ФТОР

ФТОР (лат. Fluorum), F, химический
элемент VII группы периодической системы Менделеева, относится к галогенам,
ат.
н. 9, ат. м. 18,998403; при нормальных условиях (О "С; 0,1 Мн/м2,
или
1 кгс/см²) - газ бледно-жёлтого цвета с резким запахом.

Природный Ф. состоит из одного стабильного
изотопа ¹⁹F. Искусственно полV-

Историческая справка. Первое соединение
Ф.-флюорит (плавиковый шпат) CaF"флюор" (от лат. fluo - теку, по свойству CaFвязкие шлаки металлургических производств). В 1771 К. Шееле получил
плавиковую кислоту. Свободный Ф. выделил А. Муассан в 1886 электролизом
жидкого безводного фтористого водорода, содержащего примесь кислого фторида
калия КНР.

Химия Ф. начала развиваться с 1930-х гг.,
особенно быстро - в годы 2-й мировой войны 1939-45 и после неё в связи
с потребностями атомной пром-сти и ракетной техники. Назв. "Ф." (от греч.
phthoros - разрушение, гибель), предложенное А. Ампером в 1810,
употребляется только в рус. языке; во мн. странах принято назв.

"флюор".

Распространение в приро-де. Среднее содержание
Ф. в земной коре (кларк) 6,25-10²% по массе; в кислых изверженных
породах (гранитах) оно составляет 8-10²%, в основных - 3,7-10²%,
в ультраосновных-1 • 10^-2% . Ф. присутствует в вулканических
газах и термальных водах. Важнейшие соединения Ф.-флюорит, криолит и
топаз (см. Фториды природные). Всего известно 86 фторсодержащих
минералов. Соединения Ф. находятся также в апатитах, фосфоритах и
др. Ф.-важный биогенный элемент. В истории Земли источником поступления
Ф. в биосферу были продукты извержения вулканов (газы и др.).

Физические и химические свойства. Газообразный
Ф. имеет плотность 1,693 г/л (О °С и 0,1 Ми/л², или 1 кгс/см²),
жидкий
- 1,5127 г/см³ (при темп-ре кипения); tпл-219,61 °С;
tкип
-188,13 °С. Молекула Ф. состоит из двух атомов (F°С 50% молекул диссоциирует, энергия диссоциации ок. 155±4 кдж/моль
(37±1
ккал/моль).
Ф.
плохо растворим в жидком фтористом водороде; растворимость 2,5 •
10³ г в 100 г HF при -70 °С и 0,4 • 10-³
г при -20 °С; в жидком виде неограниченно растворим в жидком кислороде
и озоне. Конфигурация внеш. электронов атома Ф. 2s²2p^s.
В
соединениях проявляет степень окисления-1. Ковалентный радиус атома 0,72А,
ионный радиус 1,ЗЗА. Сродство к электрону 3,62 эв, энергия ионизации
(F -" F+) 17,418эв. Высокими значениями сродства к электрону и энергии
ионизации объясняется сильная электроотрицательность атома Ф., наибольшая
среди всех др. элементов. Высокая реакционная способность Ф. обусловливает
экзотермич-ность фторирования, к-рая, в свою очередь, определяется аномально
малой величиной энергии диссоциации молекулы Ф. и большими величинами энергии
связей атома Ф. с др. атомами. Прямое фторирование имеет цепной механизм
и легко может перейти в горение и взрыв. Ф. реагирует со всеми элементами,
кроме гелия, неона и аргона. С кислородом взаимодействует в тлеющем разряде,
образуя при низких темп-pax
фториды кислорода OOв результате образуются
межгалогенные соединения. Хлор взаимодействует
с Ф. при нагревании до 200-250 "С, давая монофтористый хлор C1F и трёхфтористый
хлор C1FC1FМн/м2 (250 кгс/см2).
Бром
и иод воспламеняются в атмосфере Ф. при обычной темп-ре, при этом могут
быть получены BrFреагирует с криптоном, ксеноном и радоном, образуя соответствующие фториды
(напр., XeF4, XeFксенона.

Взаимодействие Ф. с серой сопровождается
выделением тепла и приводит к образованию многочисленных серы фторидов.
Селен
и теллур образуют высшие фториды SeFe и TeFe. Ф. с водородом реагируют
с воспламенением; при этом образуется фтористый водород. Это радикальная
реакция с разветвлением цепей: HF* + ННмолекулы в колебательно-возбуждённом состоянии); реакция используется в
хим. лазерах. Ф. с азотом реагирует лишь в электрическом разряде (см. Фториды
азота). Древесный уголь при взаимодействии с Ф. воспламеняется при
обычной темп-ре; графит реагирует с ним при сильном нагревании, при этом
возможно образование твёрдого фтористого графита (CF)x или газообразных
перфтор-углеродов CFi, Cфосфором, мышьяком Ф.

взаимодействует на холоду, образуя соответствующие
фториды.

Ф. энергично соединяется с большинством
металлов; щелочные и щёлочно земельные металлы воспламеняются в атмосфере
Ф. на холоду, Bi, Sn, Ti, Mo, W - при незначит. нагревании. Hg, Pb, U,
V реагируют с Ф. при комнатной темп-ре, Pt - при темп-ре тёмнокрасного
каления. При взаимодействии металлов с Ф. образуются, как правило, высшие
фториды, напр. UFe, MoFe, HgFNi, Mg, Zn) реагируют с Ф. с образованием защитной плёнки фторидов, препятствующей
дальнейшей реакции.

При взаимодействии Ф. с окислами металлов
на холоду образуются фториды металлов и кислород; возможно также образование
окси фторидов металлов (например, MoOнеметаллов либо присоединяют Ф., напр. SOSOSiOмедленно реагирует с Ф.; в присутствии воды реакция идёт быстро. Вода взаимодействует
с Ф.: 2Нобразуется также OFОкислы азота NO и NOфтористого нит-розила FNO и фтористого нитрила FNOприсоединяет Ф. при нагревании с образованием фтористого карбонила: СО
+ F

Гидроокиси металлов реагируют с Ф., образуя
фторид металла и кислород, напр. 2Ва(ОН)2BaFи КОН реагируют с Ф. при О °С с образованием OF

Галогениды металлов или неметаллов взаимодействуют
с Ф. на холоду, причём Ф. замещает все галогены.

Легко фторируются сульфиды, нитриды и карбиды.
Гидриды металлов образуют с Ф. на холоду фторид металла и HF; аммиак (в
парах) - Nих солях, напр. НМО-> FNOкислород из этих соединений, образуя суль-фурилфторид, напр. Na+ 2FКарбонаты щелочных и щёлочноземельных металлов реагируют с Ф. при обычной
темп-ре; при этом получаются соответствующий фторид, СО

Ф. энергично реагирует с органич. веществами
(см. Фторорганические соединения).

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

Применение. Газообразный Ф. служит для
фторирования UF4 в UFизотопов разделения
урана,
а также для получения трёх-фтористого хлора C1Fагент), шестифтористой серы SFпром-сти), фторидов металлов (напр., W и V). Жидкий Ф.- окислитель ракетных
топлив.

Широкое применение получили многочисленные
соединения Ф.- фтористый водород, алюминия фторид, кремне-фториды, фторсульфоновая
к-та (растворитель, катализатор, реагент для получения органич. соединений,
содержащих группу - SOсоединения и др.

Техника безопасности. Ф. токсичен, предельно
допустимая концентрация его в воздухе примерно 2 • 10⁴мг/л,
а
предельно допустимая концентрация при экспозиции не более 1 ч составляет
1,5-10³мг/л. А. В. Панкратов.

Фтор в организме. Ф. постоянно входит в
состав животных и растит, тканей; микроэлемент. В виде неорганич. соединений
содержится гл. обр. в костях животных и человека -100-300 мг/кг; особенно
много Ф. в зубах. Кости мор. животных богаче Ф. по сравнению с костями
наземных. Поступает в организм животных и человека преим. с питьевой водой,
оптимальное содержание Ф. в к-рой 1-1,5 мг/л. При недостатке Ф.
у человека развивается кариес зубов, при повышенном поступлении
- флюороз. Высокие концентрации ионов Ф. опасны ввиду их способности
к ингибированию ряда ферментативных реакций, а также к связыванию важных
в биол. отношении элементов. (Р, Са, Mg и др.), нарушающему их баланс в
организме. Органич. производные Ф. обнаружены только в нек-рых растениях
(напр., в южноафриканском Dicha-petalum cymosum). Основные из них -производные
фторуксусной к-ты, токсичные как для др. растений, так и для животных.
Биологическая роль Ф. изучена недостаточно. Установлена связь обмена Ф.
с образованием костной ткани скелета и особенно зубов. Необходимость Ф.
для растений не доказана.

В. Р. Полищук.

Отравления Ф. возможны у работающих в хим.
пром-сти, при синтезе фторсодержащих соединений и производстве фосфорных
удобрений. Ф. раздражает дыхат. пути, вызывает ожоги кожи. При остром отравлении
возникают раздражение слизистых оболочек гортани и бронхов, глаз, слюнотечение,
носовые кровотечения; в тяжёлых случаях -отёк лёгких, поражение центр,
нервной системы и др.; при хроническом - конъюнктивит, бронхит, пневмония,
пневмо-склероз, 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 Ф., применяют в мед.
практике в качестве противоопухолевых (5-фторурацил, фторафур, фтор-бензотэф),
нейролептических (трифлу-перидол, или триседнл, фторфеназин, трифтазин
и др.), антидепрессивных (фторацизин), наркотических (фторотан) я др. средств.

Лит.: Р ы с с 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.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я