Фтор имеет металлический блеск

Обновлено: 07.01.2025

Йод в кристаллах Хлор. Получение в лаборатории Йод в спиртовом растворе (справа), переход йода в органическое соединение (справа) Хлор, бром, йод, собраны в колбы (слева направо) - представители ряда галогенов Хлор, собранный в колбы

Неметаллы - это простые вещества. К типичным неметаллам относятся газы и жидкости. Неметаллы в отличии от металлов на много хуже проводят электрический ток, существенно отличаются по физико-механическим свойствам и температуре перехода в агрегатные состояния.

Однако, некоторые неметаллы обладают выраженными металлическими свойствами - блеском (например кристаллическая сера, кристаллический йод, углерод и т.д.).

В таблице Менделеева металлические свойства простых веществ (или химических элементов) уменьшаются слева направо, а неметаллические свойства увеличиваются. По своей природе это можно объяснить изменением (увеличением!) количества электронов на последнем орбитальном уровне (их ещё называют валентными электронами). Чем более выражены неметаллические свойства у химического элемента, тем он "проще" вступает в химические реакции с типичными металлами, восполняя свою последнюю орбиталь недостающими электронами и образуя при этом прочные (с точки зрения химии) химические соединения.

Типичными неметаллами являются газы. Они не проявляют при нормальных условиях ни одного сходного с металлами свойства.

Элемент хлор (Сl₂). При нормальных условиях хлор - это желтовато–зелёный газ с резким удушливым запахом. Хлор очень ядовит даже при такой малой концентрации как 0,001 мг на 1 дм 3 воздуха. Этот газ в 2.5 раза тяжелее воздуха, поэтому всегда будет находится у самой земли в виде желтовато-зелёного тумана.

При содержании хлора в воздухе 0,9 мл/л смерть наступает в течение пяти минут. В небольших количествах (человек чувствует хлор уже при концентрации его в воздухе 0,003 мл/л), он сильно раздражает слизистые оболочки дыхательных путей и вызывает кашель.

Хлор напрямую не взаимодействует с кислородом, азотом, углеродом и инертными газами. Окислительные свойства хлора проявляются в реакциях с простыми веществами (металлическим натрием Na, железом Fe, фосфором P, серой S) и некоторыми сложными веществами.

Хлор содержится в земной коре по массе 0,017%. В некоторых горных районах он покрывает основание грунта и потому приводит к гибели насекомых, мелких грызунов и микроорганизмов. Температура кипения хлора равна (- 33,6 °С), а температура плавления (-100,98 °С).

Хлор относится к ряду галогенов (фтор F₂, хлор Cl₂, бром Br₂, йод I₂, астат At₂ ), что придаёт ему некоторые особенности в химических реакциях. В реакциях с другими галогенами он вытесняет любой из галогенов, стоящих после него (бром, йод и астат).

Газообразный хлор отлично растворяется в холодной воде, 1 объём воды растворяет около 2 объёмов хлора с образованием двух кислот: соляной кислоты (HCl) и хлорноватистой (HClO), последняя не стойкая и распадается на атомарный кислород и соляную кислоту. Полученная кислота является одной из сильных кислот.

Хлор имеет прекрасное дезенфицирующее свойство. Он уничтожает практически все живые организмы в сфере своего влияния, что делает его полезным в медицине и домашнем хозяйстве (порошки, хлорка – то же хлорная вода, соды с содержанием хлора). Сухой хлор такой способности не имеет. Раствор хлора в воде носит название «хлорной воды» которая имеет прекрасное свойство отбеливания материалов (тканей, дерева, бумаги и т.д.). Раствор хлора «уничтожает» краску на одежде, поэтому если не хотите, чтобы ваша кофточка или рубашка покрылась белыми пятнами - не используйте такую воду при стирке цветного белья. Достаточно просто поместить влажную крашенную ткань в струю хлора, как вскоре она потеряет свой цвет и превратится в чисто-белую.

Как хлорная вода влияет на волосы при купании например в бассейне (можно ознакомиться на странице Состав шампуня).

Получение хлора

Хлор - ядовитый газ, тяжелее воздуха, поэтому при реакции будет скапливаться на дне колбы

Для проведения химической реакции нам понадобится перманганат калия (марганцовка) и соляная кислота.
В одну колбу насыпьте немного перманагната калия, присоедините к этой колбе трубку для отвода хлора, который выделится при реакции с марганцовки с соляной кислотой. Другой конец трубки опустите в пустую колбу (её желательно накрыть крышкой (чтобы случайно не вдохнуть!). Желательна такая конструкция, как на картинке слева. Если всё готово, приступим:

Прилейте соляную кислоту к марганцовке. Наблюдайте выделение жёлто-зелёного газа - это хлор. Реакция протекает следующим образом:

2KMnO₄+16HCl=2KCl+2MnCl₂+5Cl₂+8H₂O
Вещества, которые образуются при реакции (кроме хлора) - 2 соли - хлорид калия KCl и хлорид марганца MnCl₂, а также вода.

Фтор, собранный в трубке

ФторF₂ — ярко-жёлтый газ, с оранжевым оттенком (t пл -220 °С, t кип -188°С).

По поводу истинного цвета фтора возникало немало разногласий: из-за необычайно высокой реакционной способности редко кто осмеливался получать этот газ в достаточном количестве в прозрачном сосуде. Но последующие исследования подтвердили окраску фтора.

Фтор взаимодействует почти со всеми простыми веществами, включая тяжёлые инертные газы (Кr (криптон), Хе (ксенон)). Фтор, как и хлор, относится к ряду галогенов.

Бром Br₂ — легколетучая жидкость тёмно-красного цвета (t пл -7 °С, t кип + 59 °С), растворимая в воде (при 20 °С растворяется 3,6 г бром (Вr₂) в 100 мл воды) и органических растворителях. Пары брома сильно ядовиты. Ожоги бромом очень болезненны и долго не заживают. Если бром или бромная вода попала на кожу, надо немедленно промыть место ожога большим количеством воды, а затем раствором соды, которая нейтрализует бром.

Йод в кристаллах

Йод (I₂) (tпл=114 °С, tкип=185 °С) хорошо знаком каждому с детства: 5-процентный водно-спиртовой раствор йода используют для дезинфекции ран и порезов. Если вылить раствор йода в фарфоровую чашечку и оставить на несколько часов, то спирт испарится и выделится кристаллический йод в виде серых кристаллов с металлическим блеском, хорошо растворимых в органических растворителях. При небольшом нагревании кристаллический йод возгоняется, образуя пары фиолетового цвета.

Как и хлор, фтор, бром, йод - тоже принадлежит к семейству галогенов. В обычном состоянии йод - тёмно–серые кристаллы с металлическим блеском. В таком виде его можно расплавить, нагрев до температуры 133,5°С.

Кристаллический йод в воде не растворяется, а в спирте растворяется хорошо. Спиртовой раствор йода имеет бурый цвет (он продаётся в аптеке в виде 5-10% раствора йода). Пары йода имеют тёмно-фиолетовый окрас.

Йод – прекрасное профилактическое средство против излучения. Его добавление к пище способствует укреплению щитовидной железы, которая больше всего подвержена радиоактивному влиянию. Для усвоения йода организмом в пищу используют йодированную соль (KI – йодид калия). Эту соль в виде добавок к пищевой соли (NaCl) можно приобрести в продуктовых магазинах.

Любопытно то, что реакционная способность йода в «разноцветных» растворах (фиолетовый и коричневый) - неодинакова. Так, в коричневых растворах йод намного активнее, чем в фиолетовых, например быстрее реагирует с медью. Это объясняется тем, что молекулы йода могут взаимодействовать с молекулами растворителя, образуя комплексы, в которых йод более активен. Именно растворитель играет решающую роль в проявлении активности йода!

При добавлении растительного масла к раствору йода можно наблюдать переход йода из водной фазы в органическую (экстракцию). Процесс экстракции заметно ускорится, если смесь энергично встряхивать.

Кое-что о пользе йода:

Йод - один из очень важных элементов для организма человека. Нормальная доза для потребления его человеком исчисляется в микрограммах, но его отсутствие в организме - опасно для жизни человека. Йод принимает участие в синтезе гормонов щитовидной железы, которые в свою очередь отвечают за нормальный рост и развитие человеческого организма; йод очень необходим для правильной работы мозга!

Перейти на английский Simple substance

VII группа главная подгруппа периодический таблицы Менделеева (галогены)

К элементам главной подгруппы VII группы периодической таблицы Менделеева относятся элементы с общим названием «галогены»:

Общая характеристика галогенов

От F к At (сверху вниз в периодической таблице)

Увеличивается

Уменьшается

электроотрицательность,
энергия ионизация,
сродство к электрону.

Электронные конфигурации у данных элементов схожи, они содержат 7 электронов на внешнем слое ns 2 np 5 :

Br – 3d 10 4s 2 4p 5 ;

I — 4d 10 5s 2 5p 5 ;

At – 4f 14 5d 10 6s 2 6p 5

Электронная конфигурация фтора и хлора

Электронная конфигурация брома и йода

Нахождение в природе галогенов

Галогены являются химически активными веществами, в связи с чем, в природе они встречаются только в виде соединений. Их распространённость в земной коре снижается при увеличении атомного радиуса (от фтора к иоду). Например, содержание астата в земной коре исчисляется граммами.

Наиболее распространённые соединения фтора — флюорит CaF₂, криолит Na₃AlF₆ и др., хлора — каменная соль (галит) NaCl, сильвин KCl и сильвинит KCl⋅NaCl.

Бром и иод не образуют индивидуальных минералов, но их соединения содержатся в морской воде и могут накапливаться водорослями.

Способы получения фтора

Фтор получают методом электролиза расплава гидрофторида калия (смеси HF и KF):

Физические свойства фтора

Фтор при обычной температуре — зеленовато-жёлтый ядовитый газ, с резким запахом, очень реакционноспособный, хорошо растворим в жидких водороде и кислороде.

Химические свойства фтора

Фтор является самым сильным окислителем из всех простых веществ. Непосредственно он не взаимодействует только с N₂, Не, Ne, Аr, а при нормальных условиях также и с O₂.

Взаимодействие с простыми веществами

С кислородом

Реакция протекает при электрическом разряде (2100-2400 В, 25-30 мА), температуре от -196°C до -183°C и давлении 12 мм рт.ст. с образованием дифторида трикислорода (триоксодифторид, фторид озона) или фторида кислорода:

С галогенами (Cl, Br, I)

Фтор вступает в реакции с другими галогенами:

Например, Cl₂ + F₂ → 2ClF

С водородом

Взаимодействует с водородом со взрывом даже в темноте:

С серой

Реакция с серой протекает легко даже при сильном охлажлении:

С углеродом

Реакция окисления порошкообразного углерода сопровождается самовоспламенением последнего:

С азотом

При нагревании фтор реагирует и с азотом:

С фосфором

Фтор взаимодействует с P энергично (со взрывом) на свету и в темноте, даже при охлаждении жидким N₂:

С кремнием

Взаимодействует с кремнием с образованием фторида кремния

C инертными газами

Окисляет ксенон, образуя фторид ксенона:

С металлами

При взаимодействии с металлами образуются фториды:

К, Na, Pb, Feзагораются при обычной температуре на свету. С щелочными металлами реакция протекает со взрывом:

Mg, Zn, Sn, Al, Ag, Cu и др. загораются на свету при слабом нагревании:

с малоактивными металлами – Au, Pt реагирует при нагревании до 300-400°С

Взаимодействие со сложными веществами

С водой

Фтор активно разлагает воду с образованием таких соединений, как фториды кислорода OF₂, O₂F₂; пероксид водорода Н₂O₂; кислород, озон, фтороводород:

С кислотами

Взаимодействует с безводной азотной кислотой при комнатной температуре с образованием диоксида-гипофторита азота и фтороводорода:

С серной кислотой образует гексафторид серы, фтороводород и кислород:

С щелочами и аммиаком

Фтор окисляет щелочи:

Реагирует с газообразным аммиаком:

С солями

Не взаимодействует

Взаимодействие фтора с водными растворами солей невозможны, т.к. он ступает в реакцию с водой.

С оксидами

Реагирует с оксидом кремния, который загорается в атмосфере F₂:

Способы получения хлора

Промышленный способ

Электролиз расплавов или водных растворов хлоридов, чаще – NaCl.

Электролиз расплава хлорида натрия:

A(+): 2Cl − ̶ 2e → Cl₂ 0

2Na + + 2Cl − → 2Na º + Cl₂º

Таким образом, получаем:

Электролиз раствора хлорида натрия.

Лабораторный способ

Окисление концентрированной HCI сильными окислителями:

Физические свойства хлора

Хлор Cl₂ при обычной температуре – тяжелый, желто-зеленый газ с резким удушающим запахом.

Cl₂ в 2,5 раза тяжелее воздуха, малорастворим в воде (~ 6,5 г/л); хорошо растворим в неполярных органических растворителях. В свободном состоянии встречается только в вулканических газах.

Химические свойства хлора

Хлор — очень сильный окислитель. Окисляет металлы, неметаллы и сложные вещества, с образованием в устойчивые хлорид-ионы:

Непосредственно не взаимодействует

С галогенами

Хлор взаимодействует с другими галогенами – более активные галогены окисляют менее активные. В зависимости от условий могут получиться различные соединения:

Реакция с водородом при обычных условиях не протекает. Однако, при нагревании, УФ — освещении или электрическом разряде реакция протекает со взрывом:

С фосфором

Непосредственно не взаимодействует

С кремнием

2Cl₂ + Si = SiCl₄ (при нагревании)

Активные металлы самовоспламеняются и горят в атмосфере сухого газообразного хлора:

Окисление малоактивных металлов происходит легче влажным хлором или его водными растворами:

Окисляет сложные вещества:

2Cl₂ + 2H₂O → 4HCl + O₂ (на свету или кипячении)

С водой

При растворении хлора в воде вступает в реакцию диспропорционирования (самоокисления-самовосстановления), с образованием хлорноватистой кислоты:

С водными растворами щелочей

При взаимодействии с щелочами хлор диспропорционирует с образованием солей, состав которых зависит от условий проведения реакции:

с холоднымраствором щелочи образуются хлорид и гипохлорит:

с горячимраствором щелочи образуются хлорид и хлорат:

Хлор также растворяется в холодном растворе гидроксида кальция:

Эти реакции имеют важное практическое значение, приводят к получению гипохлоритов — КClO₃ и Са(ClO)₂; хлората калия (бертолетова соль) — КClO₃

Более активные галогены вытесняют менее активные галогены из солей и галогеноводородов:

HC ≡ CH + 2Cl₂ → Cl₂HC — CHCl₂ 1,1,2,2-тетрахлорэтан

Способы получения брома

Исходное сырьё для получения брома — морская вода, озёрные и подземные рассолы и щелока калийного производства, содержащие бром в виде бромид-иона Br-

Бром втесняют при помощи хлора:

Далее бром отгоняют из раствора водяным паром или воздухом.

Лабораторный способ

В лаборатории для получения брома используют сильные окислители:

Физические свойства брома

В обычных условиях бром – красно-бурая жидкость с резким зловонным запахом. При Т=-7,2°C жидкий бром застывает, образуя красно-коричневые игольчатые кристаллы.

Пары брома жёлто-бурого цвета, Ткип = 58,78°C.

В воде бром растворяется лучше других галогенов (3,58 г брома в 100 г H₂O при 20°C). Хорошо растворим во многих органических растворителях.

Бромная вода имеет желто-бурую окраску, быстро исчезающую, при взаимодействии растворенного Br₂ с каким-либо веществом. «Обесцвечивание бромной воды» — широко используется в качестве теста на обнаружение в растворе многих неорганических и органических веществ.

Химические свойства брома

Химические свойства брома сходны с хлором. Различаются только условия протекания реакций.

Взаимодействие с простыми веществами

С металлами

Жидкий бром сильный окислитель. Например, железо и алюминий самовозгораются при соприкосновении с бромом даже при обычной температуре.

Взаимодействие брома с водородом происходит лишь при повышенной температуре. Реакция эндотермической и обратимой.

С азотом, углеродом, кислородом и благородными газами

Бром окисляется более активными галогенами:

Взаимодействие со сложными веществами

диспропорционирует в водном растворе:

3BrO — ↔ BrO₃ — + 2Br —

4BrO — ↔ BrO₄ — + 3Br —

Обесцвечивание бромной воды

Обесцвечивание бромной воды – качественная реакция на многие неорганические и органические соединения:

в воде SO₂ и H₂S в газообразном и растворенном виде, а также растворимые сульфиты и сульфиды реагируют с бромной водой, обесцвечивая ее:

Обесцвечивание бромной воды непредельными органическими соединениями:

Фенол и анилин также легко взаимодействуют с бромной водой:

Способы получения йода

Йод, также как и бром, извлекают из морской воды, соленых озер, подземных рассолов и буровых вод, где он содержится в виде I — .

Получение свободного йода с помощью различных окислителей, чаще всего газообразного хлора:

Йод можно получить также как и хлор или бром действием различных окислителей (КМnО₄, МnО₂, КСlO₃, КВrО₃, FеСl₃ и СuSO₄) на иодоводородную кислоту:

2 FеC₃ + 2 НI = 2 FeCl₂ + I₂ + 2 НСl

Физические свойства йода

Свободный йод I₂ при обычной температуре — черно-серое с фиолетовым оттенком кристаллическое вещество с металлическим блеском. Легко возгоняется. Пары йода имеют своеобразный запах и очень ядовиты.

Среди галогенов I₂ обладает самой меньшей растворимостью в воде, однако он хорошо растворим в спирте и других органических растворителях.

Химические свойства йода

Химическая активность йода – наименьшая по сравнению с другими галогенами. Со многими элементами йод непосредственно не взаимодействует, а с некоторыми реагирует только при повышенных температурах (водород, кремний, многие металлы).

Йод-крахмальная реакция

Обнаружить I₂ даже в самой минимальной концентрации можно с помощью раствора крахмала, который при наличии I₂ окрашивается в грязно-синий цвет.

Йод-крахмальная реакция используется при качественном обнаружении йода, а также его количественного анализа

С водородом

Реакция обратима и возможна только при высокой температуре:

При добавлении капли воды в качестве катализатора цинк, железо и алюминий в смеси с порошком йода горят, образуя йодиды:

С азотом, углеродом, кислородом

С водой

Частично реагирует с водой (реакция диспропорционирования):

С щелочью

Диспропорционирует в водном растворе щелочи:

C аммиаком

C аммиаком образует аддукт нитрид трииодида:

С иодидами щелочных металлов

Молекулы галогенов присоединяются к иодидам щелочных металлов с образованием полииодидов (периодидов):

С окислителями

Йод проявляет восстановительные свойства в реакциях с сильными окислителями:

C восстановителями

Иод менее сильный окислитель, чем фтор, хлор и бром. Восстановители, такие как H₂S, Na₂S₂O₃ и др. восстанавливают его до иона I − :

Химические свойства галогенов

Как уже было замечено в предыдущих лекциях (подгруппа кислорода) у первого элемента — F (фтора) все соответствует общей формуле — на внешнем уровне 7 электронов. А вот у хлора (Cl) — элемента 3-го периода появляется свободная d-орбиталь и возможность распаривать на нее электроны.

Физические свойства галогенов

Фтор — F2 — светло-желтый газ;
Хлор Cl2 — желто-зеленый газ;
Бром — Br2 — бурая жидкость;
Йод — J2 — темно-фиолетовые кристаллы, металлический блеск.

Химические свойства галогенов

Фтор — самый активный неметалл, нет веществ, с которыми он не вступал бы в реакции, он НИКОГДА не проявляет положительные степени окисления. Это КОРОЛЬ неметаллов.

1. Взаимодействие с водородом :

F2 + H2 = 2HF — плавиковая кислота

2. Взаимодействие с металлами:

F2 + 2Li = 2LiF — фторид лития (галогениды )

3. Взаимодействие с неметаллами:

F2 + O2 = OF2 (кислород здесь проявляет с.о. +2)

4.Окислительный свойства:

Сl2 + H2S = S + 2HCl

5. Взаимодействие с водой:

раствор HF — плавиковая кислота
Cl₂ + H₂O ↔ HCl + HClO — оксокислоты хлора

Не смотря на то, что эти реакции написаны для фтора и хлора, естественно, они применимы и к брому, и к йоду (кроме взаимодействия с кислородом — там придется элементы поменять местами).

Как и во всех других группах, химические свойства соединений галогенов подчиняются законам периодичности:

сверху вниз в подгруппе восстановительные свойства усиливаются.
сила кислот сверху вниз увеличивается
с увеличением степени окисления элемента в оксосоединениях усиливаются окислительные свойства.

Отдельно мы разберем Кислоты хлора — их немало, и их названия, а тем более называния солей, желательно знать наизусть

8. В соединении OF2 степень окисления кислорода:
+2
-2
0
-1

я ответила «1», а он правильным ответом выдал «2»
разве это правильно?

Конечно, у кислорода будет степень окисления +2, т.к. у фтора ВСЕГДА -1 — из-за его электронного строения.

Сверху вниз ослабевают окислительные свойства, а сила кислот в ряду HF – HCl – HBr – HI возрастает, что объясняется уменьшением в этом же направлении энергии связи и увеличением межъядерного расстояния. Или я чего-то не понимаю? Вопрос о силе кислот встречается давольно часто, кто-то может не правильно истолковать ваши слова.

Да, все правильно. Сила кислот — это «легкость » отдачи водорода, те. величина диссоциации — разрыва связи H-Элемент. Чем радиус больше, тем легче связь рвется, поэтому в группе сверху вниз сила кислот HЭ возрастает

Извините, но тогда я не понимаю, почему у вас выделен текст «сила кислот сверху вниз ослабевает»

Фтор имеет металлический блеск

Почти бесцветный газ (в толстых слоях — зеленовато-жёлтый) [1]

Фтор/Fluorum (F), 9

3,98 (шкала Полинга)

(при −188,14 °C, ж.) 1,108 г/см³

a=5,50 b=3,28 c=7,28 β=90,0 Å

(300 K) 0,028 Вт/(м·К)

Фтор — элемент 17-й группы периодической таблицы химических элементов (по устаревшей классификации — элемент главной подгруппы VII группы), второго периода, с атомным номером 9 [3] . 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.

Содержание

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.

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).

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 [4]	0,01

В природе значимые скопления фтора содержатся в основном в минерале флюорите (CaF₂), содержащем по массе 51,2 % Ca и 48,8 % F. Кларк в земной коре 650 г/т.

Относительно богаты фтором чечевица и лук.

Содержанием в почве фтор обязан вулканическим газам, за счёт того, что в их состав обычно входит большое количество фтороводорода.

Изотопный состав

Фтор является моноизотопным элементом, так как в природе существует только один стабильный изотоп фтора 19 F. Известны ещё 17 радиоактивных изотопов фтора с массовым числом от 14 до 31, и один ядерный изомер — 18 F m . Самым долгоживущим из радиоактивных изотопов фтора является 18 F с периодом полураспада 109,771 минуты, важный источник позитронов, использующийся в позитрон-эмиссионной томографии.

Ядерные свойства изотопов фтора

Ядра изотопа 19 F имеют полуцелый спин, поэтому возможно применение этих ядер для ЯМР-исследований молекул. Спектры ЯМР- 19 F являются достаточно характеристичными для фторорганических соединений.

Электронное строение

Электронная конфигурация атома фтора следующая: 1s 2 2s 2 2p 5 . 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 — 2 P_3/2

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. Порядок связи в молекуле равен 1.

Кристаллическая решётка

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 [5][6] .
β-фтор — существует в интервале температур 45,6 ÷ 53,53 K, кристаллическая решетка кубическая, параметры a = 0,667 нм, Z = 8.

Получение

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.

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 [7] :

Также для лабораторного получения фтора можно использовать нагрев фторида кобальта (III) до 300 °С, разложение фторидов серебра (слишком дорого) и некоторые другие способы.

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.

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) [8] .

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. К фтору при комнатной температуре устойчивы некоторые металлы за счет образования плотной плёнки фторида, тормозящей реакцию со фтором — Al, Mg, Cu, Ni. 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:

" />

К реакциям, в которых фтор формально является восстановителем, относятся реакции разложения высших фторидов, например:

Фтор также способен окислять в электрическом разряде кислород, образуя фторид кислорода OF₂ и диоксидифторид O₂F₂.

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 [9] .

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 [10] ).

Применение

Применение в химии

Газообразный фтор используется для получения:

₆

₄

₃

₆

гексафтороалюмината натрия — для последующего получения алюминияэлектролизом
различных соединений фтора

Ракетная техника

Соединения фтора и сам фтор применяются в ракетной технике как окислители ракетного топлива.

Применение в медицине

Фторированные углеводороды (напр. перфтордекалин) применяются в медицине как кровезаменители. Существует множество лекарств, содержащих фтор в структуре (фторотан, фторурацил и др.).

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 [11] .

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 фторидов (натрия и/или олова) 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% [12] .

Предельно допустимая концентрация связанного фтора [13] в воздухе промышленных помещениях равна 0,0005 мг/литр воздуха.

См. также

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

Примечания

Ссылки

Химические элементы
Фториды
Галогены
Неметаллы
Высокоопасные вещества
Фтор

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Фтор" в других словарях:

фтор — фтор, а … Русский орфографический словарь

фтор — фтор/ … Морфемно-орфографический словарь

фтор — а; м. [от греч. phthoros гибель, разрушение] Химический элемент (F), светло жёлтый газ с едким запахом. Добавлять в питьевую воду ф. * * * фтор (лат. Fluorum), химический элемент VII группы периодической системы, относится к галогенам. Свободный… … Энциклопедический словарь

ФТОР — (лат. Fluorum) F, химический элемент VII группы периодической системы Менделеева, атомный номер 9, атомная масса 18,998403, относится к галогенам. Бледно желтый газ с резким запахом, tпл ?219,699 .С, tкип ?188,200 .С, плотность 1,70 г/см³.… … Большой Энциклопедический словарь

Фтор — F (от греч. phthoros гибель, разрушение, лат. Fluorum * a. fluorine; н. Fluor; ф. fluor; и. fluor), хим. элемент VII группы периодич. системы Mенделеева, относится к галогенам, ат. н. 9, ат. м. 18,998403. B природе 1 стабильный изотоп 19F … Геологическая энциклопедия

ФТОР — (Fluorum), F, химический элемент VII группы периодической системы, атомный номер 9, атомная масса 18,9984; относится к галогенам; газ, tкип 188,2шC. Фтор используют в производстве урана, хладонов, медицинских препаратов и других, а также в… … Современная энциклопедия

Фтор — (Fluorum), F, химический элемент VII группы периодической системы, атомный номер 9, атомная масса 18,9984; относится к галогенам; газ, tкип 188,2°C. Фтор используют в производстве урана, хладонов, медицинских препаратов и других, а также в… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

ФТОР — (символ F), газообразный токсичный элемент группы ГАЛОГЕНОВ (элементы VII группы периодической таблицы), впервые выделенный в 1886 г. Его основными источниками являются флюорит и криолит. Это бледно желтое вещество, получаем в результате… … Научно-технический энциклопедический словарь

ФТОР — ФТОР, фтора, муж. (греч. phthoros гибель) (хим.). Химический элемент, бесцветный газ с едким запахом. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

ФТОР — ФТОР, а, муж. Химический элемент, ядовитый бесцветный газ с едким запахом. | прил. фтористый, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

ФТОР — ФТОР, см. флюор. Толковый словарь Даля. В.И. Даль. 1863 1866 … Толковый словарь Даля

Читайте также: