Фтор | это... Что такое Фтор? (original) (raw)

17F

17,0020952

64,5 c

β+-распад в править] Магнитные свойства ядер

Ядра изотопа 19F имеют полуцелый спин, поэтому возможно применение этих ядер для ЯМР-исследований молекул. Спектры ЯМР-19F являются достаточно характеристичными для фторорганических соединений.

Электронное строение

Применение метода МО для молекулы F2

Электронная конфигурация атома фтора следующая: 1s22s22p5. Атомы фтора в соединениях могут проявлять степень окисления, равную −1. Положительные степени окисления в соединениях не реализуются, так как фтор является самым электроотрицательным элементом.

Квантовохимический терм атома фтора — 2P3/2

Строение молекулы

С точки зрения теории молекулярных орбиталей, строение двухатомной молекулы фтора можно охарактеризовать следующей диаграммой. В молекуле присутствует 4 связывающих орбитали и 3 разрыхляющих. Порядок связи в молекуле равен 1.

Кристаллическая решётка

Кристаллическая структура α-фтора (стабильная при атмосферном давлении)

Фтор образует две кристаллические модификации, стабильные при атмосферном давлении:

Получение

Лабораторный метод получения фтора

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.

Лабораторный метод

\mathsf{ 2K_2MnF_6 + 4SbF_5 \rightarrow 4KSbF_6 + 2MnF_3 + F_2 \uparrow }

Хотя этот метод не имеет практического применения, он демонстрирует, что электролиз необязателен, кроме того, все компоненты для данных реакций могут быть получены без использования газообразного фтора.

Также для лабораторного получения фтора можно использовать нагрев фторида кобальта (III) до 300 °С, разложение фторидов серебра (слишком дорого) и некоторые другие способы.

Промышленный метод

Промышленное производство фтора осуществляется электролизом расплава кислого фторида калия KF·3HF (часто с добавлениями фторида лития), который образуется при насыщении расплава KF фтористым водородом до содержания 40—41 % HF. Процесс электролиза проводят при температурах около 100 °C в стальных электролизёрах со стальным катодом и угольным анодом.

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)[8].

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:

\mathsf{ F_2 + 2H_2O \rightarrow 4HF \uparrow + O_2 \uparrow }

\mathsf{ Pt + 2F_2 \ \xrightarrow{350-400^oC}\ PtF_4 }

К реакциям, в которых фтор формально является восстановителем, относятся реакции разложения высших фторидов, например:

\mathsf{ 2CoF_3 \rightarrow 2CoF_2 + F_2 \uparrow }

\mathsf{ 2MnF_4 \rightarrow 2MnF_3 + F_2 \uparrow }

Фтор также способен окислять в электрическом разряде кислород, образуя фторид кислорода OF2 и диоксидифторид O2F2.

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[9].

Хранение

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 (это возможно потому, что эти металлы и сплавы покрываются непреодолимой для фтора пленкой фторидов[10]).

Применение

Применение в химии

Газообразный фтор используется для получения:

Ракетная техника

Соединения фтора и сам фтор применяются в ракетной технике как окислители ракетного топлива.

Применение в медицине

Фторированные углеводороды (напр. перфтордекалин) применяются в медицине как кровезаменители. Существует множество лекарств, содержащих фтор в структуре (фторотан, фторурацил и др.).

Биологическая и физиологическая роль

Фтор является жизненно необходимым для организма элементом. В организме человека фтор, в основном, содержится в эмали зубов в составе фторапатита — Ca5F(PO4)3. При недостаточном (менее 0,5 мг/литр питьевой воды) или избыточном (более 1 мг/литр) потреблении фтора организмом могут развиваться заболевания зубов: кариес и флюороз (крапчатость эмали) и остеосаркома, соответственно[11].

Малое содержание фтора разрушает эмаль за счет вымывания фтора из фторапатита с образованием гидроксоапатита, и наоборот.

Для профилактики кариеса рекомендуется использовать зубные пасты с добавками фторидов (натрия и/или олова) или употреблять фторированную воду (до концентрации 1 мг/л), или применять местные аппликации 1-2 % раствором фторида натрия или фторида олова. Такие действия могут сократить вероятность появления кариеса на 30-50% [12].

Предельно допустимая концентрация связанного фтора[13] в воздухе промышленных помещениях равна 0,0005 мг/литр воздуха.

См. также

commons: Фтор на Викискладе?

Литература

Примечания

  1. ↑ http://www.xumuk.ru/nekrasov/vii-01.html
  2. ↑ Редкол.:Зефиров Н. С. (гл. ред.) Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Большая Российская энциклопедия, 1999. — Т. 5. — С. 198.
  3. ↑ Таблица Менделеева на сайте ИЮПАК
  4. ↑ Главным образом в эмали зубов
  5. ↑ Journal of Solid State Chemistry, Vol. 2, Issue 2, 1970, P. 225—227.
  6. ↑ J. Chem. Phys. 49, 1902 (1968)
  7. ↑ Гринвуд Н., Эрншо А. «Химия элементов» т.2, М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008 стр. 147—148, 169 — химический синтез фтора
  8. ↑ Ахметов Н. С. «Общая и неорганическая химия».
  9. ↑ Энциклопедический словарь юного химика. Для среднего и старшего возраста. Москва, Педагогика-Пресс. 1999 год.
  10. ↑ Фтор в Популярной библиотеке химических элементов
  11. ↑ По данным National Toxicology Program
  12. ↑ Справочник потребителя. Журнал без рекламы
  13. ↑ в виде фторидов и фторорганических соединений

Ссылки

Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
1 H He
2 Li Be B C N O F Ne
3 Na Mg Al Si P S Cl Ar
4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo
Щелочные металлы Щёлочноземельные металлы Лантаноиды Актиноиды Переходные металлы Другие металлы Металлоиды Другие неметаллы Галогены Инертные газы
Соединения фтора
Гексафторалюминат натрия (Na3AlF6) • Гексафтороантимонат водорода (HSbF6) • Гексафторид платины (PtF6) • Гексафторид селена (SeF6) • Гексафторид теллура (TeF6) • Гексафторогерманат калия (K2[GeF6]) • Гексафторогерманат рубидия (Rb2[GeF6]) • Гексафторогерманат цезия (Cs2[GeF6]) • Гексафторосиликат(IV) калия (K2[SiF6]) • Гексафторосиликат натрия (Na2SiF6) • Гексафторплатинат ксенона (XePtF6) • Гексафторсиликат аммония ((NH4)2SiF6) • Гептафторид рения (ReF7) • Гептафторониобат(V) калия (K2[NbF7]) • Гидрофторид аммония ([NH4][HF2]) • Гидрофторид калия (HF2K) • Декафторид дисеры (S2F10) • Диоксидифторид (F2O2) • Диоксидифторид молибдена(VI) (MoF2O2) • Дифтордиазин (N2F2) • Дифторид радона (F2Rn) • Кремнефтористоводородная кислота (H2SiF6) • Монофторид алюминия (AlF) • Монофторид углерода (CF) • Оксид-фторид урана (UO2F2) • Окситетрафторид вольфрама(VI) (WOF4) • Окситетрафторид молибдена(VI) (MoOF4) • Оксифторид иттрия (YOF) • Оксифторид лантана(III) (LaOF) • Оксотетрафторид ксенона (XeOF4) • Оксотрифторид ванадия(V) (F3OV) • Пентафторид висмута (BiF5) • Пентафторид мышьяка (AsF5) • Пентафторид сурьмы (SbF5) • Пентафторид урана (UF5) • Пентафторид фосфора (PF5) • Субфторид серебра (Ag2F) • Тетрафторалюминат калия (KAlF4) • Тетрафтороборат лития (LiBF4) • Тетрафтороборат меди(II) (Cu(BF4)2) • Тетрафтороборат натрия (NaBF4) • Тетрафтороборат нитрозила (BF4NO) • Тетрафтороборат нитрония (BNO2F4) • Тетрафтороборат серебра (AgBF4) • Тетрафторборная кислота (HBF4) • Тетрафторид дибора (B2F4) • Тетрафторид кремния (SiF4) • Тетрафторид селена (SeF4) • Тетрафторид теллура (TeF4) • Тетрафторгидразин (N2F4) • Трифторид алюминия (AlF3) • Трифторид бора (BF3) • Трифторид мышьяка (AsF3) • Трифторид висмута (BiF3) • Трифторид сурьмы (SbF3) • Трифторид тиазила (NSF3) • Трифторид фосфора (PF3) • Фторфосфат натрия (Na2PFO3) • Фторамин (NH2F) • Фторид азота(III) (NF3) • Фторид аммония (NH4F) • Фторид бария (BaF2) • Фторид бериллия (BeF2) • Фторид брома(I) (BrF) • Фторид брома(III) (BrF3) • Фторид брома(V) (BrF5) • Фторид ванадия(III) (VF3) • Фторид ванадия(IV) (VF4) • Фторид ванадия(V) (VF5) • Фторид вольфрама(VI) (WF6) • Фторид галлия(III) (GaF3) • Фторид гафния(IV) (HfF4) • Фторид дейтерия (DF) • Фторид диртути(2+) (Hg2F2) • Фторид железа(II) (FeF2) • Фторид железа(III) (FeF3) • Фторид золота(III) (AuF3) • Фторид золота(V) (AuF5) • Фторид индия(III) (InF3) • Фторид иода(I) (IF) • Фторид иода(III) (IF3) • Фторид иода(V) (IF5) • Фторид иода(VII) (IF7) • Фторид иридия(IV) (IrF4) • Фторид иридия(V) (IrF5) • Фторид иридия(VI) (IrF6) • Фторид иттербия(III) (YbF3) • Фторид иттрия (YF3) • Фторид иттрия-лития (LiYF4) • Фторид кадмия (CdF2) • Фторид калия (KF) • Фторид кальция (CaF2) • Фторид кислорода(II) (OF2) • Фторид кобальта(II) (CoF2) • Фторид кобальта(III) (CoF3) • Фторид криптона(II) (KrF2) • Фторид ксенона(II) (XeF2) • Фторид ксенона(IV) (XeF4) • Фторид ксенона(VI) (XeF6) • Фторид лития (LiF) • Фторид магния (MgF2) • Фторид марганца(II) (MnF2) • Фторид марганца(III) (MnF3) • Фторид меди(I) (CuF) • Фторид меди(II) (CuF2) • Фторид молибдена(VI) (MoF6) • Фторид натрия (NaF) • Фторид никеля(II) (NiF2) • Фторид ниобия(V) (NbF5) • Фторид нитрозила) (NOF) • Фторид оксида азота(IV) (NO2F) • Фторид оксида серы(IV) (SO2F2) • Фторид олова(II) (SnF2) • Фторид олова(IV) (SnF4) • Фторид плутония(III) (PuF3) • Фторид плутония(IV) (PuF4) • Фторид плутония(VI) (PuF6) • Фторид радия (RaF2) • Фторид рения(IV) (ReF4) • Фторид рения(VI) (ReF6) • Фторид рения(VII) (ReF7) • Фторид ртути(II) (HgF2) • Фторид рубидия (RbF) • Фторид самария(III) (SmF3) • Фторид свинца(II) (PbF2) • Фторид серебра(I) (AgF) • Фторид серебра(II) (AgF2) • Фторид серы(IV) (SF4) • Фторид серы(VI) (SF6) • Фторид скандия(III) (ScF3) • Фторид стронция (SrF2) • Фторид таллия(I) (TlF) • Фторид тантала(V) (TaF5) • Фторид теллура(IV) (TeF4) • Фторид технеция(VI) (TcF6) • Фторид тиазила (NSF) • Фторид тианила (SOF2) • Фторид титана(III) (TiF3) • Фторид титана(IV) (TiF4) • Фторид тория(IV) (ThF4) • Фторид урана(III) (UF3) • Фторид урана(IV) (UF4) • Фторид урана(V) (UF5) • Фторид урана(VI) (UF6) • Фторид хлора(I) (ClF) • Фторид хлора(III) (ClF3) • Фторид хлора(V) (ClF5) • Фторид хрома(III) (CrF3) • Фторид хрома(IV) (CrF4) • Фторид хрома(V) (CrF5) • Фторид цезия (CsF) • Фторид цинка (ZnF2) • Фторид циркония(IV) (ZrF4) • Фторид-хлорид оксида серы(IV) (ClFO2S) • Фторноватистая кислота (HOF) • Фтороводород (HF) • Фторосульфоновая кислота (FSO3H) • Фторид хлорила (ClO2F) • Фторид перхлорила (ClO3F) • Фторид оксиперхлорила (ClO3OF)
Просмотр этого шаблона Органические соединения фтора
Алканы и циклоалканы Фреоны · Перфторуглеводороды · Тетрафторид углеродаГексафторэтан · Октафторпропан · Октафторциклобутан · Декафторбутан · Фтороформ · Тетрафторэтан Хлорфторуглероды · Трихлорфторметан · Дифтордихлорметан Хлордифторметан · Фторотан · Перфтордекалин
Алкены и алкины Фторолефины · Тетрафторэтилен · Трифторхлорэтилен · Винилиденфторид · Винилфторид · Перфторизобутилен · Гексафторпропилен
Спирты и кетоны Трифторэтанол · Фторэтанол · Гексафторацетон
Кислоты и ангидриды Трифторуксусная кислота · Фторуксусная кислота · Олигомеры гексафторпропиленоксида · Карбонилфторид
Элементоорганические соединения (N,S,P) Трифторметилфенотиазин · Трифтазин · Фторацизин · Фторафур · Фторфеназин · Фторурацил · Зарин · Зоман
Ароматические соединения Гексафторбензол · Октафтортолуол · Бензотрифтоид
Высокомолекулярные соединения Фторопласты · Политетрафторэтилен · Поливинилиденфторид · Фторкаучуки

Категории:

Wikimedia Foundation.2010.

Синонимы:

Полезное

Смотреть что такое "Фтор" в других словарях: