У этого термина существуют и другие значения, см. Фтор (значения). 9 Кислород ← Фтор → Неон 9F Внешний вид простого вещества почти бесцветный газ (в толстых слоях — зеленовато-жёлтый)[1] Свойства атома Имя, символ, номер Фтор/Fluorum (F), 9 Атомная масса (молярная масса) 18,998403 а. е. м. (г/моль) Электронная конфигурация [He] 2s2 2p5 Радиус атома 71 пм Химические свойства Ковалентный радиус 72 пм Радиус иона (-1e)133 пм Электроотрицательность 3,98 (шкала Полинга) Электродный потенциал 3 В Степени окисления −1 Энергия ионизации (первый электрон) 1680,0 (17,41) кДж/моль (эВ) Термодинамические свойства простого вещества Плотность (при н. у.) (при −189 °C, ж.) 1,108 г/см³ Температура плавления 53,53 K Температура кипения 85,01 K Теплота плавления (F-F) 0,51 кДж/моль Теплота испарения 6,54 (F-F) кДж/моль Молярная теплоёмкость 31,34[2] Дж/(K·моль) Молярный объём 17,1 см³/моль Кристаллическая решётка простого вещества Структура решётки моноклинная Параметры решётки a=5,50 b=3,28 c=7,28 β=90,0 Å Прочие характеристики Теплопроводность (300 K) 0,028 Вт/(м·К) 9 Фтор F 18,998 2s22p5 Фтор — элемент главной подгруппы седьмой группы, второго периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 9. Обозначается символом F (лат. Fluorum). Фтор — чрезвычайно химически активный неметалл и самый сильный окислитель, является самым лёгким элементом из группы галогенов. Простое вещество фтор (CAS-номер: 7782-41-4) при нормальных условиях — двухатомный газ (формула F2) бледно-жёлтого цвета с резким запахом, напоминающим озон или хлор. Очень ядовит. Содержание 1 История 1.1 Происхождение названия 2 Распространение в природе 3 Изотопный состав 3.1 Ядерные свойства изотопов фтора 3.2 Магнитные свойства ядер 4 Электронное строение 4.1 Строение молекулы 5 Кристаллическая решётка 6 Получение 6.1 Лабораторный метод 6.2 Промышленный метод 7 Физические свойства 8 Химические свойства 9 Хранение 10 Применение 10.1 Применение в химии 10.2 Ракетная техника 10.3 Применение в медицине 11 Биологическая и физиологическая роль 12 См. также 13 Литература 14 Примечания 15 Ссылки править История Первое соединение фтора — флюорит (плавиковый шпат) CaF2 — описано в конце XV века под названием «флюор». В 1771 году Карл Шееле получил плавиковую кислоту. Как один из атомов плавиковой кислоты, элемент фтор был предсказан в 1810 году, а выделен в свободном виде лишь 76 лет спустя Анри Муассаном в 1886 году электролизом жидкого безводного фтористого водорода, содержащего примесь кислого фторида калия KHF2. править Происхождение названия Название «фтор» (от др.-греч. φθόρος — разрушение), предложенное Андре Ампером в 1810 году, употребляется в русском и некоторых других языках; во многих странах приняты названия, производные от латинского «fluorum» (которое происходит, в свою очередь, от fluere — «течь», по свойству соединения фтора, флюорита (CaF2), понижать температуру плавления руды и увеличивать текучесть расплава). править Распространение в природе Содержание фтора в атомных процентах в природе показано в таблице: Объект Содержание, Почва 0,02 Воды рек 0,00002 Воды океана 0,0001 Зубы человека[3] 0,01 В природе значимые скопления фтора содержатся в основном в минерале флюорите (CaF2), содержащем по массе 51,2 % Ca и 48,8 % F. Относительно богаты фтором растения чечевица и лук Содержанием в почве фтор обязан вулканическим газам, за счёт того, что в их состав обычно входит большое количество фтороводорода. править Изотопный состав Основная статья: Изотопы фтора Фтор является моноизотопным элементом, так как в природе существует только один стабильный изотоп фтора 19F. Известны еще 17 радиоактивных изотопов фтора с массовым числом от 14 до 31, и один ядерный изомер — 18Fm. Самым долгоживущим из радиоактивных изотопов фтора является 18F с периодом полураспада 109,771 минуты, важный источник позитронов, использующийся в позитрон-эмиссионной томографии. править Ядерные свойства изотопов фтора Изотоп Относительная масса, а.е.м. Период полураспада Тип распада Ядерный спин Ядерный магнитный момент 17F 17,0020952 64,5 c β+-распад в 17O 5/2 4.722 18F 18,000938 1,83 часа β+-распад в 18O 1 19F 18,99840322 Стабилен — 1/2 2.629 20F 19,9999813 11 c β−-распад в 20Ne 2 2.094 21F 20,999949 4,2 c β−-распад в 21Ne 5/2 22F 22,00300 4,23 c β−-распад в 22Ne 4 23F 23,00357 2,2 c β−-распад в 23Ne 5/2 править Магнитные свойства ядер Ядра изотопа 19F имеют полуцелый спин, поэтому возможно применение этих ядер для ЯМР-исследований молекул. Спектры ЯМР-19F являются достаточно характеристичными для фторорганических соединений. править Электронное строение Применение метода МО для молекулы F2 Электронная конфигурация атома фтора следующая: 1s22s22p5. Атомы фтора в соединениях могут проявлять степень окисления, равную −1. Положительные степени окисления в соединениях не реализуются, так как фтор является самым электроотрицательным элементом. Квантовохимический терм атома фтора — 2P3/2 править Строение молекулы С точки зрения теории молекулярных орбиталей, строение двухатомной молекулы фтора можно охарактеризовать следующей диаграммой. В молекуле присутствует 4 связывающих орбитали и 3 разрыхляющих. Очевидно, что порядок связи в молекуле равен 1. править Кристаллическая решётка Кристаллическая структура α-фтора (стабильная при атмосферном давлении) Фтор образует две кристаллические модификации, стабильные при атмосферном давлении: α-фтор — существует при температуре меньше 45,6 K, кристаллическая решетка моноклинная, пространственная группа C 2/c, параметры a = 0,550 нм, b = 0,328 нм, c = 0,728 нм, β = 102,17°, Z = 4[4][5]. β-фтор — существует в интервале температур 45,6 ÷ 53,53 K, кристаллическая решетка кубическая, параметры a = 0,667 нм, Z = 8. править Получение Лабораторный метод получения фтора Промышленный способ получения фтора включает добычу и обогащение флюоритовых руд, сернокислотное разложение их концентрата с образованием безводного HF и его электролитическое разложение. Для лабораторного получения фтора используют разложение некоторых соединений, но все они не встречаются в природе в достаточном количестве и их получают с помощью свободного фтора. править Лабораторный метод В лабораторных условиях фтор можно получать с помощью показанной установки. В медный сосуд 1, заполненный расплавом KF·3HF помещают медный сосуд 2, имеющий отверстия в дне. В сосуд 2 помещают толстый никелевый анод. Катод помещается в сосуд 1. Таким образом, в процессе электролиза газообразный фтор выделяется из трубки 3, а водород из трубки 4. Важным требованием является обеспечение герметичности системы, для этого используют пробки из фторида кальция со смазкой из оксида свинца (II) и глицерина. В 1986 году, во время подготовки к конференции по поводу празднования 100-летия открытия фтора, Карл Кристе открыл способ чисто химического получения фтора с использованием реакции во фтороводородном растворе K2MnF6 и SbF5 при 150 °C[6]: 2K2MnF6 + 4SbF5 → 4KSbF6 + 2MnF3 + F2 Хотя этот метод не имеет практического применения, он демонстрирует, что электролиз необязателен, кроме того все компоненты для данных реакций могут быть получены без использования газообразного фтора. Также для лабораторного получения фтора можно использовать нагрев фторида кобальта(III) до 300 °С, разложение фторидов серебра (слишком дорого) и некоторые другие способы. править Промышленный метод Промышленное производство фтора осуществляется электролизом расплава кислого фторида калия KF·3HF (часто с добавлениями фторида лития), который образуется при насыщении расплава KF фтористым водородом до содержания 40—41 % HF. Процесс электролиза проводят при температурах около 100 °C в стальных электролизёрах со стальным катодом и угольным анодом. править Физические свойства Бледно-жёлтый газ, в малых концентрациях запах напоминает одновременно озон и хлор, очень агрессивен и ядовит. Фтор имеет аномально низкую температуру кипения (плавления). Это связано с тем, что фтор не имеет d-подуровня и не способен образовывать полуторные связи, в отличие от остальных галогенов (кратность связи в остальных галогенах примерно 1,1)[7]. править Химические свойства Самый активный неметалл, бурно взаимодействует почти со всеми веществами кроме, разумеется, фторидов в высших степенях окисления и редких исключений — фторопластов, и с большинством из них — с горением и взрывом. Контакт фтора с водородом приводит к воспламенению и взрыву даже при очень низких температурах (до −252°C). В атмосфере фтора горят даже вода и платина: 2F2 + 2H2O → 4HF + O2 К реакциям, в которых фтор формально является восстановителем, относятся реакции разложения высших фторидов, например: 2CoF3 → 2CoF2 + F2 MnF4 → MnF3 + 1/2 F2 Фтор также способен окислять кислород, образуя фторид кислорода OF2. Во всех соединениях фтор проявляет степень окисления −1. Чтобы фтор проявлял положительную степень окисления, требуется создание эксимерных молекул или иные экстремальные условия. Это требует искусственной ионизации атомов фтора[8]. править Хранение Фтор хранят в газообразном состоянии (под давлением) и в жидком виде (при охлаждении жидким азотом) в аппаратах из никеля и сплавов на его основе (монель-металл), из меди, алюминия и его сплавов, латуни, нержавеющей стали (это возможно потому, что эти металлы и сплавы покрываются непреодолимой для фтора пленкой фторидов[9]). править Применение править Применение в химии Газообразный фтор используется для получения: гексафторида урана UF6 из UF4, применяемого для разделения изотопов урана для ядерной промышленности. трёхфтористого хлора ClF3 — фторирующий агент и мощный окислитель ракетного топлива шестифтористой серы SF6 — газообразный изолятор в электротехнической промышленности фторидов металлов (например, W и V), которые обладают некоторыми полезными свойствами фреонов — хороших хладагентов тефлонов — химически инертных полимеров гексафтороалюмината натрия — для последующего получения алюминия электролизом различных соединений фтора править Ракетная техника Основная статья: Соединения фтора в ракетной технике Соединения фтора и сам фтор применяются в ракетной технике как окислители ракетного топлива. править Применение в медицине Основная статья: Соединения фтора в медицине Фторированные углеводороды (напр. перфтордекалин) применяются в медицине как кровезаменители. Существует множество лекарств содержащих фтор в структуре (фторотан, фторурацил и др.). править Биологическая и физиологическая роль Фтор является жизненно необходимым для организма элементом. В организме человека фтор, в основном, содержится в эмали зубов в составе фторапатита — Ca5F(PO4)3. При недостаточном (менее 0,5 мг/литр питьевой воды) или избыточном (более 1 мг/литр) потреблении фтора организмом могут развиваться заболевания зубов: кариес и флюороз (крапчатость эмали) и остеосаркома, соответственно[10]. Малое содержание фтора разрушает эмаль за счет вымывания фтора из фторапатита с образованием гидроксоапатита, и наоборот. Для профилактики кариеса рекомендуется использовать зубные пасты с добавками фтора или употреблять фторированную воду (до концентрации 1 мг/л), или применять местные аппликации 1-2 % раствором фторида натрия или фторида олова. Такие действия могут сократить вероятность появления кариеса на 30-50 %. Предельно допустимая концентрация связанного фтора [11] в воздухе промышленных помещениях равна 0,0005 мг/литр воздуха. править См. также Фтор на Викискладе? Фториды Соединения фтора в ракетной технике Соединения фтора в медицине Категория:Соединения фтора править Литература Рысс И. Г. Химия фтора и его неорганических соединений. М. Госхимиздат, 1966 г. — 718 с. Некрасов Б. В. Основы общей химии. (издание третье, том 1) М. Химия, 1973 г. — 656 с. L. Pauling, I. Keaveny, and A.B. Robinson, J. Solid State Chem., 1970, 2, p. 225. англ.  — Подробней о кристаллической структуре фтора править Примечания ↑ http://www.xumuk.ru/nekrasov/vii-01.html ↑ Редкол.:Зефиров Н. С. (гл. ред.) Химическая энциклопедия: в 5 т.. — Москва: Большая Российская энциклопедия, 1999. — Т. 5. — С. 198. ↑ Главным образом в эмали зубов ↑ Journal of Solid State Chemistry, Vol. 2, Issue 2, 1970, P. 225—227. ↑ J. Chem. Phys. 49, 1902 (1968) ↑ Гринвуд Н., Эрншо А. «Химия элементов» т.2, М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008 стр. 147—148, 169 — химический синтез фтора ↑ Ахметов Н. С. «Общая и неорганическая химия». ↑ Энциклопедический словарь юного химика. Для среднего и старшего возраста. Москва, Педагогика-Пресс. 1999 год. ↑ Фтор в Популярной библиотеке химических элементов ↑ По данным National Toxicology Program ↑ в виде фторидов и фторорганических соединений править Ссылки Фтор на Webelements Фтор в Популярной библиотеке химических элементов Информация о Перфторане Кровезаменитель Перфторан // Вестник РАН, 1997, том 67, N 11, с. 998—1013 Фтор Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 H   He 2 Li Be   B C N O F Ne 3 Na Mg   Al Si P S Cl Ar 4 K Ca   Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 5 Rb Sr   Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 6 Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn 7 Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo Щелочные металлы  Щёлочноземельные металлы  Лантаноиды Актиноиды Переходные металлы Другие металлы Металлоиды Другие неметаллы Галогены Инертные газы п·о·р Соединения фтора Трифторид алюминия (AlF3) • Монофторид алюминия (AlF) • Дифторгидрид аммония ([NH4[HF2) • Фторид аммония (NH4F) • Гексафторсиликат аммония ((NH4)2SiF6) • Пентафторид антимонида (SbF5) • Трифторид антимонида (SbF3) • Пентафторид арсенида (AsF5) • Трифторид арсенида (AsF3) • Дифторид бария (BaF2) • Бензилтриаммоний фторид (C10H18FNO) • Фторид берилия (BeF2) • Пентафторид висмута (BiF5) • Трифторид висмута (BiF3) • Трифторид бора (BF3) • Фторид брома(V) (BrF5) • Фторид брома(III) (BrF3) • Фторид брома(I) (BrF) • Фторид кадмия (CdF2) • Фторид цезия (CsF) • Фторид кальция (CaF2) • Монофторид углерода (CF) • Фторид хлора(V) (ClF5) • Фторид хлора(III) (ClF3) • Фторид хлора(I) (ClF) • Хлорила фторид (ClO2F) • Фторид хрома(III) (CrF3) • Фторид кобальта(II) (CoF2) • Фторид кобальта(III) (CoF3) • Фторид меди(I) (CuF) • Фторид меди(II) (CuF2) • Тетрафторборат меди(II) (Cu(BF4)2) • Дибора тетрафторид (B2F4) • Динитродифторид (N2F2) • Фторамин (NH2F) • Фторантимонидовая кислота (HSbF6) • Фторборная кислота (HBF4) • Фторосульфоновая кислота (FSO3H) • Формила фторид (CHFO) • Фторид галлия(III) (GaF3) • Фторид золота(III) (AuF3) • Фторид золота(V) (AuF5) • Гексафторсиликатная кислота (H2SiF6) • Фтороводород (HF) • Фтористая кислота (HFO) • Фторид индия(III) (InF3) • Фторид иода(VII) (IF7) • Фторид иода(V) (IF5) • Фторид иода(III) (IF3) • Фторид иода(I) (IF) • Фторид иридия(IV) (IrF4) • Фторид иридия(V) (IrF5) • Фторид иридия(VI) (IrF6) • Фторид железа(II) (FeF2) • Фторид железа(III) (FeF3) • Фторид криптона(II) (KrF2) • Фторид свинца(II) (PbF2) • Фторид лития (LiF) • Тетрафторборат лития (LiBF4) • Фторид магния (MgF2) • Фторид марганца(II) (MnF2) • Фторид марганца(III) (MnF3) • Фторид диртути(2+) (Hg2F2) • Фторид ртути(II) (HgF2) • Фторид ртути(IV) (HgF4) • Гексафторид молибдена (MoF6) • Фторид никеля(II) (NiF2) • Фторид ниобия(V) (NbF5) • Фторид азота(III) (NF3) • Тетрафторборат оксид азота(IV) (BNO2F4) • Тетрафторборат оксид азота(II) (BF4NO) • Фторид оксида азота(II) (NOF) • Фторид оксида азота(IV) (NO2F) • Фторид кислорода(II) (OF2) • Диоксидифторид (F2O2) • Трифторид фосфора (PF3) • Пентафторид фосфора (PF5) • Гексафторид платины (PtF6) • Фторид плутония(VI) (PuF6) • Фторид плутония(III) (PuF3) • Фторид плутония(IV) (PuF4) • Тетрафторалюминат калия (KAlF4) • Дифторид калия (HF2K) • Фторид калия (KF) • Дифторид радона (F2Rn) • Гептафторид рения (ReF7) • Фторид рубидия (RbF) • Фторид самария(III) (SmF3) • Фторид скандия(III) (ScF3) • Гексафторид селен (SeF6) • Тетрафторид селен (SeF4) • Тетрафторид кремния (SiF4) • Фторид серебра (Ag2F) • Тетрафторборат серебра (AgBF4) • Фторид серебра(I) (AgF) • Фторид серебра(II) (AgF2) • Фторид натрия (NaF) • Фосфоридат натрия (Na2PFO3) • Фторсиликат натрия (Na2SiF6) • Гексафторалюминат натрия (Na3AlF6) • Тетрафторборат натрия (NaBF4) • Фторид стронция(II) (SrF2) • Фторид серы(IV) (SF4) • Фторид серы(VI) (SF6) • Дитиодекафторид (S2F10) • Фторид-хлорид оксида серы(IV) (ClFO2S) • Фторид оксида серы(IV) (SO2F2) • Три(диметиламин)сульфоний дифтортриметилсиликат (C9H27F2N3SSi) • Фторид тантала(V) (TaF5) • Фторид технеция(VI) (TcF6) • Гексафторид теллура (TeF6) • Фторид теллура(IV) (TeF4) • Фторид тетра-n-бутиламмония ((C4H9)4NF) • 1,1,2,2-тетрафторгидразин (N2F4) • Тетрафторид углерода (CF4) • Тетраметиламмоний пентафторксенонат (N(CH3)4XeF5) • Фторид таллия(I) (TlF) • Фторид тиазила (NSF) • Трифторид тиазила (NSF3) • Фторид тианила (SOF2) • Фторид тория(IV) (ThF4) • Фторид олова(II) (SnF2) • Фторид олова(IV) (SnF4) • Фторид титана(III) (TiF3) • Фторид титана(IV) (TiF4) • Три(пентафторфенил)бора (C18F15B) • Фторид вольфрама(VI) (WF6) • Окситетрафторид вольфрама(VI) (WOF4) • Фторид урана(IV) (UF4) • Фторид урана(VI) (UF6) • Пентафторид урана (UF5) • Оксид-фторид урана (UO2F2) • Фторид ванадия(III) (VF3) • Фторид ванадия(IV) (VF4) • Оксотрифторид ванадия(V) (F3OV) • Фторид ксенона(II) (XeF2) • Фторид ксенона(VI) (XeF6) • Гексафторплатинат ксенона (XePtF6) • Оксотетрафторид ксенона (XeOF4) • Фторид ксенона(IV) (XeF4) • Фторид иттербия(III) (YbF3) • Иттрий-литий фторид (LiYF4) • Фторид иттрия(III) (YF3) • Фторид цинка (ZnF2) • Фторид циркония(IV) (ZrF4)