Фтор

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Флуор (F)
Атомний номер 9
Зовнішній вигляд
простої речовини
Жовто-зелений газ,
дуже хімічно-активний.
Надзвичайно отруйний.
Властивості атома
Атомна маса
(молярна маса)
18,998403 а.о.м. (г/моль)
Радіус атома n/a пм
Енергія іонізації
(перший електрон)
1680,0(17,41) кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація [He] 2s2 2p5
Хімічні властивості
Ковалентний радіус 72 пм
Радіус іона (-1e)133 пм
Електронегативність
(за Полінгом)
3,98
Електродний потенціал 0
Ступені окиснення
Термодинамічні властивості
Густина (при -189 °C)1,108 г/см³
Питома теплоємність (F-F) 0,824 Дж/(K моль)
Теплопровідність 0,028 Вт/(м К)
Температура плавлення 53,53 K
Теплота плавлення (F-F) 0,51 кДж/моль
Температура кипіння 85,01 K
Теплота випаровування 6,54 (F-F) кДж/моль
Молярний об'єм 17,1 см³/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґратки моноклінна
Період ґратки n/a Å
Відношення c/a n/a
Температура Дебая n/a K
Періодична система елементів
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

Флуор або фтор (лат. Fluor, хімічний символ F) — хімічний елемент з атомним номером 9, галоген. Також назву «фтор» (флуор) має відповідна проста речовина, що є отруйним та хімічно-активним жовто-зеленим газом.

Загальна характеристика[ред.ред. код]

Символ F, ат.н. 9, ат.м. 18,998403. У природі існує один стабільний ізотоп 19F. Штучно отримані радіоактивні ізотопи з масовими числами 16, 17, 18, 20, 21, 22. Вперше одержаний франц. хіміком Анрі Муассаном у 1886 р. електролізом плавикової кислоти. Проста речовина – флуор – блідо-жовтий газ зі специфічним різким запахом. Температура плавлення -219,62 оС. Має виключно високу хім. активність і утворює сполуки з усіма хім. елементами, крім гелію, неону і аргону. Взаємодія Ф. з багатьма елементами, оксидами і солями, водою протікає дуже енергійно, а з воднем і вуглеводнями – часто з вибухом. У присутності Ф. більшість металів, С, Si, Р, S і інш. займаються при 20-300 оС і згоряють з утворенням флуоридів. Флуор дуже отруйний. ГДК Ф. 0,15 мг/м3, при експозиції не більше 1 години – 1,5•10 мг/м3. Середній вміст Ф. в земній корі 6,25•10-2 мас.%. Ф. виноситься з верх. мантії переважно з лужною базальтовою і ультрабазитовою маг¬мою. Найважливіші мінерали, збагачені флуором (% мас.): флюорит (47,81-48,8%), флуорапатит (до 3,8%), слюда (0,1-3,5%), амфіболи (0,1-3,5%), віліоміт (45,24%), топаз (13,01-20,45%), сфен (0,1-1,35%), кріоліт (54,4%).

Одержують Ф. електролізом HF в середовищі розплавленого КН2F3 або KHF2.

Застосування в техніці знаходять флуорорганічні спо¬луки, що характеризуються високою термічною і хімічною стійкістю.

Історія[ред.ред. код]

Перша сполука фтору — флюорит (плавиковий шпат) CaF2 — описана в кінці XV століття під назвою «флюоро». У 1771 році Карл Шеєле отримав плавикову кислоту. Як один з атомів плавикової кислоти, елемент фтор був передбачений у 1810 , але виділений у вільному вигляді лише 76 років по тому Анрі Муассаном у 1886 році при електролізі рідкого безводного фтористого водню, що містить домішки кислого фториду калію KHF2.

Походження назви[ред.ред. код]

Назва «фтор» (від грец. φθόρος — руйнування), запропонована Андре Ампером в 1810 році, використовується лише в грецькій (Φθόριο) та східно-слов'янських мовах, а також у мовах, які запозичили цю назву з російської (наприклад, чуваська, таджицька чи монгольська).

У багатьох країнах для елементу та речовини прийнято назви з коренем «флюор» від латинського fluere — «текти», за властивістю сполуки флуору, флюориту (CaF2), знижувати температуру плавлення руди й збільшувати текучість розплаву.

Поширення в природі[ред.ред. код]

Фтор досить поширений у природі. Процентний вміст його в земній корі наближається до вмісту таких елементів, як азот, сірка, хром, марганець і фосфор. Промислове значення мають, однак, тільки два фтористих мінерали — плавиковий шпат і кріоліт. Крім того, фтор входить в порівняно невеликій кількості до складу апатитів. При переробці природних фосфатів на штучні добрива в якості побічних продуктів одержують фтористі сполуки.
Вміст фтору в атомних відсотках в природі показано в таблиці:

Об'єкт Вміст,
Ґрунт 0,02
Води рік 0,00002
Води океанів 0,0001
Зуби людини[1] 0,01

Відносно багаті фтором рослини сочевиця і цибуля

Вмістом у ґрунті фтор зобов'язаний вулканічним газам, за рахунок того, що в їх склад зазвичай входить велика кількість фтороводню.

Отримання[ред.ред. код]

Джерелом для виробництва фтору служить флуористий водень HF, що виходить в основному або при дії сірчаної кислоти H2SO4 на флюорит CaF2, або при переробці апатитів і фосфоритів.

Виробництво фтору здійснюється електролізом розплаву кислого флюориту калію KF·3HF, який утворюється при насиченні розплаву KF·3HF фтористим воднем до вмісту 40-41% HF.

Хімічні властивості[ред.ред. код]

Фтор утворює сполуки, прямо або побічно, з усіма іншими елементами, включаючи деякі інертні гази.
З воднем фтор з'єднується навіть при −252 °C. При цій температурі водень перетворюється в рідину, а фтор твердне, та все ж реакція іде з таким сильним виділенням тепла, що відбувається вибух.
Довгий час не було відомо з'єднання фтору з киснем, але в 1927 р. французьким хімікам вдалося отримати дифторид кисню, що утворюється при дії фтору на слабкий розчин лугу:
2F2 + 2NaOH = 2NaF + OF2 + H2O

Зберігання[ред.ред. код]

Флуор зберігають в газоподібному стані (під тиском) і в рідкому вигляді (при охолоджуванні рідким азотом) в апаратах з нікелю і сплавів на його основі (монель-метал), з міді, алюмінію і його сплавів, латуні, неіржавіючої сталі.

Фтор має унікальну здатність виявлятися по запаху при концентрації 0,02 мг/м³, яка в 7,5 раза нижче прийнятої гранично допустимої.

Застосування[ред.ред. код]

Газоподібний флуор служить для флуорування UF4 в UF6, вживаного для розділення ізотопів урану, а також для отримання трифлуористого хлору ClF3 (флуоруючий агент і потужний окислювач ракетного палива), шестифлуористої сірки SF6 (газоподібний ізолятор в електротехнічній промисловості), флюоритів металів (наприклад, W і V).

Рідкий флуор, і рідкий оксид флуору (він ефективніший) використовують в якості окиснювача ракетного палива. Те саме відноситься до вироблюваних — тетрафлуоргідразину і трифлуористого азоту (причому останній дозволяє при спалюванні в його атмосфері різних палив отримувати дуже високі температури).

Біологічна роль[ред.ред. код]

Основна роль в організмі — участь в кісткоутворенні і процесах формування дентину і зубної емалі. Також фтор стимулює кровотворну систему та імунітет, бере участь у розвитку скелета, стимулює репаративні процеси при переломах кісток. Попереджає розвиток сенільного остеопорозу. Основні концентрації фтору в організмі людини:

в зубах — 246—560 мг / кг, в кістках — 200—490 мг / кг, в м'язах — 2-3 мг / кг.

Добова потреба дорослої людини становить 2-3 мг фтору. З продуктами харчування доросла людина одержує в середньому 0,8 мг фтору на добу. Найбільша кількість фтору з продуктів містить риба (тріска, сом), горіхи, печінка. Основна кількість фтору надходить в організм з водою. Звичайна питна вода містить 1 мг фтору на 1 л. Недолік надходження фтору в організм є одним з екзогенних етіологічних факторів карієсу зубів, особливо в період їх прорізування і мінералізації. У районах з низьким вмістом фтору у воді проводиться фторування води до оптимального вмісту фтору — 1 мг / л. Надмірне надходження фтору в організм з водою в основному носить ендемічний характер і виникає в тій місцевості, де вміст фтору у воді перевищує 2 мг / л. Виявляється виникненням флюорозу, який уражає в основному постійні зуби людей. Токсична дія фтору так само може проявлятися інгібуванням багатьох ферментних систем. Для зниження вмісту фтору в такій воді проводять її дефторування. Фтор входить до складу ряду комплексів полівітамінів.

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

  1. Головним чином в емалі зубів

Література[ред.ред. код]

  • Глосарій термінів з хімії // Й.Опейда, О.Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім.. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет — Донецьк:"Вебер", 2008. — 758 с. ISBN 978-966-335-206-0
  • Гірничий енциклопедичний словник: в 3 т. / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: Східний видавничий дім, 2001—2004. ISBN 966-7804-19-4