Фтор

ФТОР (лат.Fluorum), F - химический элемент VII группы периодической си­стемы Менделеева, относится к галогенам, ат омный н омер 9, ат омная масса 18,998403; при нормаль­ных условиях (0 °С; 0,1 М н/м² , или 1 кгс/см ² ) - газ бледно-желтого цвета с резким запахом.

Природный ф тор состоит из одного ста­бильного изотопа ¹⁹ F. Искусственно полу­чены пять радиоактивных изотопов: ¹⁶ F с периодом полураспада Т_1/2 < 1 сек, ¹⁷ F(Т_1/2 = 70 сек ),¹⁸ F (Т_1/2 = 111 мин), ²⁰ F (Т_1/2 = 11,4 сек), ²¹ F(Т_{1/ 2} = 5 сек).

Историческая справка.

Первое соединение фтора - флюорит (плави­ковый шпат)Ca F₂ - описано в конце 15 века под наз ванием "флю ор" (от латинскогоfluo - теку, по свойству Са F₂ делать жидкотекучими вяз кие шлаки металлургических произ­водств). В 1771 К. Шееле получил плавиковую кислоту. Свободный фтор выделил А. Муассан в 1886 электролизом жидко­го безводного фтористого водорода, содер­ жащего примесь кислого фторида ка­лияKHF ₂ .

Химия фтора начала развивать ся с 1930-х годов, особенно быстро - в годы 2-й мировой войны 1939-45 и после нее в связи с потребностями атомной пром ышленности и ракетной техники. Название "фтор" (от греческогоphthoros - разрушение , гибель), предложен ное А. Ампером в 1 810, употребляется только в русском языке; во мн огих странах принято название "флю ор".

Распространение в природе.

Среднее содержание фтора в земной коре 6,25_* 10^-2 % по массе; в кислых изверженных породах (гра­нитах) оно составляет 8_* 10^{- 2} %, в ос­новных - 3,7_* 10^-2 % , в ультраоснов­ных - 10^-2 %. Фтор присутствует в вулка­нических газах и термальных водах. Важ­нейшие соединения фтора - флюорит, крио­лит и топаз. Всего известно 86 фторсодержащих мине­ралов. Соединения фтора находятся также в апатитах, фосфоритах и других. Фтор - важ ный биогенный элемент. В истории Земли источником поступления фтора в био­сферу были продукты извержения вулка­нов (газы и др.).

Физические и химические свойства.

Газообразный ФТОР имеет плотность 1,693 г/л (0 °С и 0,1 Мн/м ² , или 1 кгс/см² ), жидкий - 1,5127 г/см³ (при температуре кипения); t_пл -219,61 °С; t_кип -188,13 °С. Молекула фтора состоит из двух атомов (F₂ ); при 1000 °С 50% молекул диссоциирует, энер­гия диссоциации около 155±4 кдж/моль (37±1 ккал/моль). Фтор плохо раство­рим в жидком фтористом водороде; раст­воримость 2,5_* 10^-3 г в 100 г НF при -70 °С и 0,4_* 10^-3 г при -20 °С; в жидком виде неограниченно растворим в жидком кислороде и озоне. Конфигурация внешних электронов атома фтора 2s² 2р⁵ . В соеди­нениях проявляет степень окисления -1. Ковалентный радиус атома 0,72А, ион­ный радиус 1,33А. Сродство к электрону 3,62 эв, энергия ионизации (F ® F+) 17,418 эв. Высокими значениями сродства к электрону и энергии ионизации объяс­няется сильная электроотрицательность атома фтора, наибольшая среди всех других элементов. Высокая реакционная спо­собность фтора обусловливает экзотермичность фторирования, которая, в свою очередь, определяется аномально малой ве­личиной энергии диссоциации молекулы фтора и большими величинами энергии связей атома фтора с другими атомами. Прямое фторирование имеет цепной механизм и легко может перейти в горение и взрыв. Фтор реагирует се всеми элементами, кроме гелия, неона и аргона. С кислородом взаимодействует в тлеющем разряде, образуя при низких температурах фториды кислорода О₂ Р₃ , О₃ F₂ 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 С lF и трехфтористый хлор СlF₃ . Известен также СlF₃ , получаемый фторированием СlF₃ при высокой температуре и давлении 25 Мн/м² (250 кгс/см ² ). Бром и иод воспламеняются в атмосфере фтора при обычной темпе ре, при этом могут быть получены BrF₃ , BrF₅ , IF₅ , IF₇ . Фтор непосредственно реалирует с криптоном, ксеноном и рад оном, образуя соответ­ст вующие фториды ( например, Х eF₄ , Хе F₆ , К rF₂ ). Изве стны также оксифторид и ксен она.

Вз аимодействие фтора с серой сопровож­дается выделением тепла и приводит к образованию многочисленных фторидов серы Селен и теллур образуют высшие фториды SеF₆ и Те F₆ . Фтор с вод оро­дом реагируют с воспламе нен ием; при этом образуется фтористый водород. Фтор с азотом реагируе т лишь в электрическом разряде. Древесный уголь при взаи­модействии с фтором воспламеня ется при обычной температуре; графи т реагирует с ним при сильном нагревании, при э том воз­можно образование твердого фтористого графита или газообразных перфторуглер одов CF₄ и C₂ F₆