БОЛЬШАЯ СОВЕТСКАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ, БСЭ БОЛЬШАЯ СОВЕТСКАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ, БСЭ
Навигация:

Библиотека DJVU
Photogallery

БСЭ

Статистика:


Фтор

Значение слова "Фтор" в Большой Советской Энциклопедии


Фтор (лат. Fluorum), F, химический элемент VI
title="Iodine">I группы периодической системы Менделеева, относится к галогенам, атомный номер 9, атомная масса 18,998403; при нормальных условиях (0 °С; 0,1 Мн/м2, или 1 кгс/см2) — газ бледно-жёлтого цвета с резким запахом.

  Природный Фтор состоит из одного стабильного изотопа 19F. Искусственно получены пять радиоактивных изотопов: 16F с периодом полураспада Т1/2 < 1 сек, 17F (T1/2 = 70 сек), 18F (T1/2 = 111 мин), 20F (T1/2 = 11,4 сек), 21F (T1/2 = 5 сек).

  Историческая справка. Первое соединение Фтор — флюорит (плавиковый шпат) CaF2 — 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 Фтор выделил А. Муассан в 1886 электролизом жидкого безводного фтористого водорода, содержащего примесь кислого фторида калия KHF3.

  Химия Фтор начала развиваться с 1930-х гг., особенно быстро — в годы 2-й мировой войны 1939 — 45 и после неё в связи с потребностями атомной промышленности и ракетной техники. Название «Фтор (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 Фтор 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 %. Фтор присутствует в вулканических газах и термальных водах. Важнейшие соединения Фторфлюорит, криолит и топаз (см. Фториды природные). Всего известно 86 фторсодержащих минералов. Соединения Фтор находятся также в апатитах, фосфоритах и др. Фтор — важный биогенный элемент. В истории Земли источником поступления Фтор 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/м2, или 1 кгс/см2), жидкий — 1,5127 г/см3 (при температуре кипения); tпл — 219,61°С; tkип — 188,13°С. Молекула Фтор 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 HF при —70°С и 0,4·10-3 при —20°С; в жидком виде неограниченно растворим в жидком кислороде и озоне. Конфигурация внешних электронов атома Фтор 2s22p2. В соединениях проявляет степень окисления — 1. Ковалентный радиус атома 0,72Å, ионный радиус 1,33Å. 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 Фтор наибольшая среди всех др. элементов. Высокая реакционная способность Фтор обусловливает экзотермичность фторирования, которая, в свою очередь, определяется аномально малой величиной энергии диссоциации молекулы Фтор и большими величинами энергии связей атома Фтор с др. атомами. Прямое фторирование имеет цепной механизм и легко может перейти в горение и взрыв. Фтор реагирует со всеми элементами, кроме гелия, неона и аргона. С кислородом взаимодействует в тлеющем разряде, образуя при низких температурах фториды кислорода O2F2, O3F2 и др. Реакции Фтор с др. галогенами экзотермичны, в результате образуются межгалогенные соединения. Хлор взаимодействует с Фтор при нагревании до 200—250°С, давая монофтористый хлор CIF и трёхфтористый хлор ClF3. Известен также CIF5, получаемый фторированием ClF3 при высокой температуре и давлении 25 Мн/м2 (250 кгс/см2). Бром и йод воспламеняются в атмосфере Фтор при обычной температуре, при этом могут быть получены BrF3, BrF5, IF5, IF7. Фтор непосредственно реагирует с криптоном, ксеноном и радоном, образуя соответствующие фториды (например, XeF4, XeF6, KrF2). Известны также оксифториды ксенона.

  Взаимодействие Фтор с серой сопровождается выделением тепла и приводит к образованию многочисленных серы фторидов. Селен и теллур образуют высшие фториды SeF6 TeF6. Фтор с водородом реагируют с воспламенением; при этом образуется фтористый водород. Это радикальная реакция с разветвлением цепей: HF* + H2 = HF + H2*; H2* + F2 = HF + Н + F (где HF* и H2* — молекулы в колебательно-возбуждённом состоянии); реакция используется в химических лазерах. Фтор с азотом реагирует лишь в электрическом разряде (см. Фториды азота). Древесный уголь при взаимодействии с Фтор воспламеняется при обычной температуре; графит реагирует с ним при сильном нагревании, при этом возможно образование твёрдого фтористого графита (CF)x или газообразных перфторуглеродов CF4, C2F6 и др. С бором, кремнием, фосфором, мышьяком Фтор взаимодействует на холоду, образуя соответствующие фториды. Фтор энергично соединяется с большинством металлов; щелочные и щёлочноземельные металлы воспламеняются в атмосфере Фтор на холоду, Bi, Sn, Ti, Mo, W — при незначительном нагревании, Hg, Pb, U, V реагируют с Фтор при комнатной температуре, Pt — при температуре темно-красного каления. При взаимодействии металлов с Фтор образуются, как правило, высшие фториды, например UF6, MoF6, HgF2. Некоторые металлы (Fe, Cu, Al, Ni, Mg, Zn) реагируют с Фтор с образованием защитной плёнки фторидов, препятствующей дальнейшей реакции.

  При взаимодействии Фтор 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 + O2. Стекло очень медленно реагирует с Фтор в присутствии воды реакция идёт быстро. Вода взаимодействует с Фтор 2H2O + 2F2 = 4HF + O2; при этом образуется также OF2 и перекись водорода H2O2. Окислы азота NO и NO2 легко присоединяют Фтор с образованием соответственно фтористого нитрозила FNO и фтористого нитрила FNO2. Окись углерода присоединяет Фтор при нагревании с образованием фтористого карбонила: CO + F2 = COF2.

  Гидроокиси металлов реагируют с Фтор образуя фторид металла и кислород, например 2Ba(OH)2 + 2F2 = 2BaF2 + 2H2O + O2. Водные растворы NaOH и KOH реагируют с Фтор при 0°С с образованием OF2.

  Галогениды металлов или неметаллов взаимодействуют с Фтор на холоду, причём Фтор замещает все галогены, Легко фторируются сульфиды, нитриды и карбиды. Гидриды металлов образуют с Фтор на холоду фторид металла и HF; аммиак (в парах) — N2 и HF. Фтор замещает водород в кислотах или металлы в их солях, например HNO3 (или NaNO3) + F2 ® FNO3 + HF (или NaF); в более жёстких условиях Фтор вытесняет кислород из этих соединений, образуя сульфурилфторид, например Na2SO4 + 2F2 = 2NaF + SO2F2 + O2. Карбонаты щелочных и щёлочноземельных металлов реагируют с Фтор при обычной температуре; при этом получаются соответствующий фторид, CO2 и O2.

  Фтор энергично реагирует с органическими веществами (см. Фторорганические соединения).

  Получение. Источником для производства Фтор служит фтористый водород, получающийся в основном либо при действии серной кислоты H2SO4 на флюорит CaF2, либо при переработке апатитов и фосфоритов. Производство Фтор осуществляется электролизом расплава кислого фторида калия KF·(1,8—2,0)HF, который 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 Фтор по току достигает 90—95%. Получающийся Фтор содержит до 5% HF, который удаляется вымораживанием с последующим поглощением фторидом натрия. Фтор хранят в газообразном состоянии (под давлением) и в жидком виде (при охлаждении жидким азотом) в аппаратах из никеля и сплавов на его основе (монель-металл), из меди, алюминия и его сплавов, латуни, нержавеющей стали.

  Применение. Газообразный Фтор служит для фторирования UF4, в UF6, применяемого для изотопов разделения урана, а также для получения трёхфтористого хлора ClF3 (фторирующий агент), шестифтористой серы SF6 (газообразный изолятор в электротехнической промышленности), фторидов металлов (например, W и V). Жидкий Фтор — окислитель ракетных топлив.

  Широкое применение получили многочисленные соединения Фторфтористый водород, алюминия фторид, кремнефториды, фторсульфоновая кислота (растворитель, катализатор, реагент для получения органических соединений, содержащих группу — SO2F), BF3 (катализатор), фторорганические соединения и др.

  Техника безопасности. Фтор 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.

  Фтор в организме. Фтор 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 Фтор в зубах. Кости морских животных богаче Фтор по сравнению с костями наземных. Поступает в организм животных и человека преимущественно с питьевой водой, оптимальное содержание Фтор в которой 1—1,5 мг/л. При недостатке Фтор у человека развивается кариес зубов, при повышенном поступлении — флюороз. Высокие концентрации ионов Фтор опасны ввиду их способности к ингибированию ряда ферментативных реакций, а также к связыванию важных в биологическом отношении элементов (Р, Ca, Mg и др.), нарушающему их баланс в организме. Органические производные Фтор обнаружены только в некоторых растениях (например, в южноафриканском Dichapetalum cymosum). Основные из них — производные фторуксусной кислоты, токсичные как для др. растений, так и для животных. Биологическая роль Фтор изучена недостаточно. Установлена связь обмена Фтор с образованием костной ткани скелета и особенно зубов. Необходимость Фтор для растений не доказана.

  В. Р. Полищук.

  Отравления Фтор возможны у работающих в химической промышленности, при синтезе фторсодержащих соединений и производстве фосфорных удобрений. Фтор раздражает дыхательные пути, вызывает ожоги кожи. При остром отравлении возникают раздражение слизистых оболочек гортани и бронхов, глаз, слюнотечение, носовые кровотечения; в тяжёлых случаях — отёк лёгких, 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 кислорода. Профилактика: соблюдение правил техники безопасности, ношение специальной одежды, регулярные медицинские осмотры, включение в пищевой рацион кальция, витаминов. Препараты, содержащие Фтор применяют в медицинской практике в качестве противоопухолевых (5-фторурацил, фторафур, фторбензотэф), нейролептических (трифлуперидол, или триседил, фторфеназин, трифтазин и др.), антидепрессивных (фторацизин), наркотических (фторотан) и др. средств.

 

  Лит.: Рысс 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.

В Большой Советской Энциклопедии рядом со словом "Фтор"

Фтизиатрия | Буква "Ф" | В начало | Буквосочетание "ФТ" | Агрикола Рудольф


Статья про слово "Фтор" в Большой Советской Энциклопедии была прочитана 3356 раз


Интересное