Атомный номер 9 Атомная масса 18, 998 Плотность, кг/м³ 1, 696 Температура плавления, °С -219, 6 Температура кипения, °С -188, 2 Теплоемкость, кДж/(кг·°С) 0, 753 Электроотрицательность 4, 0 Ковалентный радиус, Å 0, 72 1-й ионизац. потенциал, эв 17, 42

Фтор (лат. Fluorum), F, химический элемент VII группы периодической системы Менделеева, относится к галогенам, атомный номер 9, атомная масса 18, 998403; при нормальных условиях (0 °С; 0, 1 Мн/м2, или 1 кгс/см2) - газ бледно-желтого цвета с резким запахом. Природный Фтор состоит из одного стабильного изотопа 19F. Искусственно получен ряд изотопов, в частности: 16F с периодом полураспада T½ < 1 сек, 17F (T½ = 70 сек), 18F (T½ = 111 мин), 20F (T½ = 11, 4 сек), 21F (T½ = 5 сек).

Историческая справка. Первое соединение Фтора - флюорит (плавиковый шпат) CaF2 - описано в конце 15 века под названием "флюор" (от лат. fluo - теку, по свойству CaF2 делать жидкотекучими вязкие шлаки металлургических производств). В 1771 году К. Шееле получил плавиковую кислоту. Свободный Фтор выделил А. Муассан в 1886 электролизом жидкого безводного фтористого водорода, содержащего примесь кислого фторида калия KHF2. Химия Фтора начала развиваться с 1930-х годов, особенно быстро - в годы 2-й мировой войны 1939-45 годов и после нее в связи с потребностями атомной промышленности и ракетной техники. Название "Фтор" (от греч. phthoros - разрушение, гибель), предложенное А. Ампером в 1810 году, употребляется только в русском языке; во многих странах принято название "флюор".

Распространение Фтора в природе. Среднее содержание Фтора в земной коре (кларк) 6, 25·10-2% по массе; в кислых изверженных породах (гранитах) оно составляет 8·10-2%, в основных - 3, 7·10-2%, в ультраосновных - 1·10-2% . Фтор присутствует в вулканических газах и термальных водах. Важнейшие соединения Фтора - флюорит, криолит и топаз. Всего известно более 80 фторсодержащих минералов. Соединения Фтора находятся также в апатитах, фосфоритах и других. Фтор - важный биогенный элемент. В истории Земли источником поступления Фтора в биосферу были продукты извержения вулканов (газы и др.).

Химические свойства Фтора. Конфигурация внешних электронов атома Фтора 2s22p5. В соединениях проявляет степень окисления -1. Ковалентный радиус атома 0, 72Å, ионный радиус 1, ЗЗÅ. Сродство к электрону 3, 62 эв, энергия ионизации (F → F+) 17, 418эв. Высокими значениями сродства к электрону и энергии ионизации объясняется сильная электроотрицательность атома Фтора, наибольшая среди всех других элементов. Высокая реакционная способность Фтора обусловливает экзотермичность фторирования, которая, в свою очередь, определяется аномально малой величиной энергии диссоциации молекулы Фтора и большими величинами энергии связей атома Фтора с других атомами. Прямое фторирование имеет цепной механизм и легко может перейти в горение и взрыв. Фтор реагирует со всеми элементами, кроме гелия, неона и аргона. С кислородом взаимодействует в тлеющем разряде, образуя при низких температуpax фториды кислорода O2F2, O3F2 и другие. Реакции Фтора с других галогенами экзотермичны, в результате образуются межгалогенные соединения. Хлор взаимодействует с Фтором при нагревании до 200-250 "С, давая монофтористый хлор ClF и трехфтористый хлор ClF3. Известен также ClF5, получаемый фторированием ClF3 при высокой температуре и давлении 25 Мн/м2 (250 кгс/см2). Бром и иод воспламеняются в атмосфере Фтора при обычной температуре, при этом могут быть получены BrF3, BrF5, IF3, IF2. Фтор непосредственно реагирует с криптоном, ксеноном и радоном, образуя соответствующие фториды (например, XeF4, XeF6, KrF2). Известны также оксифториды ксенона. Взаимодействие Фтора с серой сопровождается выделением тепла и приводит к образованию многочисленных фторидов серы. Селен и теллур образуют высшие фториды SeF6 и TeF6. Фтор с водородом реагируют с воспламенением; при этом образуется фтористый водород. Это радикальная реакция с разветвлением цепей: HF* + Н2 = HF + Н2*; Н2* + F2 = HF + Н + F (где HF* и Н2* - молекулы в колебательно-возбужденном состоянии); реакция используется в химических лазерах. Фтор с азотом реагирует лишь в электрическом разряде. Древесный уголь при взаимодействии с Фтором воспламеняется при обычной температуре; графит реагирует с ним при сильном нагревании, при этом возможно образование твердого фтористого графита (CF)Х или газообразных перфторуглеродов CF4, C2F6 и других. С бором, кремнием, фосфором, мышьяком Фтор взаимодействует на холоду, образуя соответствующие фториды. Фтор энергично соединяется с большинством металлов; щелочные и щелочноземельные металлы воспламеняются в атмосфере Фтора на холоду, Bi, Sn, Ti, Mo, W - при незначительном нагревании. Hg, Pb, U, V реагируют с Фтором при комнатной температуре, Pt - при температуре темнокрасного каления. При взаимодействии металлов с Фтор образуются, как правило, высшие фториды, например UF6, MoF6, HgF2. Некоторые металлы (Fe, Cu, Al, Ni, Mg, Zn) реагируют с Фтором с образованием защитной пленки фторидов, препятствующей дальнейшей реакции. При взаимодействии Фтора с оксидами металлов на холоду образуются фториды металлов и кислород; возможно также образование оксифторидов металлов (например, MoO2F2). Оксиды неметаллов либо присоединяют Фтор, например SO2 + F2 = SO2F2, либо кислород в них замещается на Фтор, например SiO2 + 2F2 = SiF4 + О2. Стекло очень медленно реагирует с Фтором; в присутствии воды реакция идет быстро. Вода взаимодействует с Фтором: 2Н2О + 2F2 = 4HF + О2; при этом образуется также OF2 и пероксид водорода Н2О2. Оксиды азота NO и NO2 легко присоединяют Фтор с образованием соответственно фтористого нитрозила FNO и фтористого нитрила FNO2. Оксид углерода (II) присоединяет Фтор при нагревании с образованием фтористого карбонила: СО + F2 = COF2. Гидрооксиды металлов реагируют с Фтором, образуя фторид металла и кислород, например 2Ва(ОН)2 + 2F2 = 2BaF2 + 2Н2О + О2. Водные растворы NaOH и KOH реагируют с Фтором при 0°С с образованием OF2. Галогениды металлов или неметаллов взаимодействуют с Фтором на холоду, причем Фтор замещает все галогены. Легко фторируются сульфиды, нитриды и карбиды. Гидриды металлов образуют с Фтором на холоду фторид металла и HF; аммиа

Физические свойства Фтора. Газообразный Фтор имеет плотность 1, 693 г/л (0°С и 0, 1 Мн/м2, или 1 кгс/см2), жидкий - 1, 5127 г/см3 (при температуре кипения); tпл -219, 61 °С; tкип -188, 13 °С. Молекула Фтора состоит из двух атомов (F2); при 1000 °С 50% молекул диссоциирует, энергия диссоциации около 155 кДж/моль (37 ккал/моль). Фтор плохо растворим в жидком фтористом водороде; растворимость 2, 5·10-3 г в 100 г HF при -70 °С и 0, 4·10-3 г при -20 °С; в жидком виде неограниченно растворим в жидком кислороде и озоне.

Фтор в организме. Фтор постоянно входит в состав животных и растительных тканей; микроэлемент. В виде неорганических соединений содержится главным образом в костях животных и человека -100-300 мг/кг; особенно много Фтора в зубах. Кости морских животных богаче Фтором по сравнению с костями наземных. Поступает в организм животных и человека преимущественно с питьевой водой, оптимальное содержание Фтора в которой 1-1,5 мг/л. При недостатке Фтора у человека развивается кариес зубов, при повышенном поступлении - флюороз. Высокие концентрации ионов Фтора опасны ввиду их способности к ингибированию ряда ферментативных реакций, а также к связыванию важных в биологическом отношении элементов. (Р, Са, Mg и других), нарушающему их баланс в организме. Органические производные Фтора обнаружены только в некоторых растениях (например, в южноафриканском Dichapetalum cymosum). Основные из них - производные фторуксусной кислоты, токсичные как для других растений, так и для животных. Установлена связь обмена Фтора с образованием костной ткани скелета и особенно зубов.

Отравления Фтором возможны у работающих в химические промышленности, при синтезе фторсодержащих соединений и производстве фосфорных удобрений. Фтор раздражает дыхательные пути, вызывает ожоги кожи. При остром отравлении возникают раздражение слизистых оболочек гортани и бронхов, глаз, слюнотечение, носовые кровотечения; в тяжелых случаях - отек легких, поражение центральной нервной системы и других; при хроническом - конъюнктивит, бронхит, пневмония, пневмосклероз, флюороз. Характерно поражение кожи типа экземы. Первая помощь: промывание глаз водой, при ожогах кожи - орошение 70%-ным спиртом; при ингаляционном отравлении - вдыхание кислорода. Профилактика: соблюдение правил техники безопасности, ношение специальной одежды, регулярные медицинские осмотры, включение в пищевой рацион кальция, витаминов.