Фтор (лат. Fluorum), f, хімічний елемент vii групи періодичної системи Менделєєва, відноситься до галогенів. атомний номер 9, атомна маса 18,998403; при нормальних умовах (0 ° С; 0,1 Мн / м 2. або 1 кгс / см 2) - газ блідо-жовтого кольору з різким запахом.
Природний Ф. складається з одного стабільного ізотопу 19 f. Штучно отримані п'ять радіоактивних ізотопів: 16 f з періодом напіврозпаду Т 1/2 <1 сек. 17 f ( t 1/2 = 70 сек ), 18 f ( t 1/2 = 111 мин ), 20 f ( t 1/2 = 11,4 сек ), 21 f ( t 1 /2 = 5 сек ).
Історична довідка. Перше з'єднання Ф. - флюорит (плавиковий шпат) caf 2 - описано в кінці 15 ст. під назву «флюор» (від лат. fluo - течу, по властивості cafa 2 робити жидкотекучими в'язкі шлаки металургійних виробництв). У 1771 К. Шеєле отримав плавиковий кислоту. Вільний Ф. виділив А. Муассан в 1886 електролізом рідкого безводного фтористого водню. що містить домішка кислого фториду калію khf 3.
Хімія Ф. почала розвиватися з 1930-х рр. особливо швидко - в роки 2-ї світової війни 1939 - 45 і після неї в зв'язку з потребами атомної промисловості і ракетної техніки. Назва «Ф.» (від грец. Phth o ros - руйнування, загибель), запропоноване А. Ампером в 1810, вживається тільки в рус. мові; в багатьох країнах прийнято назву «флюор».
Фізичні та хімічні властивості. Газоподібний Ф. має щільність 1,693 г / л (0 ° С і 0,1 Мн / м 2. або 1 кгс / см 2), рідкий - 1,5127 г / см 3 (при температурі кипіння); t пл - 219,61 ° С; t кіп - 188,13 ° С. Молекула Ф. складається з двох атомів (f 2); при 1000 ° С 50% молекул дисоціює, енергія дисоціації близько 155 ± 4 кдж / моль (37 ± 1 ккал / моль). Ф. погано розчинний в рідкому фтористому водні; розчинність 2,5 · 10 -3 г в 100 г hf при -70 ° С і 0,4 · 10 -3 при -20 ° С; в рідкому вигляді необмежено розчинний в рідкому кисні і озоне. Конфігурація зовнішніх електронів атома Ф. 2 s 2 2 p 2. У з'єднаннях виявляє ступінь окислення - 1. Ковалентний радіус атома 0,72 a. іонний радіус 1,33 a. Спорідненість до електрону 3,62 ев. енергія іонізації (f ® f +) 17,418 ев. Високими значеннями спорідненості до електрона і енергії іонізації пояснюється сильна електронегативність атома Ф. найбільша серед усіх ін. Елементів. Висока реакційна здатність Ф. обумовлює екзотермічність фторування, яка, в свою чергу, визначається аномально малою величиною енергії дисоціації молекули Ф. і великими величинами енергії зв'язків атома Ф. з ін. Атомами. Пряме фторування має ланцюговий механізм і легко може перейти в горіння і вибух. Ф. реагує з усіма елементами, крім гелію, неону і аргону. З киснем взаємодіє в тліючому розряді, утворюючи при низьких температурах фториди кисню o 2 f 2. o 3 f 2 і ін. Реакції Ф. з ін. Галогенами екзотермічни, в результаті утворюються міжгалогенні з'єднання. Хлор взаємодіє з Ф. при нагріванні до 200-250 ° С, даючи монофторістий хлор cif і трёхфторістий хлор clf 3. Відомий також cif 5. одержуваний фторування clf 3 при високій температурі і тиску 25 Мн / м 2 (250 кгс / см 2) . Бром і йод запалюються в атмосфері Ф. при звичайній температурі, при цьому можуть бути отримані brf 3. brf 5. if 5. if 7. Ф. безпосередньо реагує з криптоном, ксеноном і радоном, утворюючи відповідні фториди (наприклад, xef 4. xef 6. krf 2). Відомі також оксифториди ксенону.
Взаємодія Ф. з сіркою супроводжується виділенням тепла і призводить до утворення численних сірки фторидів. Селен і телур утворюють вищі фториди sef 6 tef 6. Ф. з воднем реагують із запалюванням; при цьому утворюється фтористий водень. Це радикальна реакція з розгалуженням ланцюгів: hf * + h 2 = hf + h 2 *; h 2 * + f 2 = hf + Н + f (де hf * і h 2 * - молекули в колебательно-збудженому стані); реакція використовується в хімічних лазерах. Ф. з азотом реагує лише в електричному розряді. Деревне вугілля при взаємодії з Ф. запалюється при звичайній температурі; графіт реагує з ним при сильному нагріванні, при цьому можливе утворення твердого фтористого графіту (cf) x або газоподібних перфторуглеродов cf 4. c 2 f 6 і ін. З бором, кремнієм, фосфором, миш'яком Ф. взаємодіє на холоду, утворюючи відповідні фториди. Ф. енергійно сполучається з більшістю металів; лужні і лужноземельні метали спалахують в атмосфері Ф. на холоду, bi, sn, ti, mo, w - при незначному нагріванні, hg, pb, u, v реагують з Ф. при кімнатній температурі, pt - при температурі темно-червоного розжарювання. При взаємодії металів з Ф. утворюються, як правило, вищі фториди, наприклад uf 6. mof 6. hgf 2. Деякі метали (fe, cu, al, ni, mg, zn) реагують з Ф. з утворенням захисної плівки фторидів, що перешкоджає подальшої реакції.
При взаємодії Ф. з оксидами металів на холоду утворюються фториди металів і кисень; можливо також утворення оксифторида металів (наприклад, moo 2 f 2). Оксиди неметалів або приєднують Ф. наприклад so 2 + f 2 = so 2 f 2. або кисень в них заміщається на Ф. наприклад sio 2 + 2f 2 = sif 4 + o 2. Скло дуже повільно реагує з Ф .; в присутності води реакція йде швидко. Вода взаємодіє з Ф. 2h 2 o + 2f 2 = 4hf + o 2; при цьому утворюється також of 2 і перекис водню h 2 o 2. Оксиди азоту no і no 2 легко приєднують Ф. з утворенням відповідно фтористого нитрозила fno і фтористого нітрит fno 2. Окис вуглецю приєднує Ф. при нагріванні з утворенням фтористого карбонила: co + f 2 = cof 2.
Гідроксиду металів реагують з Ф. утворюючи фторид металу і кисень, наприклад 2ba (oh) 2 + 2f 2 = 2baf 2 + 2h 2 o + o 2. Водні розчини naoh і koh реагують з Ф. при 0 ° С з утворенням of 2.
Галогеніди металів або неметалів взаємодіють з Ф. на холоду, причому Ф. заміщає всі галогени, Легко фторирующим сульфіди, нітриди і карбіди. Гідриди металів утворюють з Ф. на холоду фторид металу і hf; аміак (в парах) - n 2 і hf. Ф. заміщає водень в кислотах або метали в їх солях, наприклад hno 3 (або nano 3) + f 2 ® fno 3 + hf (або naf); в більш жорстких умовах Ф. витісняє кисень з цих сполук, утворюючи сульфурілфторід, наприклад na 2 so 4 + 2f 2 = 2naf + so 2 f 2 + o 2. Карбонати лужних і лужноземельних металів реагують з Ф. при звичайній температурі; при цьому виходять відповідний фторид, co 2 і o 2.
Ф. енергійно реагує з органічними речовинами.
Отримання. Джерелом для виробництва Ф. служить фтористий водень. що виходить в основному або при дії сірчаної кислоти h 2 so 4 на флюорит caf 2. або при переробці апатитів і фосфоритів. Виробництво Ф. здійснюється електролізом розплаву кислого фториду калію kf · (1,8-2,0) hf, який утворюється при насиченні розплаву kf · hf фтористим воднем до змісту 40-41% hf. Матеріалом для електролізера зазвичай служить сталь; електроди - вугільний анод і сталевий катод. Електроліз ведеться при 95-100 ° С і напрузі 9-11 в; вихід Ф. по току досягає 90-95%. Добутий Ф. містить до 5% hf, який видаляється виморожуванням з подальшим поглинанням фторидом натрію. Ф. зберігають в газоподібному стані (під тиском) і в рідкому вигляді (при охолодженні рідким азотом) в апаратах з нікелю і сплавів на його основі (МОНЕЛЬ), з міді, алюмінію і його сплавів, латуні, нержавіючої сталі.
Застосування. Газоподібний Ф. служить для фторування uf 4. в uf 6. застосовуваного для ізотопів розділення урану, а також для отримання трёхфторістого хлору clf 3 (фторуючий агент), шестифтористой сірки sf 6 (газоподібний ізолятор в електротехнічній промисловості), фторидів металів (наприклад, w і v). Рідкий Ф. - окислювач ракетного палива.
Широке застосування отримали численні сполуки Ф. - фтористий водень. алюмінію фторид. кремнефторіди. фторсульфоновая кислота (розчинник, каталізатор, реагент для отримання органічних сполук, що містять групу - so 2 f), bf 3 (каталізатор), фторорганічних з'єднання та ін.
Техніка безпеки . Ф. токсичний, гранично допустима концентрація його в повітрі приблизно 2 · 10 -4 мг / л. а гранично допустима концентрація при експозиції не більше 1 год становить 1,5 · 10 -3 мг / л.
Отруєння Ф. можливі у працюючих в хімічній промисловості, при синтезі фторовмісних сполук і виробництві фосфорних добрив. Ф. подразнює дихальні шляхи, викликає опіки шкіри. При гострому отруєнні виникають подразнення слизових оболонок гортані і бронхів, очей, слинотеча, носові кровотечі; у важких випадках - набряк легенів, ураження центрльной нервової системи та ін .; при хронічному - кон'юнктивіт, бронхіт, пневмонія, пневмосклероз, флюороз. Характерно ураження шкіри типу екземи. Перша допомога: промивання очей водою, при опіках шкіри - зрошення 70% -ним спиртом; при інгаляційному отруєнні - вдихання кисню. Профілактика: дотримання правил техніки безпеки, носіння спеціального одягу, регулярні медичні огляди, включення в харчовий раціон кальцію, вітамінів. Препарати, що містять Ф. застосовують в медичній практиці в якості протипухлинних (5-фторурацил, фторафур, фторбензотеф), нейролептичних (тріфлуперідол, або триседил, фторфеназін, тріфтазін і ін.), Антидепресивний (фторацізін), наркотичних (фторотан) і ін. Засобів .
Літ .: Рисс І. Г. Хімія фтору і його неорганічних з'єднань, М. 1956; Фтор та його сполуки, пров. з англ. т. 1-2, М. 1953-56; Професійні хвороби, 3 видавництва. М. 1973.