Фтор химическая формула. Строение атома фтора
Фтор, в любом его проявлении – это яд! Вопрос в другом: кто пытается генетически сделать человека больным и слабым?
Крысиный яд состоит на 99.8% из фторида натрия, который добавляют в вашу зубную пасту и питьевую воду. Как может быть крысиный яд вам как-либо полезен?
При рождении наш организм не содержит фтора вообще. Как может быть нам полезен элемент, который не участвует в строении нашего организма? Почему именно с 1945 года кривая заболеваний раком и артритом в США резко пошла вверх? Именно в 1945 году в Америке стали добавлять фторид натрия в зубную пасту и в питьевую воду. Сегодня, в 2011 году, уже более 3000 учёных по всему миру объединились против фторирования воды.
ЧТО ТАКОЕ ФТОР?
ФТОР (от греч. phthoros — разрушитель; лат. Fluorum) (F) 9-ый элемент 17-ой подгруппы периодической таблицы Менделеева. Классификация – галоген, ядовитый газ бледно-жёлтого цвета с резким запахом. 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.
Фтор присутствует в вулканических газах и термальных водах. В истории Земли источником поступления фтора в биосферу были продукты извержения вулканов (газы и др.). Фтор и все его соединения высокотоксичные, разрушают как животную, так и растительную ткань. В природе известны примеры содержания органического фтора в растениях высокотоксичного рода Дихапеталлум (Dichapetalum cymosum), а также фтор присутствует в больших количествах в листьях чая. Напитки из этих растений токсичны и очень опасны для вашего здоровья.
Чай, который вы пьёте с таким удовольствием каждый день, имеет самое большое содержание фтора и может достигать от 2.00 мг/л до 380 мг/л. Чай является вторым по уровню содержания фтора в растениях после Dichapetalum cymosum. Большинство ваших болезней от чая, так как фтор, которым насыщен чай, снижает восстановительную функцию ДНК на 50%, а защиту иммунной системы от 30% до 70%.
Чай даже в дистиллированной воде выделяет в воду фторид-натрия, не говоря уже о питие чая с фторированной водой. Люди могли бы жить намного дольше и не болеть, если бы на каком-то этапе в нашем прошлом, какой-то змей, путём обмана, не приучил бы нас пить чай.
Вы спросите, а китайцы? При осмотре китайских детей, из 100 человек 85 имели флюороз зубов и скелета. Китайцев не из-за того много, что они долго живут, а из-за того что у них повышенная рождаемость. Вода должна очищаться от любого присутствия фтора. Запомните, что phtoros (от греч.) — разрушитель. ФТОР — сокращает не только вашу жизнь, но и жизнь последующих поколений, так как генетический ущерб, нанесённый вам, передаётся далее вашим детям.
В организм человека и животных фтор попадает с питьевой водой, содержание фтора в которой 1-1,5 мг/л, и пищей, в производстве которой применялась фторированная вода. Это неорганическое соединение начинает концентрироваться главным образом в костях (что делает кости хрупкими), в зубах (вызывает кариес и флюороз зубов), а что самое страшное в шишковидной железе в мозгу человека, что приводит к преждевременному старению, нарушению работы мозга, понижению защиты иммунной системы на 30-70%, к раковым заболеваниям, к бесплодию, генетически-передаваемым дефектам, как у животных, так и у человека. Есть такая версия, что люди в древности жили сотни лет так как пили дождевую воду не содержащую фтора. В наши дни поступление фтора в организм можно значительно сократить путём употребления только дистиллированной воды. Высокие концентрации ионов фтора 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.
Миллионы и миллионы людей в последние годы подвергаются массированной психологической атаке, организаторами которой являются представители алюминиевых компаний, старающихся убедить всех, что добавление в воду и в зубную пасту фторида натрия приводит к сокращению скорости разрушения зубов у наших детей. Поэтому в настоящее время по крайней мере 80 млн. американцев вместе с питьевой водой ежедневно получают дозу этого «полезного» вещества.
Именно фтор, этот гангстер химической промышленности, позволил ядерному оружию появиться на свет. В мое время почти единственным способом извлечения изотопа урана 235, который способен в определенных условиях делиться, из огромных масс изотопа урана 238 – была прогонка газообразного уранового гексофторида через толщу полупроницаемых мембран, в которых постепенно накапливался, выделяясь из общего потока, требуемый изотоп. Химики ядерщики назвали исходный зловещий продукт Гексом, и этот Гекс показал свой крутой нрав, постоянно разрушая водопроводные коммуникации и насосные системы, создавая большую опасность радиоактивного заражения огромных территорий.
Каждый квалифицированный химик знает всю надуманность утверждения об «абсолютной безопасности» соединений фтора. Они то хорошо осведомлены, что фтор очень опасен, если он попадает внутрь нашего организма. К тому же, где вы видели в природе, чтобы живые существа нуждались в этом элементе? Да и человек прожил многие тысячи лет, не потребляя ни фтора, ни его соединений.
Интереснейшие данные приводит проф. Столешников на своём сайте:
Не обратили ещё внимание, с каким упорством уже давно человеку, особенно в США, к потреблению впаривается фтор? В зубных пастах, фторирование воды. А в Вики, между прочим, даже статья есть «Фторовое отравление». В Сталинском СССР, между прочим, ни воду ни пасты не фторировали. Фторировать питьевую воду в СССР стали после смерти Сталина в 1954 году. Но медицински, единственно доказанное действие фтора на организм человека – это рак костей, рак почек и бесплодие. Использование фтора в добавках к зубными пастам началось с того, что во время реализации «Проекта Манхеттен» по созданию атомной бомбы в США на заводах ядерного производства Дюпона накопились горы фторидов, которые некуда было девать. Дождь размывал эти гигантские горы фторидов и вокруг этих заводов в штате Делавер – на сотню миль вокруг земля пришла в негодность для употребления для сельского хозяйства и вообще. Никто не хотел жить на свалке ядерных отходов. Фтор нужно было срочно куда-то деть.
Вот если вы в теме, самый простой вопрос, Уотсон: куда надо деть горы токсических веществ, если они вредны для человека? Правильно, заставить гоев их сожрать! И подключили медицинскую профессуру, среди которых конечно же, как доказали в 1952 году по делу «врачей-вредителей», что, дескать, нет никаких «врачей-вредителей», которые через неделю представили кучи диссертаций и как Альберт Гор получили несколько Нобелевских премий на тему, что фтор, дескать, «укрепляет зубы». А бывший австрийский еврей и племянник Зигмунда Фрейда Эдик Бернес со своим ПИАРом тут же подключился и сделал аксиомой «фтор – укрепляет зубы».
Как, Уотсон, может что-либо укреплять в организме то, чего в организме не должно быть вообще? Вот задайте этот вопрос, Уотсон, любому криптоеврейскому записному остряку, который любит побрызгать остроумием на интернет-форумах; и пусть идёт зубы почистит. Ты же рот с зубной пастой полоскаешь? Полоскаешь. Часть пасты проглатывается? Проглатывается. Чем зубы чистить? Самая лучшая зубная паста – это зубной порошок – карбонат кальция, которые оба, и кальций и карбонат, входят в состав тканей организма, а также обычная морская соль.
Другой сейчас необходимый компонент посуды для приготовления пищи, дескать, позарез всем нам нужные «непригорающие покрытия», главный элемент которых, — полимерная плёнка типа тефлона, про который истеблишмент долго пытался скрыть, хотя ясно было с самого начала, что ТЕФЛОН – выраженное онкогенное вещество – ракогенное вещество и гормональный «дисраптор» — то есть разрушитель гормонов. Это уже официально, что тефлон — карциноген. Чиновники употребляли выражение «похоже карциноген», поскольку они столько тефлоновой посуды навыпускали… , а кто теперь будет отвечать что миллионы дохнут от индуцированного тефлоном рака? Главный элемент тефлона – перфлюорооктановая кислота насыщенная фтором – является элементом, который вообще не встречается в человеческом организме, то есть является ему инородным веществом – ядом, не говоря уж о самом тефлоне; вы же не приходите в булочную и не говорите:»Дайте мне батончик тефлона с изюмом и марципаном».
Фтор – это одно из самых ядовитых веществ, известных человечеству. Однако продажа этого яда является крупным бизнесом, позволяющим очень быстро расти банковским счетам компаний, занимающихся производством такой продукции, что в свою очередь позволяет им выплачивать высокие дивиденды акционерам. При этом получатели этих денег не хотят задумываться, что они – результат продажи вредных отходов основного производства. Главное в этом процессе для всех заинтересованных лиц было организовать психологическую обработку населения, заставить его поверить, что добавление фтора в питьевую воду предотвращает кариес зубов у детей. Для пропаганды подобных «научных» знаний компании использовали газеты и организовали сильнейший лоббизм на всех уровнях власти: национальном, региональном и городском. И ситуация изменилась. Питьевая вода для общего потребления под влиянием мощных организаций, выделяющих большие средства для массового отравления населения, все чаще и чаще подвергается фторированию. Я убежден, что увеличившееся в настоящее время число смертей людей в относительно молодом возрасте вызывается в первую очередь нарушением функционирования органов под воздействием различных фторовых соединений.
РАЗРУШИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ФТОРА
Для тех, кто с пытливым умом, я кратко перечислю некоторые из основных разрушительных механизмов фтора:
1. Необратимый ущерб иммунной системе.
а) Фтор снижает скорость миграции лимфоцитов (leukotaxis) — всего лишь 0,2 мг/л фтора (содержится в крови людей, живущих в областях фторирования воды) вполне достаточно, чтобы тормозить движение белых кровяных телец (лимфоцитов).
б) Исследователи обнаружили, что фтор может увеличить уровни циклического аденозина монофосфата (АМФ) в моче. Циклический AMФ тормозит скорость миграции лимфоцитов, а также способность белых кровяных телец, уничтожать инородные тела, такие как бактерии, вирусы и т.д. (фагоцитоз). Эти клетки секретируют фагоцитарное вещество под названием супероксид, который помогает уничтожить инородные тела – фтор подавляет синтез супероксида, поэтому разрушает способность белых кровяных телец уничтожать инородные злокачественные тела.
2. Нарушение формирования коллагена.
а) Есть 5 различных видов клеток, которые производят коллаген и другие коллагена типа вещества в организме. Эти виды фибробласты (связки и мышцы), хондробласты (хрящи), остеобласты (кости), амелобласты (эмали) и одонтобласты (дентин зуба). Коллаген белок содержит две дополнительные аминокислоты, гидроксипролина и гидроксилизина, которые не встречаются в других белках.
Фтор разрушает эти аминокислоты, это видно по анализам крови и мочи. Опять же, всего лишь 1 мг/л фтора достаточно, чтобы помешать обмену коллагена, что приводит к его разрушению. Кроме этого, фтор вызывает аномальность кости и хряща, происходит рост коллагена –продуцирующие клетки пытаются компенсировать путем подготовки большего количества некачественного коллагена.
3. Флюороз зубов.
а) Всего лишь 1 мг/л фтора, уничтожает амелобласты (ameloblasts). Клетки зуба продуцирующие коллаген, начинают выделять аномальные матрицы коллагена. В зависимости от степени этого вмешательства, зубная эмаль теряет свой полупрозрачный вид.
б) Нарушение одонтобласты коллагена, участвующего в формирования дентина, который составляет структурную часть зуба, приводит к образованию дупла, а также к расщеплению зуба.
4. Флюороз скелета.
а) Как было показано выше, фтор вмешивается в образование коллагена в остеобласте и хондробласте. Это вмешательство фтора приводит к существенному увеличению производства некачественного коллагена или похожего на коллаген протеина, результатом чего является минерализация тканей, которые не должны быть минерализованы, что приводит к кальцификации связок, хрящей и сухожилий.
б) Доктора Сингх и Джолли, международно признанные эксперты по клиническому флюорозу костей, указывают, что наиболее заметные изменения обнаруживаются в спинном хребте, в кальцификации различных частей спинных связок, что приводит к выраженным деформированным наростам костей.
в) Исследователи также обнаружили прямое соотношение между скоростью переломов бедра и степенью фторирования в США. Исследование, проведённое в Великобритании, показало, что увеличение концентрации фтора в воде от 0 до 1.0 мг/л приводит к увеличению частоты переломов кости бедра примерно на 40%.
5. Фактор преждевременного старения
а) Нарушение метаболизма коллагена ведёт к кальцификации тканей, которые не должны кальцифицированны, а также снижение кальцификации в тканях, которые должны быть кальцифицированны. Рассмотрение тканей людей, подвергшихся воздействию фтора показывает, кальцифицирование связок, сухожилий, мышц и щитовидного хряща.
б) Фибробласты в артериальных клетках вновь производят большие объемы несовершенного коллагена, в результате происходит затвердевания артерий или атеросклероз, один из ведущих причин смерти.
с) Появление складок на коже, является результатом нарушения структуры коллагена или небольшой кальцификации кожного коллагена (склеродермия), либо оба.
6. Генетические повреждения.
Исследования показали, что 1.0 мг/л фтора препятствует работе энзимного механизма ДНК по восстановлению повреждённых участков. Защита этого механизма уменьшается на 50%. Когда клетки повреждаются от внешних воздействий, энзимный механизм ДНК обеспечивает их замену или восстановление, грубо говоря, даёт клеткам ремонт. Фтор подавляет этот механизм, что приводит к увеличению генетических и хромосомных нарушений. Большая часть повреждений приходится на клетки семенников и яичек, что может привести к врождённым дефектам и к другим метаболическим нарушениям, это нарушение в клетках приобретает перманентный характер и передаётся от поколения к поколению.
7. Раковые заболевания.
а) Вещества как фтор, которые вызывают генетические повреждения, называются мутагенами (mutogenic), то есть вступают в мутацию с клетками. Мутагены могут быть канцерогенными. Японские учёные показали, что фтор не только вызывает генетические повреждения, но также, способен трансформировать нормальные клетки в раковые. Эти исследователи обнаружили, что клетки, обработанные 34 и 45 мг/л фтора произвели раковые клетки (фибросаркома) при введении под кожу здоровым взрослым хомякам.
б) Опыты с мышами показали, что фтор может привести к довольно редкому раку печени, который называется hepatocholangiocarcinom.
в) Другие исследования показали увеличение раковых заболеваний на 33% — 50% в районах фторирования воды в США.
г) В 1991 году Национальный институт рака США обнаружил, что частота случаев остеосаркома (рака кости) была примерно на 50% выше у мужчин 0-19 лет в районах фторирования воды по сравнению с теми, где вода не фторируется.
д) Согласно оценкам, более 10 тысяч человек в США умирают от рака ежегодно, что является прямым результатом фторирования общественной питьевой воды. Были проведены многочисленные исследования, которыми пытались доказать, что фтор действительно необходимое питательное вещество, но ни одно из этих исследований, не доказало это, и ни один человек никогда не болел из-за дефицита фтора. Наоборот, фтор неблагоприятно препятствует нормальной биохимии организма, вызывая нарушения и повреждения. В настоящее время фтор и, производный от него, фторид-натрия, классифицированы как нейротоксин и яд. Вас не должно удивлять то, что фтор используется для производства различных ядов таких как крысиный, тараканий, пестициды и т.д., все состоят на 98% из фторида-натрия. Фтор также часто используется в качестве инсектицида родентицида.
Фтор токсичен, как органический, так и неорганический. Органический фтор (фторид) встречается в почве и в воде в районах действовавших или действующих вулканов или химических предприятий. Неорганический фтор (фторид) является отходом металлургической и фосфатной промышленности. Этот отход собирают и добавляют в вашу воду под лживым предлогом, что он полезен для ваших зубов.В СССР питьевую воду стали фторировать с 1954 года, сразу после смерти Сталина. По всей территории бывшего СССР в питьевую воду добавляют 1.5 мг/л, в Москве, Подмосковье и в Санкт-Петербурге 2.0 мг/л. Фтор содержится в большом количестве в листьях чая от 4.57 мг/л до 441.2 мг/л (в зелёном и в чёрном) и в вине от 3.0 мг/л до 9.0 мг/л и более – в зависимости откуда виноград. Во все зубные пасты добавляют фтор, если только не сказано на тюбике «без фтора».
На фотографии – мусор, который остался после дистилляции около 30 литров «питьевой» воды из под крана, состоит из фторида-натрия, фармацевтических ядохимикатов, неорганических и не перерабатываемых нашим организмом мёртвых минералов. Этот мусор в итоге превращается в камни в почках, он же разрушает печень, кристаллизирует ваши суставы, хрящи и связки, засоряет ваш кишечник, и в итоге делает вас больными стариками в 40 лет.
Знайте, что фтор не выводится из воды ни кипячением, ни простыми фильтрами. Кипячение воды только увеличивает концентрацию фтора, так как вода испаряется, а фтор остаётся. От фторида натрия можно избавиться только дистилляцией. Вода в бутылках ни чем не лучше. Угольные фильтры, через которые проходит вода и затем «очищенная» попадает в бутылки, не способны ни в какой мере очистить воду от ядовитого фторида натрия, ни от какого-либо другого мусора или яда в воде.
Я вам строго рекомендую пить только дистиллированную воду у которой даже PH на золотой середине ровно 7 из 14. Вот что есть, по правде, чистейшая и сбалансированная вода. Мы с женой пьём эту воду уже 3 года, готовим всё на ней, иногда выпив стакан нашей воды, признаёмся себе, что нет ничего вкуснее дистиллированной воды в мире. Мы держим её в стеклянной посуде и при комнатной температуре. Если вы купите дистиллированную воду в магазине, то нет гарантии, во-первых, что эта вода, правда, дистиллированная, а во-вторых, что её держали только в стекле, что очень важно.
Если кто вам скажет, что в ней нет заряженных ионов, это наглая ложь, этот человек или дурак, или ваш враг, в дистиллированной воде имеется как положительно заряженный ион кат-ион, так и отрицательно заряженный ан-ион. Вам будут говорить, что в ней нет минералов. Вода это не источник для минералов, источник для минералов это пища. У воды совсем другое предназначение: она питает вас кислородом и водородом, а также, она ваш санитар, она вымывает весь оставшийся мусор непереваренной пищи или оставшиеся на стенках вашего желудка или кишечника, или других органов, мёртвые минералы, которые не усвоились организмом и начинают его цементировать, она их растворяет и выносит из вашего тела, а также, именно дистиллированная вода поддерживает строгий баланс между щелочами и кислотами в вашем желудке золотой PH (на 14-ти бальной шкале она имеет отметку 7). Многие подростки даже не подозревают, что прыщи на лице у них именно из-за дисбаланса кислот и щелочей у них в желудке, а не проблема с кожей, надо не кожу лечить, а вернуть кислотно-щелочной баланс в желудок. Кожа, в данном случае, это просто индикатор, взывающий к вам помочь желудку, так как в желудке очень завышена кислотность, чему причина чрезмерное употребление сладкого, а также кофе с молоком и других продуктов повышающих кислотность.
Я не занимаюсь продажей дистилляторов, но я просто по-человечески, от всего сердца, рекомендую всем людям купить или самим сделать дистиллятор, и пить только дистиллированную воду. Вы будете удивлены, какие чудеса начнут с вами происходить. Я вам всё это советую, может быть потому, что в моих венах течёт славянская кровь, и мне хорошо, когда другим людям хорошо, моё счастье приумножается, когда оно доходит до вас, я делаю это бескорыстно и с любовью. Самый дешёвый и надёжный дистиллятор вы можете заказать в Китае, но смотрите чтоб, внутренние детали дистиллятора, особенно его камеры, не имели пластмассовых частей, внутри все должно быть сделано из нержавеющей стали. Дистиллированная вода активная (живая) и с пластмассой ей встречаться ни в коем случае нельзя, она начнёт его растворять и в себя впитывать. В пластмассе содержится страшный карциноген dioxin. Не храните никогда ни еду, ни воду в пластмассе, даже если ваша вода недисциллированная. Только в стекле, дереве, нержавейке или глине. Будьте счастливы и делитесь своим счастьем с другими, тогда его будет больше — это факт!
На основе материалов сайта http://www.mirbezftora.org/
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Фтор - девятый элемент Периодической таблицы. Обозначение - F от латинского «fluorum». Расположен во втором периоде, VIIА группе. Относится к неметаллам. Заряд ядра равен 9.
Вследствие большой химической активности фтор находится в природе исключительно в связанном состоянии. Наиболее часто фтор встречается в виде минерала плавикового шпата CaF 2 , криолита Na 3 AlF 6 и фторапатита Ca 5 F(PO 4) 3 .
В виде простого вещества фтор представляет собой газ бледно-зеленоватого цвета или жидкость светло-желтого цвета (рис.1). Температура плавления равна (-219,6 o С), кипения - (-188,1 o С). Ядовит.
Рис. 1. Фтор. Внешний вид (жидкое состояние).
Атомная и молекулярная масса фтора
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Относительной молекулярная масса вещества (M r) - это число, показывающее, во сколько раз масса данной молекулы больше 1/12 массы атома углерода, а относительная атомная масса элемента (A r) — во сколько раз средняя масса атомов химического элемента больше 1/12 массы атома углерода.
Относительная атомная масса атомарного фтора равна 18,9984 а.е.м. Известно, что молекула фтора двухатомна - F 2 . Относительная молекулярная масса молекулы фтора будет равна:
M r (F 2) = 18,9984 × 2 ≈38.
Изотопы фтора
В природе фтор существует в виде единственного изотопа 19 F. Массовое число равно 19. Ядро атома содержит девять протонов и десять нейтронов.
Существует ядерный изотоп фтора 18m F с периодом полураспада равным 109,771 минут.
Ионы фтора
На внешнем энергетическом уровне атома фтора имеется семь электронов, которые являются валентными:
1s 2 2s 2 2p 5 .
В результате химического взаимодействия фтор принимает электрон от других атомов, т.е. являться его акцептором, и превращается в отрицательно заряженный ион:
F 0 +1e → F — .
Молекула и атом фтора
Молекула фтора состоит из двух атомов - F 2 . Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу фтора:
Примеры решения задач
ПРИМЕР 1
ПРИМЕР 2
| Задание | В каком из соединений галогенов с натрием: NaF, NaBr или NaI самая большая массовая доля галогена? Ответ подтвердите расчетом. |
| Решение | Вычислим молярные массы галогенидов натрия:
M(NaF) = Ar(Na) + Ar(F) = 23 + 19 = 42 г/моль; M(NaBr) = Ar(Na) + Ar(Br) = 23 + 80 = 103 г/моль; M(NaI) = Ar(Na) + Ar(I) = 23 + 127 = 150 г/моль. Вычислим массовые доли элементов, входящих в состав фторида натрия: ω(Na) = Ar(Na) / M (NaF) × 100%; ω(Na) = 23 / 42 × 100% = 54,76%. ω(F) = Ar(F) / M (NaF) × 100%; ω(F) = 19 / 42 × 100% = 45,24%. Вычислим массовые доли элементов, входящих в состав бромида натрия: ω(Na) = Ar(Na) / M (NaBr) × 100%; ω(Na) = 23 / 103 × 100% = 22,33% ω(Br) = Ar(Br) / M (NaBr) × 100%; ω(Br) = 80 / 103 × 100% = 77,67%. Вычислим массовые доли элементов, входящих в состав иодида натрия: ω(Na) = Ar(Na) / M (NaI) × 100%; ω(Na) = 23 / 150 × 100% = 15,33%. ω(I) = Ar(I) / M (NaI) × 100%; ω(I) = 127 / 150 × 100% = 84,64%. Самая большая массовая доля галогена содержится в иодиде натрия. |
| Ответ | В иодиде натрия |
Фтор - химический элемент (символ F, атомный номер 9), неметалл, который относится к группе галогенов. Это самое активное и электроотрицательное вещество. При нормальной температуре и давлении молекула фтора является бледно-желтого цвета с формулой F 2 . Как и другие галоиды, молекулярный фтор очень опасен и при контакте с кожей вызывает тяжелые химические ожоги.
Использование
Фтор и его соединения широко применяются, в т. ч. и для получения фармацевтических препаратов, агрохимикатов, горюче-смазочных материалов и текстиля. используется для травления стекла, а плазма из фтора - для производства полупроводниковых и других материалов. Низкие концентрации ионов F в зубной пасте и питьевой воде могут помочь предотвратить кариес зубов, в то время как более высокие концентрации входят в состав некоторых инсектицидов. Многие общие анестетики представляют собой производные фторуглеводородов. Изотоп 18 F является источником позитронов для получения медицинских изображений методом позитронно-эмиссионной томографии, а гексафторид урана используется для разделения изотопов урана и получения для атомных электростанций.
История открытия
Минералы, содержащие соединения фтора, были известны за много лет до выделения этого химического элемента. Например, минерал плавиковый шпат (или флюорит), состоящий из фторида кальция, был описан в 1530 г. Георгием Агриколой. Он заметил, что его можно использовать в качестве флюса — вещества, которое помогает снизить температуру плавления металла или руды и помогает очистить нужный металл. Поэтому фтор название свое латинское название получил от слова fluere («течь»).
В 1670 году стеклодув Генрих Шванхард обнаружил, что стекло травится под действием фтористого кальция (плавикового шпата), обработанного кислотой. Карл Шееле и многие более поздние исследователи, в том числе Гемфри Дэви, Жозеф-Луи Гей-Люссак, Антуан Лавуазье, Луи Тенар, экспериментировали с плавиковой кислотой (HF), которую было несложно получить путем обработки CaF концентрированной серной кислотой.
В конце концов, стало понятно, что HF содержит ранее неизвестный элемент. Это вещество, однако, из-за его чрезмерной реактивности в течение многих лет выделить не удавалось. Его не только трудно отделить от соединений, но оно тут же вступает в реакцию с другими их компонентами. Выделение элементарного фтора из плавиковой кислоты чрезвычайно опасно, и ранние попытки ослепили и убили нескольких ученых. Эти люди стали известны как «мученики фтора».
Открытие и производство
Наконец, в 1886 году французскому химику Анри Муассану удалось выделить фтор путем электролиза смеси расплавленных фторидов калия и плавиковой кислоты. За это он был удостоен Нобелевской премии 1906 года в области химии. Его электролитический подход продолжает использоваться сегодня для промышленного получения данного химического элемента.
Первое масштабное производство фтора началось во время Второй мировой войны. Он требовался для одного из этапов создания атомной бомбы в рамках Манхэттенского проекта. Фтор использовался для получения гексафторида урана (UF 6), который, в свою очередь, применялся для отделения друг от друга двух изотопов 235 U и 238 U. Сегодня газообразный UF 6 необходим для получения обогащенного урана для ядерной энергетики.
Важнейшие свойства фтора
В периодической таблице элемент находится в верхней части 17 группы (бывшая группа 7А), которую называют галогенной. К другим галогенам относятся хлор, бром, йод и астат. Кроме того, F находится во втором периоде между кислородом и неоном.
Чистый фтор - это коррозионный газ (химическая формула F 2) с характерным резким запахом, который обнаруживается в концентрации 20 нл на литр объема. Как наиболее реактивный и электроотрицательный из всех элементов, он легко образует соединения с большинством из них. Фтор слишком реактивный, чтобы существовать в элементарной форме и имеет такое сродство с большинством материалов, включая кремний, что его нельзя готовить или хранить в стеклянных емкостях. Во влажном воздухе он реагирует с водой, образуя не менее опасную плавиковую кислоту.
Фтор, взаимодействуя с водородом, взрывается даже при низкой температуре и в темноте. Он бурно реагирует с водой, образуя плавиковую кислоту и газообразный кислород. Различные материалы, в том числе мелкодисперсные металлы и стекла, в струе газообразного фтора горят ярким пламенем. Кроме того, данный химический элемент образует соединения с благородными газами криптоном, ксеноном и радоном. Однако непосредственно с азотом и кислородом он не реагирует.
Несмотря на крайнюю активность фтора, сегодня стали доступны методы его безопасной обработки и транспортировки. Элемент может храниться в емкостях из стали или монеля (богатого никелем сплава), так как на поверхности этих материалов образуются фториды, которые препятствуют дальнейшей реакции.
Фториды - это вещества, в которых фтор присутствует в виде отрицательно заряженного иона (F -) в сочетании с некоторыми положительно заряженными элементами. Соединения фтора с металлами являются одними из наиболее стабильных солей. При растворении в воде они делятся на ионы. Другими формами фтора являются комплексы, например, - , и H 2 F + .
Изотопы
Существует множество изотопов данного галогена, начиная от 14 F и заканчивая 31 F. Но изотопный состав фтора включает только один из них, 19 F, который содержит 10 нейтронов, так как только он является стабильным. Радиоактивный изотоп 18 F - ценный источник позитронов.
Биологическое воздействие
Фтор в организме в основном содержится в костях и зубах в виде ионов. Фторирование питьевой воды в концентрации менее одной части на миллион значительно снижает частоту кариеса — так считают в Национальном исследовательском совете Национальной академии наук США. С другой стороны, избыточное накопление фтора может привести к флюорозу, который проявляется в крапчатости зубов. Этот эффект обычно наблюдается в местностях, где содержание данного химического элемента в питьевой воде превышает концентрацию 10 промилле.
Элементарный фтор и фтористые соли токсичны и с ними следует обходиться с большой осторожностью. Контакта с кожей или глазами следует тщательно избегать. Реакция с кожным покровом производит которая быстро проникает через ткани и реагирует с кальцием в костях, повреждая их навсегда.
Фтор в окружающей среде
Ежегодная мировая добыча минерала флюорита составляет около 4 млн т, а общая мощность разведанных месторождений находится в пределах 120 млн т. Основными районами добычи этого минерала являются Мексика, Китай и Западная Европа.
В природе фтор встречается в земной коре, где его можно найти в горных породах, угле и глине. Фториды попадают в воздух при ветровой эрозии почв. Фтор является 13-м по распространенности химическим элементом в земной коре - его содержание равно 950 промилле. В почвах его средняя концентрация - примерно 330 промилле. Фтороводород может выделяться в воздух в результате процессов горения в промышленности. Фториды, которые находятся в воздухе, в конечном итоге выпадают на землю или в воду. Когда фтор образует связь с очень мелкими частицами, то может оставаться в воздухе в течение длительного периода времени.
В атмосфере 0,6 миллиардных долей данного химического элемента присутствуют в виде солевого тумана и органических соединений хлора. В городских условиях концентрация достигает 50 частей на миллиард.
Соединения
Фтор - это химический элемент, который образует широкий спектр органических и неорганических соединений. Химики могут заменить им атомы водорода, тем самым создавая множество новых веществ. Высокореактивный галоген образует соединения с благородными газами. В 1962 году Нил Бартлетт синтезировал гексафторплатинат ксенона (XePtF6). Фториды криптона и радона также были получены. Еще одним соединением является фторгидрид аргона, устойчивый лишь при экстремально низких температурах.
Промышленное применение
В атомарном и молекулярном состоянии фтор используется для плазменного травления в производстве полупроводников, плоских дисплеев и микроэлектромеханических систем. Плавиковая кислота применяется для травления стекла в лампах и других изделиях.
Наряду с некоторыми из его соединений, фтор - это важная составляющая производства фармацевтических препаратов, агрохимикатов, горюче-смазочных материалов и текстиля. Химический элемент необходим для получения галогенированных алканов (галоны), которые, в свою очередь, широко использовались в системах кондиционирования воздуха и охлаждения. Позже такое применение хлорфторуглеродов было запрещено, поскольку они способствуют разрушению озонового слоя в верхних слоях атмосферы.
Гексафторид серы - чрезвычайно инертный, нетоксичный газ, относящийся к веществам, вызывающим парниковый эффект. Без фтора невозможно производство пластмасс с низким коэффициентом трения, таких как тефлон. Многие анестетики (например, севофлуран, десфлуран и изофлуран) являются производными фторуглеводородов. Гексафторалюминат натрия (криолит) применяется в электролизе алюминия.
Соединения фтора, в том числе NaF, используются в зубных пастах для предотвращения кариеса. Эти вещества добавляются в системы муниципального водоснабжения для фторирования воды, однако из-за воздействия на здоровье человека эта практика считается спорной. При более высоких концентрациях NaF используются в качестве инсектицида, особенно для борьбы с тараканами.
В прошлом фториды применялись для снижения и руд и повышения их текучести. Фтор - это важный компонент производства гексафторида урана, который применяется для разделения его изотопов. 18 F, радиоактивный изотоп с 110 минут, излучает позитроны и часто используется в медицинской позитронно-эмиссионной томографии.
Физические свойства фтора
Базовые характеристики химического элемента следующие:
- Атомная масса 18,9984032 г/моль.
- Электронная конфигурация 1s 2 2s 2 2p 5 .
- Степень окисления -1.
- Плотность 1,7 г/л.
- Температура плавления 53,53 К.
- Температура кипения 85,03 К.
- Теплоемкость 31,34 Дж/(К·моль).
Фтор — бледно-желтый газ. Вступает в химическую реакцию практически со всеми веществами, включая стекло.
Фтор: Флюорит — Ca-F2
Фтор применяется для изготовления лекарств. Таблетки содержащие фторид натрия выписывают людям что-бы предотвратить развитие кариеса. Также фторид натрия входит в состав зубных паст.
Для изготовления анти-пригарной посуды используют тефлон. Это изумительный материал. Чистый твердый скользкий как лед. Тефлон очень тяжелый, в отличии от большинства пластмасс, которые, как правило, легче, чем вода, тефлон более чем в два раза превышает плотность воды. Тефлон очень полезная штука, потому что почти ничего не прилипает к нему, и он непроницаем для большинства химических веществ. Главная ценность тефлона в том, что он имеет удивительно высокий процент фтора в маленьком пространстве. По весу, тефлон (политетрафторэтилен) состоит почти из 76% фтора, остальные 24% это углерод. Два атома фтора на каждый атом углерода, и каждый атом фтора весит больше, чем атом углерода.
Фреон, или C-H-Cl-F2 является хладагентом или веществом которое используют в холодильных машинах (холодильники и кондиционеры).
Фтор, Свойства и параметры фтора
Фтор, Вступление |
|
| Символ | F |
| Латинское название | Fluorine |
| Тип вещества | простой химический элемент |
| Первооткрыватель | А. Муассан |
| Год открытия | 1886 |
Основные параметры фтора по таблице Менделеева |
|
| Атомный номер Z | 9 |
| Атомная масса | 18.9984032 |
| Группа | 17 |
| Период | 2 |
| Принадлежность к группе | галогены |
Механические свойства фтора |
|
| Плотность газообразных веществ (при 0°C и 760мм.рт.ст) | 1.696 (Килограмм / Метр 3) |
Термодинамические свойства фтора |
|
| Агрегатное состояние при нормальных условиях | газ |
| Точка плавления по Кельвину | 53.55 (Кельвин) |
| Точка плавления по Цельсию | -219.6 (°C) |
| Точка кипения по Кельвину | 85.03 (Кельвин) |
| Точка кипения по Цельсию | -188.12 (°C) |
Свойства атома фтора |
|
| Конфигурация электронного облака | 1s 2 2s 2 2p 5 |
| Радиус атома | 42 · 10 − 12 (Метр) |
| Число протонов p | 9 |
| Число нейтронов n | 10 |
| Число электронов e | 9 |
| Массовое число A | 19 |
 |
|
Химические свойства фтора |
|
| Валентность | 1 |
Распространенность фтора |
|
| 0.00004% | |
| Солнце состоит из фтора на | 0.00005% |
| Мировой океан состоит из фтора на | 0.00013% |
| Человеческое тело состоит из фтора на | 0.0037% |
Вселенная |
|
| Вселенная состоит из фтора на | 0.00004% |
Самый активный, самый электроотрицательный, самый реакционно-способный, самый агрессивный элемент, самый-самый неметалл. Самый, самый, самый... Это слово или его синонимы нам придется повторять очень часто.
Ведь речь идет о фторе.
На полюсе периодической системы
Фтор – элемент из семейства галогенов, в которое входят также хлор, бром, йод и искусственно полученный радиоактивный астат. Фтору свойственны все особенности собратьев по подгруппе, однако он подобен человеку без чувства меры: все увеличено до крайности, до предела. Это объясняется прежде всего положением элемента №9 в периодической системе и его электронной структурой. Его место в таблице Менделеева – «полюс неметаллических свойств», правый верхний угол. Атомная модель фтора: заряд ядра 9+, два электрона расположены на внутренней оболочке, семь – на внешней. Каждый атом всегда стремится к устойчивому состоянию. Для этого ему нужно заполнить внешний электронный слой. Атом фтора в этом смысле – не исключение. Захвачен восьмой электрон, и цель достигнута – образован ион фтора с «насыщенной» внешней оболочкой.
Число присоединенных электронов показывает, что степень окисления фтора равна –1; в отличие от прочих галогенов фтор не может проявлять положительную степень окисления.
Стремление к заполнению внешнего электронного слоя до восьмиэлектронной конфигурации у фтора исключительно велико. Поэтому он обладает необычайной реакционной способностью и образует соединения почти со всеми элементами. До 50-х годов ХХ века, большинство химиков считало, и на то были основания, что благородные газы не могут образовывать истинные химические соединения. Однако вскоре три из шести элементов «затворников» не смогли устоять перед натиском удивительно агрессивного фтора. Начиная с 1962 г. получены фториды, а через них – и другие соединения криптона, ксенона и радона.
Удержать фтор от реакции очень трудно, но зачастую не легче вырвать его атомы из соединений. Здесь играет роль еще один фактор – очень малые размеры атома и иона фтора. Они примерно в полтора раза меньше, чем у хлора, и вдвое меньше, чем у йода.
Влияние размера атома галогена на устойчивость галогенидов легко проследить на примере галоидных соединений молибдена (табл. 1).
Таблица 1
Очевидно, что чем больше размеры атомов галогена, тем меньше их размещается вокруг атома молибдена. Максимально возможная степень окисления молибдена реализуется только в соединении с атомами фтора, малый размер которых позволяет «упаковать» молекулу наиболее плотно.
Атомы фтора обладают очень высокой электроотрицательностью, т.е. способностью притягивать электроны; при взаимодействии с кислородом фтор образует соединения, в которых кислород заряжен положительно. Горячая вода сгорает в струе фтора с образованием кислорода.
Ваш браузер не поддерживает JWPlayer
Не правда ли, исключительный случай? Кислород оказался вдруг не причиной, а следствием горения.
Не только вода, но и другие обычно негорючие материалы, такие, как асбест, кирпич, многие металлы, загораются в струе фтора. Бром, йод, сера, селен, теллур, фосфор, мышьяк, сурьма, кремний, древесный уголь самовоспламеняются во фторе уже при обычной температуре, а при небольшом нагревании та же участь постигает и благородные платиновые металлы, известные своей химической пассивностью.
Поэтому не удивительно само название фтора. В переводе с греческого это слово означает «разрушающий».
Фтор или флюор?
Фтор – разрушающий – удивительно подходящее название. Однако за рубежом более распространено другое имя элемента №9 – флюор, что в переводе с латинского означает «текучий».
Это название больше подходит не к фтору, а к некоторым его соединениям и берет свое начало от флюорита или плавикового шпата – первого соединения фтора, использованного человеком. По-видимому, еще в древности люди знали о способности этого минерала снижать температуру плавления руд и металлургических шлаков, но, естественно, не знали его состава. Флюором назвали главную составную часть этого минерала, еще неизвестный элемент.
Это название настолько укоренилось в умах ученых, что логически оправданное предложение о переименовании элемента, выдвинутое в 1816 г. не нашло поддержки. А ведь в эти годы шли усиленные поиски флюора, уже было накоплено немало экспериментальных данных, подтверждавших разрушительные способности флюора и его соединений. Да и авторами предложения были не кто-нибудь, а крупнейшие ученые того времени Андрэ Ампер и Хэмфри Дэви. И все-таки фтор оставался флюором.
Жертвы? – Нет, герои
Первое упоминание о флюоре и флюорите относится к XV в.
В начале XVIII в. была открыта плавиковая кислота – водный раствор фтористого водорода, а в 1780 г. известный шведский химик Карл Вильгельм Шееле впервые высказал мысль, что в этой кислоте содержится новый активный элемент. Однако чтобы подтвердить догадку Шееле и выделить фтор (или флюор), химикам потребовалось больше 100 лет, целый век упорной работы многих ученых из разных стран.
Фтор очень токсичен, работа с ним и его соединениями требует большой осторожности и продуманных мер защиты. Первооткрыватели фтора могли об этом только догадываться, да и то не всегда. Поэтому история открытия фтора связана с именами многих героев науки. Английские химики братья Томас и Георг Нокс пытались получить фтор из фторидов серебра и свинца. Опыты окончились трагически: Георг Нокс стал инвалидом, Томас погиб. Та же участь постигла Д. Никлеса и П. Лайета. Выдающийся химик XIX в. Хэмфри Дэви, создатель водородной теории кислот, человек, впервые получивший натрий, калий, магний, кальций, стронций и барий, доказавший элементарность хлора, не смог решить проблемы получения всеразрушающего элемента. В ходе этих опытов он отравился и тяжело заболел. Ж. Гей-Люссак и Л. Тенар потеряли здоровье, так и не добившись сколько-нибудь обнадеживающих результатов.
Более удачливыми оказались А. Лавуазье, М. Фарадей, Э. Фреми. Их фтор «пощадил», но и они не добились успеха.
В 1834 г. Фарадею показалось, что ему, наконец, удалось получить неуловимый газ. Но вскоре он вынужден был признать: «Я не смог получить фтор. Мои предположения, подвергаясь строгому анализу, отпадали одно за другим...» В течение 50 (!) лет этот гигант науки пытался решить проблему получения фтора, но так и не смог одолеть ее...
Неудачи преследовали ученых, однако уверенность в существовании и возможности выделения фтора крепла с каждым новым опытом. Она основывалась на многочисленных аналогиях в поведении и свойствах соединений фтора с соединениями уже известных галогенов – хлора, брома и йода.
Были на этом пути и удачи. Фреми, пытаясь с помощью электролиза извлечь фтор из фторидов, нашел способ получения безводного фтористого водорода. Каждый опыт, даже неудачный, пополнял копилку знаний об удивительном элементе и приближал день его открытия. И этот день настал.
26 июня 1886 г. французский химик Анри Муассан подверг электролизу безводный фтористый водород. При температуре – 23°C он получил на аноде новое, чрезвычайно реакционноспособное газообразное вещество. Муассану удалось собрать несколько пузырьков газа. Это был фтор!
О своем открытии Муассан сообщил Парижской академии. Моментально была создана комиссия, которая через несколько дней должна была прибыть в лабораторию Муассана, чтобы увидеть все своими глазами.
Муассан тщательно подготовился к проведению повторного эксперимента. Он подверг исходный фтористый водород дополнительной очистке, и... высокопоставленная комиссия не увидела фтора. Опыт не воспроизводился, электролиза с выделением фтора не наблюдалось! Скандал?!
Но Муассану удалось найти причину. Оказалось, что лишь небольшие количества фтористого калия, содержащегося во фтористом водороде, делают его проводником электричества. Применение в первом опыте фтористого водорода без дополнительной очистки обеспечило успех: были примеси – шел электролиз. Тщательная подготовка второго опыта стала причиной неудачи.
И все-таки удача определенно сопутствовала Муассану. Вскоре ему удалось найти недорогой и надежный материал для аппаратов, в которых получается фтор. Эта проблема была не менее сложной, чем получение неподатливого элемента. Фтористый водород и фтор разрушали любую аппаратуру. Еще Дэви испытывал сосуды из кристаллической серы, угля, серебра и платины, но все эти материалы разрушались в процессе электролиза соединений фтора.
Первые граммы фтора Муассан получил в платиновом электролизере с электродами из иридиево-платинового сплава. Несмотря на низкую температуру, при которой проводился опыт, каждый грамм фтора «уничтожал» 5...6 г платины.
Платиновый сосуд Муассан заменил медным. Конечно, и медь подвержена действию фтора, но как алюминий защищается от воздуха окисной пленкой, так и медь «укрывалась» от фтора за пленкой непреодолимого для него фторида меди.
Электролиз до сих пор остается практически единственным методом получения фтора. С 1919 г. в качестве электролита используются расплавы бифторидов. Материалы современных электролизеров и электродов – это медь, никель, сталь, графит. Все это во много раз удешевило производство элемента №9 и дало возможность получать его в промышленных масштабах. Однако принцип получения фтора остался тем же, что предлагали Дэви и Фарадей и впервые осуществил Муассан.
Фтор и многие его соединения представляют не только большой теоретический интерес, но и находят широкое практическое применение. Соединений фтора очень много, использование их настолько многосторонне и обширно, что для рассказа обо всем интересном, что связано с этим элементом, не хватило бы и 100 страниц. Поэтому в нашем рассказе вы встретите только самые интересные фтористые соединения, прочно вошедшие в нашу промышленность, в нашу жизнь, в наш быт и даже в наше искусство – соединения, без которых (это можно сказать без преувеличения) немыслим прогресс.
Гидрид фтора и... вода
Что общего может быть у всеразрушающего фтора и «мирной» привычной воды? Казалось бы – ничего. Но поостережемся поспешных выводов. Ведь воду можно рассматривать как гидрид кислорода, а плавиковая кислота HF – не что иное, как гидрид фтора. Итак, мы имеем дело с ближайшими химическими «родственниками» – гидридами двух сильных окислителей.
Известны гидриды всех галогенов. Их свойства изменяются закономерно, однако фтористый водород во многом ближе к воде, нежели к другим галоидоводородам. Сравните диэлектрические постоянные: для HF иН 2 О они очень близки (83,5 и 80), в то время как для гидридов брома, йода и хлора эта характеристика значительно ниже (всего 2,9...4,6). Температура кипенияHF +19°C, тогда какHI ,HBr иНСl переходят в газообразное состояние уже при минусовых температурах.
Одно из природных соединений фтора – минерал криолит – называют нетающим льдом. Действительно, огромные кристаллы криолита очень похожи на ледяные глыбы.
Нюрнбергский художник Швангард еще в 1670 г. смешивал плавиковый шпат с серной кислотой и этой смесью наносил рисунки на стекло. Швангард не знал, что компоненты его смеси реагируют между собой, а «рисует» продукт реакции. Это не помешало внедрению открытия Швангарда. Пользуются им и в наши дни. На стеклянный сосуд наносится тонкий слой парафина. Художник рисует по этому слою, а затем опускает сосуд в раствор плавиковой кислоты. В тех местах, где неуязвимая для фтористого водорода парафиновая «броня» снята, кислота разъедает стекло, и рисунок навсегда запечатлевается на нем. Это старейшее применение фтористого водорода, но отнюдь не единственное.
Достаточно сказать, что менее чем через 20 лет после создания первых промышленных установок для получения фтористого водорода его годовое производство в США достигло 125 тыс. т.
Стекольная, пищевая, нефтяная, атомная, металлургическая, химическая, авиационная, бумажная – вот далеко не полный перечень тех отраслей промышленности, где фтористый водород находит самое широкое применение.
Фтористый водород способен изменять скорость многих реакций и используется в качестве катализатора самых разнообразных химических превращений.
Одна из основных тенденций современной химии – проведение реакций в неводных средах. Наиболее интересным и уже широко применяющимся неводным растворителем стал фтористый водород.
Фтористый водород – очень агрессивный и опасный реагент, но он незаменим во многих отраслях современной индустрии. Поэтому приемы обращения с ним настолько усовершенствованы, что для грамотного химика наших дней фтористый водород стал почти так же безопасен, как для обитателей неведомой фторной планеты.
Фтор и металлургия
Алюминий – наиболее распространенный металл земной коры, запасы его огромны, однако производство алюминия начало развиваться лишь в конце XIX века. Кислородные соединения алюминия очень прочны, и восстановление их углем не дает чистого металла. А для получения алюминия методом электролиза требуются его галоидные соединения и прежде всего криолит, содержащий и алюминий и фтор. Но криолита в природе мало, кроме того, в нем низко содержание «крылатого металла» – всего 13%. Это почти в три раза меньше, чем в бокситах. Переработка бокситов затруднена, но, к счастью, они способны растворяться в криолите. При этом получается низкоплавкий и богатый алюминием расплав. Его электролиз – единственный промышленный способ получения алюминия. Нехватка природного криолита компенсируется искусственным, который в огромных количествах получают при помощи фтористого водорода.
Таким образом, достижения в развитии алюминиевой промышленности и в самолетостроении в значительной степени – следствие успехов химии фтора и его соединений.
Несколько слов о фторорганике
В 30-х годах XX века были синтезированы первые соединения фтора с углеродом. В природе подобные вещества встречаются исключительно редко, и никаких особых достоинств за ними не замечалось.
Однако развитие многих отраслей современной техники и их потребности в новых материалах привели к тому, что существуют уже тысячи органических соединений, в состав которых входит фтор. Достаточно вспомнить о фреонах – важнейших материалах холодильной техники, о фторопласте-4, который по праву называют пластмассовой платиной.
Фтор и жизнь
Казалось бы, такое словосочетание не совсем правомерно. «Характер» у элемента №9 весьма агрессивный; его история напоминает детективный роман, где что ни страница, то отравление или убийство. К тому же и сам фтор, и многие его соединения использовались для производства оружия массового уничтожения: во второй мировой войне трифторид хлора немцы применяли как зажигательное средство; несколько фторсодержащих соединений рассматривались в США, Англии и Германии как секретные отравляющие вещества и производились в полузаводских масштабах. Не секрет, что без фтора вряд ли удалось бы получить атомное оружие.
Работа с фтором опасна: малейшая неосторожность – и у человека разрушаются зубы, обезображиваются ногти, повышается хрупкость костей, кровеносные сосуды теряют эластичность и становятся ломкими. В результате – тяжелая болезнь или смерть.
И все-таки заголовок «Фтор и жизнь» оправдан. Впервые это доказал... слон. Обычный, правда ископаемый, слон, найденный в окрестностях Рима. В его зубах случайно был обнаружен фтор. Это открытие побудило ученых провести систематическое изучение химического состава зубов человека и животных. Было установлено, что в состав зубов входит до 0,02% фтора, который поступает в организм с питьевой водой. Обычно в тонне воды содержится до 0,2 мг фтора. Нехватка фтора приводит к гниению зубов – кариесу.
Искусственное добавление фтора к воде в тех местах, где обнаруживается его недостаток, приводит к устранению новых случаев заболевания и уменьшению кариеса у больных людей. Тут же оговоримся – большой избыток фтора в воде вызывает острое заболевание – флюороз (пятнистая эмаль). Извечная дилемма медицины: большие дозы – яд, малые – лекарство.
Во многих местах построены установки для искусственного фторирования воды.
Особенно эффективен этот способ профилактики кариеса у детей. Поэтому в некоторых странах соединения фтора (в исключительно малых дозах) добавляют в... молоко.
Существует предположение о том, что фтор необходим для развития живой клетки и что он входит вместе с фосфором в состав животных и растительных тканей.
Фтор находит широкое применение при синтезе различных медицинских препаратов. Фторорганические соединения успешно применяются для лечения болезней щитовидной железы, особенно базедовой болезни, хронических форм диабета, бронхиальных и ревматических заболеваний, глаукомы и рака. Они также пригодны для профилактики и лечения малярии и служат хорошим средством против стрептококковых и стафилококковых инфекций. Некоторые фторорганические препараты – надежные обезболивающие средства.
Фтор и смерть? Можно и нужно работать и в этой области, но для того, чтобы получать не смертоносные отравляющие вещества, а различные препараты для борьбы с грызунами и другими сельскохозяйственными вредителями. Такое применение находят, например, монофторуксусная кислота и фторацетат натрия.
И лед, и пламень
Как приятно бывает в жаркий летний день достать из холодильника бутылку ледяной минеральной воды...
В большинстве холодильников – и промышленных, и домашних – хладоагентом, веществом, создающим холод работает фторорганическая жидкость – фреон.
Фреоны получаются при замене атомов водорода в молекулах простейших органических соединений на фтор или фтор и хлор.
Таблица 2
Простейший углеводород – метанCH 4 . Если все атомы водорода в метане заменить на фтор, то образуется тетрафторметанCF 4 (фреон-14), а если фтором замещается только два атома водорода, а два другие – хлором, то получится дифтордихлорметанСF 2 Сl 2 (фреон-12). В табл. 2 приведены важнейшие характеристики нескольких подобных соединений.
Фреоны исключительно устойчивы, химически инертны. Здесь, как и в случае фторопластов, мы сталкиваемся с тем же удивительным явлением: с помощью наиболее активного элемента – фтора – удается получить химически очень пассивные вещества. Особенно устойчивы они к действию окислителей, и это не удивительно – ведь их атомы углерода находятся в высшей степени окисления. Поэтому фторуглероды (и, в частности, фреоны) не горят даже в атмосфере чистого кислорода. При сильном нагревании происходит деструкция – распад молекул, но не окисление их. Эти свойства позволяют применять фреоны еще в ряде случаев: их используют как пламегасители, инертные растворители, промежуточные продукты для получения пластмасс и смазочных материалов. Но, увы, фреоны разрушают озоновый слой планеты - и с этим приходиться считаться.
Сейчас известны тысячи фторорганических соединений различных типов. Многие из них применяются в важнейших отраслях современной техники.
Во фреонах фтор работает на «индустрию холода», но с его помощью можно получать и очень высокие температуры. Сравните эти цифры: температура кислородо-водородного пламени 2800°C, кислородо-ацетиленового 3500°C, при горении водорода во фторе развивается температура 3700°C. Эта реакция уже нашла практическое применение во фтористо-водородных горелках для резания металла. Кроме того, известны горелки, работающие на фторхлоридах (соединения фтора с хлором), а также на смеси трехфтористого азота и водорода. Последняя смесь особенно удобна, так как трехфтористый азот не вызывает коррозии аппаратуры. Естественно, во всех этих реакциях фтор и его соединения играют роль окислителя. Можно использовать их и в качестве окислителя в жидкостных реактивных двигателях. В пользу реакции с участием фтора и его соединений говорит многое. Развивается более высокая температура – значит, и давление в камере сгорания будет больше, возрастет тяга реактивного двигателя. Твердых продуктов горения в результате таких реакций не образуется – значит, опасность забивки сопел и разрыва двигателя в этом случае также не грозит.
Но у фтора, как составной части ракетного топлива, есть ряд крупных недостатков. Он очень токсичен, коррозионно-активен и имеет очень низкую температуру кипения. Сохранить его в виде жидкости труднее, чем другие газы. Поэтому более приемлемы здесь соединения фтора с кислородом и галогенами.
Некоторые из этих соединений по своим окислительным свойствам не уступают жидкому фтору, но имеют огромное преимущество; в обычных условиях это или жидкости, или же легко сжижаемые газы. Сравните их свойства, проанализировав данные табл. 3.
Таблица 3
| Название соединения | Формула | Точка плавления, °C | Точка кипения, °C | Агрегатное состояние |
| Монофторид хлора | ClF | –155,6 | –100,1 | Газ |
| Трифторид хлора | СlF 3 | –76,3 | 11,75 | » |
| Монофторид брома | BrF | –33 | 20 | Жидкость |
| Трифторид брома | BrF 3 | 8,8 | 127,6 | » |
| Пентафторид брома | BrF 5 | –61,3 | 40,5 | » |
| Пентафторид йода | IF 5 | 9,43 | 100,5 | » |
| Гептафторид йода | IF 7 | Возг. | 4,5 | Газ |
| Окись фтора (дифтерит кислорода) | OF 2 | –223,8 | –144,8 | » |
| Трифторид азота | NF 3 | –208,5 | –129,1 | » |
| Перхлорил-фторид | FClO 3 | –146 | –46,8 | » |
| Фтор | F 2 | –227,6 | –188,1 | » |
Среди фторгалоидных соединений наиболее удобны для использования в ракетном топливе трифторид хлора и пентафторид брома. Известно, например, что еще в 1956 г. в США трехфтористый хлор рассматривался как возможный окислитель реактивного горючего. Высокая химическая активность затрудняет применение подобных веществ. Однако эти затруднения не абсолютны и преодолимы.
Распространенность
В каждом литре морской воды 0,3 мг фтора. В раковинах устриц его в 20 раз больше.
В коралловых рифах заключены миллионы тонн фторидов. Среднее содержание фтора в живых организмах в 200 раз меньше, чем в земной коре.
Как выглядит фтор?
В обычных условиях фтор – бледно-желтый газ, при температуре –188°C – жидкость канареечно-желтого цвета, при –228°C фтор замерзает и превращается в светло-желтые кристаллы. Если температуру понизить до –252°C, эти кристаллы обесцветятся.
Как пахнет фтор?
Запахи хлора, брома и йода, как известно, трудно отнести к разряду приятных. В этом отношении фтор мало отличается от своих собратьев – галогенов. Его запах – резкий и раздражающий – напоминает одновременно запахи хлора и озона. Одной миллионной доли фтора в воздухе достаточно, чтобы человеческий нос уловил его присутствие.
В долине тысячи дымов
Газы вулканического происхождения иногда содержат фтористый водород. Наиболее известный природный источник таких газов – фумаролы Долины Тысячи Дымов (Аляска). Ежегодно с вулканическим дымом в атмосферу уносится около 200 тыс. т. фтористого водорода.
Свидетельствует Дэви
«Я предпринял эксперимент по электролизу чистой фтористоводородной кислоты с большим интересом, так как он давал наиболее вероятную возможность убедиться в действительной природе фтора. Но при осуществлении процесса встретились значительные трудности. Жидкая фтористоводородная кислота немедленно разрушала стекло и все животные и растительные вещества. Она действует на все тела, содержащие окиси металлов. Я не знаю ни одного вещества, которое бы не растворялось в ней, за исключением некоторых металлов, древесного угля, фосфора, серы и некоторых соединений хлора».
Фтор и атомная энергия
Роль фтора и его соединений в производстве ядерного горючего исключительна. Можно смело утверждать, что не будь фтора, в мире до сих пор не было бы ни одной атомной электростанции, а общее число исследовательских реакторов нетрудно было бы сосчитать на пальцах.
Общеизвестно, что ядерным горючим может служить не всякий уран, а лишь некоторые его изотопы, в первую очередь 235 U .
Нелегко разделять изотопы, отличающиеся один от другого только числом нейтронов в ядре, причем чем тяжелее элемент, тем меньше ощущается разница в весе. Разделение изотопов урана осложняется еще и тем, что почти все современные методы разделения рассчитаны на газообразные вещества или летучие жидкости.
Уран кипит при температуре около 3500°C. Из каких материалов пришлось бы изготовить колонны, центрифуги, диафрагмы для разделения изотопов, если бы пришлось работать с парами урана?! Исключительно летучее соединение урана – его гексафторидUF 6 . Он закипает при 56,2°C. Поэтому разделяют не металлический уран, а гексафториды урана-235 и урана-238. По химическим свойствам эти вещества, естественно, не отличаются друг от друга. Процесс разделения их идет на стремительно вращающихся центрифугах.
Разогнанные центробежной силой молекулы гексафторида урана проходят через мелкопористые перегородки: «легкие» молекулы, содержащие 235 U , проходят сквозь них чуть быстрее «тяжелых».
После разделения гексафторид урана превращают в тетрафторидUF 4 , а затем и в металлический уран.
Гексафторид урана получают в результате реакции взаимодействия урана с элементарным фтором, но эта реакция трудно управляема. Более удобно обрабатывать уран соединениями фтора с другими галогенами, напримерСlF 3 ,BrF иBrF 6 . Получение тетрафторида уранаUF 4 связано с использованием фтористого водорода. Известно, что в середине 60-х годов в США на производство урана затрачивалось почти 10% всего фтористого водорода – порядка 20 тыс. т.
Процессы производства таких важных для ядерной техники материалов, как торий, бериллий и цирконий, также включают в себя фазы получения фтористых соединений этих элементов.
Пластмассовая платина
Лев, пожирающий Солнце. Этот символ означал у алхимиков процесс растворения золота в царской водке – смеси азотной и соляной кислот. Все драгоценные металлы химически очень устойчивы. Золото не растворяется ни в кислотах (кроме селеновой), ни в щелочах. И только царская водка «пожирает» и золото и даже платину.
В конце 30-х годов ХХ века в арсенале химиков появилось вещество, против которого бессилен даже «лев». Не по зубам царской водке оказалась пластмасса – фторопласт-4, известная также под названием тефлон. Молекулы тефлона отличаются от полиэтиленовых тем, что все атомы водорода, окружающие главную цепь (... – С – С – С – ...), заменены фтором.
