Фтор

.

Физические свойства.

Атомный номер 9 Атомный объём 17,1 см3 /моль Атомная масса 18,9984 а.е.м. Электроотрицательность 3,98 Атомный радиус 0,57 А Ковалентный радиус 0,72 А Степень окисления -1 Электропроводность нет данных Плотность 1,70 г/см3 Теплота распада 0,2552 кДж/моль Температура кипения -183 0 С Удельная теплоёмкость 0,82 Дж/г*К Температура плавления -219 0 С Температура перехода в сверхпроводящее состояние 0 К Теплопроводность нет данных Теплота парообразования 3,2698 кДж/моль Фтор - газ светло-желтого цвета. Это вещество представляет собой почти бесцветный (в толстых слоях зеленовато -желтый) газ с резким запахом. Он сгущается в светло-желтую жидкость при -188 °С и затвердевает при -220 °С. Критическая температура фтора равна -129 °С, критическое давление 55 атм. При температуре кипения жидкий фтор имеет плотность 1,5 г/см3 , а теплота его испарения составляет 1,6 кДж/моль. При охлаждении ниже -252 °С его желтоватые кристаллы обесцвечиваются.

Получение фтора.

Элементарный фтор получают путем электролиза фтористых соединений. причем он выделяется на аноде по схеме:

2 F-
= 2е + 2 F = 2е + F2
Электролитом обычно служит смесь состава КF·2НF (часто с добавкой LiF). Процесс проводят при температурах около 100 'С в стальных электролизерах со стальными катодами и угольными анодами.

Удобная лабораторная установка для получения фтора показана на рис.

Электролизу подвергают легкоплавкую смесь состава КF·3НF, помещенную в служащую катодом внешний медный сосуд А. Анод из толстой никелевой проволоки помещается в медном цилиндре Б, нижняя боковая часть которого имеет отверстия. Выделяющийся фтор отводится по трубке В (а водо

род - через отвод Г). Все места соединения отдельных частей прибора делают на пробках из СаF2
и замазке из РbО и глицерина.

Химические свойства фтора.

Так как фтористые производные м е т а л л о и д н ы х элементов обычно легколетучи образование их не предохраняет поверхность металлоида от дальнейшего действия фтора. Поэтому взаимодействие часто протекает значительно энергичнее, чем со многими металлами. Например, кремний, фосфор и сера воспламеняются в газообразном фторе. Аналогично ведет себя аморфный углерод (древесный уголь), тогда как графит реагирует лишь при температуре красного каления. С азотом и кислородом фтор непосредственно не соединяется.

От водородных соединений других элементов фтор отнимает водород. Большинство оксидов разлагается им с вытеснением кислорода. В частности, вода взаимодействует по схеме

F2 + Н2
О --> 2 НF + O

причем вытесняемые атомы кислорода соединяются не только друг с другом, но частично также с молекулами воды и фтора. Поэтому, помимо газообразного кислорода, при этой реакции всегда образуются пероксид водорода и оксид фтора (F2
О). Последняя представляет собой бледно-желтый газ, похожий по запаху на озон.

Окись фтора (иначе - фтористый кислород - ОF2
) может быть получена пропусканием фтора в 0,5 н. раствор NаОН. Реакция идет по уравнению:2 F2
+ 2 NаОН = 2 NаF + Н2
О + F2
ОТак же для фтора характерны следующие реакции:

H2
+ F2
= 2HF (со взрывом)

Cl2
+ F2
= 2ClF

Нахождение фтора в природе.

На земной поверхности фтор встречается исключительно в составе солей. Общее его содержание в земной коре равняется 0,02 %. Основная масса фтора распылена по различным горным породам. Из отдельных форм его природных скоплений наиболее важен минерал флюорит - СаF2
.

Основная масса фтора земной поверхности обязана своим происхождением горячим недрам Земли (откуда этот элемент выделяется вместе с парами воды в виде НF). Среднее содержание фтора в почвах составляет 0,02 %, в водах рек - 2·10-5
% и в океане - 1·10-4
%. Человеческий организм содержит фтористые соединения главным образом в зубах и костях. В вещество зубов входит около 0,01 % фтора, причем большая часть этого количества падает на эмаль [состав которой близок к формуле Са5
F(РO4
)3
]. В отдельных костях содержание фтора сильно колеблется. Для растительных организмов накопление фтора не характерно. Из культурных растений относительно богаты им лук и чечевица. Обычное поступление фтора в организм с пищей составляет около 1 мг за сутки.