Фтор

Фтор это химический элемент, простое вещество, в ряду галогенов находиться первым в таблице химических элементов, очень сильный окислитель.

Формула фтора F. В месте с кальцием и фосфором фтор важнейший микроэлемент который входит в состав костей и зубов.

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.

Что такое фтор

Строение молекулы фторида бораПриродный фтор — это изотоп   19F. Содержание фтора в литосфере составляет 0,066 масс.%.

В свободном виде он не встречается в следствие своей высокой химической активности , распространён только в виде соединений с металлами.

Электронная конфигурация атома фтора: 1s2 2s2 2p5.

Важнейший источник фтора и его соединений — минерал плавиковый шпат или флюорит — CaF2 .

Кроме того он входит в состав фтороапатита Ca(PO4) · CaF2 и криолита AlF3 · 3NaF .

Содержится он и в организмах животных и человека в составе костей , зубной эмали ; в организм фтор поступает с питьевой водой ( норма 0,8 мг в 1 л ).

Среди растений относительно богаты фтором лук и чечевица .

Атом фтора отличается большим потенциалом ионизации , поэтому невозможно получить положительный ион фтора.

Фтор что это такое

При обычных температурах фтор — зеленовато — жёлтый газ с резким запахом , кипит при — 188,2°C , а плавится при — 218°C .

Молекулы его двухатомны F2 , как и у других галогенов. Само название фтор обозначает ( разрушающий ) , что вполне соответствует его свойствам .

Активность молекул фтора по сравнению с хлором гораздо выше , объясняется это сравнительно небольшой энергией диссоциации молекул фтора ( 158,34 кДж/моль ) , а также отсутствием у атома фтора d — орбиталей и следовательно дополнительных связей между атомами в молекуле.

Действительно , с большинством элементов фтор взаимодействует при обычных температурах , но не соединяется непосредственно с кислородом и азотом.

Во фториде кислорода OF2 кислород проявляет степень окисления +2 , так как атомы фтора оттягивают к себе электроны.

С водородом фтор соединяется со взрывом ( даже при охлаждении и в темноте ) , получается фтороводород :

H2 + F2 = 2HF

Пламя фтороводородной смеси имеет температуру выше 4000°C .

Фтор отнимается водород даже у воды , если на поверхность нагретой воды направить струю фтора , то вода загорается бледно — фиолетовым пламенем :

2F2 + 2H2O = 4HF + O2

В атмосфере фтора загораются также многие неметаллы ( сера , фосфор , кремний ) . Горят в нём и металлы : натрий , калий , кальций , магний , алюминий.

А также некоторые благородные металлы такие как золото и платина , но только при нагревании до 300°C.

Фтор легко вытесняет из соединений хлор :

F2 + 2NaCl = Cl2 + 2NaF

В азотной кислоте фтор замещает водород и образуется триоксифторид азота :

2HNO3 + 2F2 = 2NO3F + H2F2

Важнейшее соединение фтора — фтороводород HF — получают , обрабатывая плавиковый шпат серной кислотой :

CaF2 + H2SO4 = 2HF↑ + CaSO4

Многомерные молекулы HF существуют в газообразном фтороводороде лишь при высоких температурах.

В обычных условиях даже газообразный фтороводород представляет собой полимерные молекулы , образованные за счёт водородных связей , например молекулы H6F6 , имеющие циклическое строение.

Жидкий фтороводород ( HF )n состоит ассоциированных молекул.

Физические свойства фтора

Атомная масса фтора составляет приблизительно 19, и фтор является самым легким среди всех других галогенов.

Фтор существует в виде газа в природе и в стандартном состоянии. Он имеет бледно-желтый цвет и представляет собой легкий газ.

Температура кипения фтора составляет -188 ° C , а температура плавления фтора составляет -219,6 ° C.

Химические свойства фтора

Как мы видели ранее, фтор — это газ, относящийся к 17-й группе, а атомный номер фтора равен 9.

Поскольку фтор является галогеном, его валентность равна единице. Он является получателем электронов, и ему не хватает 1 электрона.

Такие элементы принимают электроны и, следовательно, являются окислителями.

Помните: акцепторы электронов всегда являются окислителями, а доноры электронов всегда являются восстановителями.

Все галогены являются сильными окислителями, из которых фтор является самым сильным из-за его высокой электроотрицательности.

Электронная конфигурация фтора равна 1s22s22p5.

Из электронной конфигурации видно, что в элементе не хватает одного электрона. Следовательно, он является электрофилом и с радостью принимает электрон.

1. Фтор является высокоэлектроотрицательным элементом и, следовательно, является одним из самых сильных окислителей.

2. Электроотрицательность фтора, измеренная по шкале Полинга, составляет 3,98.

3. Энергия, необходимая для извлечения электрона, очень высока из-за сильной силы притяжения между ядром и электронами из-за их небольшого размера.

4. Первая энергия ионизации фтора составляет 1680,6 кДж/Моль. Это означает, что для извлечения электрона из одного моля фтора требуется энергия 1680,6 кДж.

5. Стандартный потенциал фтора составляет 2,87 В. Это самый высокий показатель среди всех других элементов.

6. Фтор имеет только один стабильный изотоп, то есть фтор 19.

Атомный радиус фтора

Фтор — это крошечный элемент с очень маленьким атомным радиусом. Из-за этого ядерная сила в атоме фтора чрезвычайно высока.

Атомный радиус фтора составляет всего 147 мкм, что делает его самым маленьким атомом галогена.

Какова атомная масса фтора?

Как мы уже видели ранее, фтор является самым легким газообразным галогеном и весит всего 19 единиц, если быть точным, то 18,99. Однако, по соглашению, мы округляем его и считаем равным 19.

Чтобы ответить на вопрос «к какой группе относится фтор» и «каков символ фтора», фтор принадлежит к группе галогенов, которая является 17-й группой, а фтор представлен как F2.

2 указывает на двухатомную природу газообразного фтора.

Что такое фтороводород

Фтороводород это бесцветный легко сжижаемый (при +19,5°C) газ с резким запахом . Он поражает дыхательные пути , во влажном воздухе дымит.

Водный раствор его называют фтороводородной или плавиковой кислотой. Это слабая кислота диссоциирует с образованием анионов F ⁻, HF2⁻ , H2F3⁻  и другие :

HF + HOH → F⁻+ H3O⁺  , F⁻ + HF → HF2⁻, HF2⁻ + HF ⇄ H2F3⁻

Пары её очень ядовиты , вызывают ожоги кожи . Плавиковая кислота разрушает стекло , взаимодействуя с двуокисью кремния :

SiO2 + 4HF = SiF4↑+ 2H2O

Это свойство её используют для травления стекла ( надписей , рисунков ) . Хранят плавиковую кислоту в сосудах из эбонита или воска , которые она не разрушает .

Фтороводородная кислота взаимодействует с большинством металлов ( кроме золота и платины ).

Соли — фториды мало растворимы в воде , но фторид серебра AgF в отличие от других галидов серебра растворяется хорошо.

Получение

Качественная реакция на фтор позволяет определить концентрацию и некоторые примеси, для этого используют неорганические и органические реагенты.

Фтор — самый активный неметалл и самый сильный окислитель. Ни один элемент не отнимает электроны у фторид — ионов F⁻, не окисляет их до электронейтральных атомов.

Поэтому его получают электролизом соединений : жидкого фтороводорода HF или расплавленного гидрофторида калия KHF2 .

Применение фтора

Фторид натрия NaF и кремнефторид натрия Na2[SiF6] токсичны , использовались для борьбы с вредными насекомыми и для консервирования древесины.

Фтор входит в состав фреона CCl2F2 используемого в холодильном деле , применяется для синтеза полимерного материала — фторопласта ( тефлона ) , устойчивого к воздействию кислот и щелочей.

Из кислородных соединений наиболее изучены фторид кислорода F2O и дифтордиоксид F2O2 . Фторид кислорода получают , пропуская фтор через 2% раствор натрия :

2F2 + 2NaOH = F2O + 2NaF + H2O

Строение молекулы фторида кислорода F- O — O — F аналогично строению молекулы перекиси водорода.

Некоторые соединения содержащих фтор

  • Фторид кальция — CaF2

  • Дифторид ксенона- XeF2

  • Фтористый водород- HF

  • Гексафторид урана (UF6)

  • Монофторфосфат натрия(NA2PO3F)

  • Фторид натрия (NaF)

  • Фторид олова(II)(SnF2)

  • Дихлордифторметан (CF2Cl2)

Интересные факты о фторе

1. Фтор является 13-м по распространенности элементом в земной коре.

2. Фтор является высоко-реактивным элементом и никогда не встречается в своем первоначальном состоянии. Он всегда встречается в сочетании с теми или иными элементами.

3. Фтор способен сжигать воду ярким пламенем.

4. Фтор содержится не только в воздухе, но и в земной коре. Следы фтора обнаружены в угле и других элементах. В воздухе фтор присутствует в почти ничтожном количестве. Это примерно 50 частей на миллиард.

5. Фтор не имел признания в промышленности вплоть до 2-й мировой войны. До тех пор никто не заботился о промышленном производстве фтора.

Все просто знали фтор как элемент, который способен соединяться и образовывать соли. Однако во время 2-й мировой войны люди поняли, что гексафторид урана обладает ядерными свойствами и может быть источником энергии.

С тех пор промышленное производство фтора выросло в геометрической прогрессии.

Часто задаваемые вопросы по Фтору ?

Как извлекается фтор и в какой форме встречается фтор?

Фтор является элементом, имеющим большое промышленное значение, и добывается на заводах.

Промышленное извлечение фтора осуществляется путем электролиза фтористого водорода калия в безводной плавиковой кислоте.

Анод изготовлен из кальция. Газообразный водород выделяется на аноде, тогда как чистый двухатомный фтор выделяется на катоде.

Для правильного функционирования ячейки требуется низкая температура в 360К. Для достижения этой цели используется водяная рубашка, поддерживаемая при температуре 350К.

Фтор встречается в природе в воздухе, а также в соединенном состоянии с другими элементами в земной коре.

В чем заключается польза фтора?

Фтор имеет много применений в промышленности. Фтор используется для производства гексафторида урана.

Гексафторид урана широко используется для производства ядерной энергии. Он является одним из основных источников ядерной энергии и, следовательно, широко производится.

Фтор также используется в нескольких фторохимических производствах. Фторохимические соединения, в свою очередь, используются для производства тефлона, используемого для изготовления посуды с антипригарным покрытием.

Плавиковая кислота используется для травления стекла, используемого в лампочках накаливания. ХФУ, которые использовались в течение нескольких лет в качестве охлаждающих жидкостей, содержат фтор.

Однако сейчас они запрещены из-за опасной угрозы, которую они представляют для озонового слоя. Ранее ХФУ широко использовались в кондиционерах и холодильниках.

Однако позже было обнаружено, что ХФУ могут повредить озоновый слой и создать в нем дыры.

Озоновый слой защищает нас от ультрафиолетовых лучей, которые могут вызвать рак кожи и другие заболевания.

Статья на тему фтор

Понравилась статья поделись ей

Leave a Comment