 3 AlF 3 - кріоліт, що містить 54,3% F; Ca 5 F (P 04) 3 - фторапатит, що містить 3,3% F.

Головне промислове значення має плавиковий шпат CaF 2. великі родовища якого знаходяться в СРСР, США, Мексиці, КНР, Італії, ФРН, НДР, Іспанії, Франції, Англії.

Перспективним джерелом отримання фтору для виробництва мі-ральним добрив є фосфати.

Сучасний промисловий метод отримання фтору - метод Муас-сану. Сировиною є плавиковий шпат CaF 2. з якого дією сірчаної кислоти при 130 ° С отримують фтороводород HF. Готують елек-тролями: в розплав з бифторида калію KHF 2 вводять фтороводород до змісту 40-41% HF. Розплав (температура плавлення 70 ° С) під-Вергал електролізу по режиму: температура 95-100 ° С, напруга иа електродах 9-11 В, вихід за струмом 90-95%. Фтор зберігають як в газоподібному стані під тиском, так і в рідкому перебуваючи ши при охолодженні рідким азотом.

Токсичний, гранично допустима концентрація в повітрі приблизно 2 * 10 -4 мг / л. Впливає на дихальні шляхи, серце, глао, цін-тральних нервову систему, при попаданні на шкіру викликає важко загоюються опіки. Перша допомога при отруєнні фтором укладаючи-ється в кисневому диханні; при ураженні шкіри - рясні промисло-вання водою, потім спиртом і вживання пасти з Mg (OH) 2.

Невеликі забруднення апаратури (окалина, сліди масла, вологи), призначеної для роботи з фтором, можуть привести до запалав-нию, наслідком якого може бути горіння матеріалу у фторі. По-цьому все обладнання повинно бути ретельно очищено і обработ-но газоподібним фтором для утворення на поверхні захисної

плівки фториду металу. Фторування елементарним фтором слід проводити за захисними щитками, так як можливий вибух.

Атомні характеристики. Атомний номер 9, атомна маса 18,9984 а. Є.М. атомний об'єм 14,61 • 10

6 м 3 / моль, атомний радіус (ковалентен-ний) 0,071 нм, нонний радіус F -1 0,133 їм, F + 7 0,009 нм, будова зовнішньої електронної оболонки 2 s 2 2 p 5. Значення перших потенціалів іонізації / (еВ): 17,418; 34,98; 62,65; електронегативність 3,0; спорідненість до електрону 3,58 еВ.

Має високу хімічну активність, найбільш активний з усіх неметалів, володіє дуже високою реакційною здатністю, в з'єднаннях виявляє ступінь окислення- 1.

При низьких температурах в електричному розряді утворюються фто-Ріди кисню 03 F 4. 03 F 2. 02 F 2.

При взаємодії фтору з розведеним розчином NaOH образу, ється OF 2 - сильний фторуючий агент і окислювач.

Реакція з азотом протікає в електричному розряді з утворенням безбарвного газу грехфторістого азоту NF 3. який плавітсі при -208,5 ° С, кипить при -129 ° С. При дії фтору на HN 3 в середовищі азо-ту утворюється жовто-зелений газ FN 3 з температурою плавлення -154 ° С і температурою кипіння -192 "С.

З воднем взаємодіє із запалюванням (при кімнатній температурі з вибухом), утворюючи газ з різким запахом, добре рас-творений в воді, - фтороводород HF.

З сірої взаємодіє на холоду з виділенням тепла, утворюючи га-зообразние з'єднання S2 F2. SF2. SF4 і SFa і рідина S2 Fi0.

З деревним вугіллям взаємодіє при кімнатній температурі з займанням, з графітом - при нагріванні, утворюючи гази CF4, C2 Fe і ін. А також тверді сполуки (CF) ", C4 F6 З алмазом фтор непо-безпосередніх не реагує.

Реакції з галогенами екзотермічни. При 200-250 ° С хлор утворює моіофторістий хлор C1F і трехфторістий хлор C1F3; при високій температурі і тиску утворюється пентафторнстий хлор CIF5, Бром і йод запалюються в атмосфері фтору при звичайній температурі, утворюючи фториди галогенів BrF, BrF3. BrFs, IF5, IF7.

Отримано фториди інертних газів, ксенону - XeF2. XeF4) XeF6. кріп, тони - KrF2. KrF4 і фторид радону, склад якого не встановлено. Фториди ксенону - безбарвні кристали, термодинамічно стійкості-ші окислювачі.

Фтор енергійно сполучається з більшістю металів, утворюючи фто-Ріди. При взаємодії з фтором лужні і лужноземельні ме-Таллі спалахують на холоду, Sn, Ti, Bi, Мо, W - при незначний-ном нагріванні, Hg, Pb, U, V - при кімнатній температурі, Pt - при температурі червоного розжарювання, Fe , Сі, Al, N1, Zn - на холоду з фтором не взаємодіють, так як на їх поверхні утворюється захисний шар фториду.

При взаємодії фтору на холоду з основними оксидами образу-ються, як правило, фториди і кисень. Кислотні оксиди або присівши-единящей фтор, або заміщають кисень на фтор.

При нагріванні оксид вуглецю (II) СО приєднує фтор, оксиди азоту N0 і N02 приєднують фтор при кімнатній температурі. Стек-ло реагує зі фтором дуже повільно, в присутності води швидко.

Вода взаємодіє зі фтором по реакції 2H2 0-f-2F2 = 4HF + 02.

Гідроксиди металів реагують з утворенням фториду металу і кисню. Водні розчини лугів NaOH і КОН реагують Пріссом з утворенням OF2

При взаємодії з кислотами фтор заміщає водень, в солях металів-метали, в більш жорстких умовах фтор витісняє кисень з цих сполук, утворюючи сульфурілфторід.

Фтор енергійно реагує з органічними сполуками, вступаючи в реакції приєднання і заміщення, утворюючи фторорганические соеди-вати

Електрохімічний еквівалент фтору становить 0,19689 мг / Кл. Області застосування

Газоподібний фтор вперше був використаний для отримання UFe, з по-міццю якого вдалося розділити ізотопи урану.

Елементарний фгор застосовують в рідкому вигляді як окислювач жид-ких ракетних палив. Його використовують для отримання: C 1 F 3 - окислів-ля рідких ракетних палив; SF 6 - діелектрика; фторидів металів З, Ag. Мп, Sb - фторують реагентів.

Фтористий водень широко використовують для отримання синтетично-го криолита (сировина для отримання А1), у виробництві урану, для синтезу фторуглеродов, як каталізатор синтезу бензину і при виробництві синтетичних горючих речовин, для травлення скла.

Фториди азоту застосовують у виробництві тетрафторгідразіна для зварювання металів, як окислювачі рідких ракетних палив. Фториди кисню - як сильний фторуючий і окисляє агент.

Фторістоводородную (плавиковую) кислоту застосовують як раство-телеглядачам, для травлення скла, а також реагент для отримання фторидів.

Фторкаучуки використовують для виготовлення ємностей для зберігання пального, ущільнювачів, кілець, діафрагм, клапанів та інших виробів, що працюють в контакті з маслами, окислювачами і іншими агресивні-ми середовищами при 200 ° С і вище.

Фторпласт застосовують в електро- і радіотехніці, авіації і ракет-ної техніці, машинобудуванні, хімічній і атомної промисловості, в кріогенної техніки, в харчовій промисловості і медицині.

Цікавими за властивостями виявилися змішані фторхлорпроізвод-ні метану і етану.

Велика теплота випаровування поряд з відсутністю токсичності позво-лили використовувати ці сполуки «фреони» в якості холодоагентів хо-лодільних машин. Препарати, що містять фтор, застосовують в медичні-кой практиці в якості протипухлинних, антидепресивний, наркоти-чеських та інших засобів.