'{{другие значения}} {{Карточка химического элемента | имя = Фтор/Fluorum (F) | символ = F | номер = 9 | внешний вид = [[Файл:F,9.jpg|200px]] почти бесцветный газ (в толстых слоях — зеленовато-жёлтый)<ref>http://www.xumuk.ru/nekrasov/vii-01.html <!-- Единственный АИ с указанием толщины рассматриваемого слоя--></ref> | атомная масса = 18,998403 | радиус атома = 71 | энергия ионизации 1 = 1680,0 (17,41) | конфигурация = [He] 2s^{<nowiki>2</nowiki>} 2p⁵ | ковалентный радиус = 72 | радиус иона = (-1e)133 | электроотрицательность = 3,98 | электродный потенциал = 3 В | степени окисления = 1, 0 | плотность = (при 189&nbsp;°C, ж.) 1,108 | теплоёмкость = 31,34<ref name="ХЭ">{{книга |автор = Редкол.:Зефиров Н. С. (гл. ред.) |часть = |заглавие = Химическая энциклопедия: в 5 т. |оригинал = |ссылка = |ответственный = |издание = |место = Москва |издательство = Большая Российская энциклопедия |год = 1999 |том = 5 |страницы = 198 |страниц = |серия = |isbn = |тираж = }} </ref> | теплопроводность = 0,028 | температура плавления = 53,53 | теплота плавления = (F-F) 0,51 | температура кипения = 85,01 | теплота испарения = 6,54 (F-F) | молярный объём = 17,1 | структура решётки = моноклинная | параметры решётки = a=5,50 b=3,28 c=7,28 =90,0 | отношение c/a = | температура Дебая = }} {{Элемент периодической системы|align=center|fontsize=100%|number=9}} '''Фтор''' — <!-- (от греч. «разрушающий»). -->[[химический элемент|элемент]] 17-й группы [[Периодическая система элементов|периодической таблицы химических элементов]] (по [[Короткая форма периодической системы элементов|устаревшей классификации]] — элемент главной подгруппы VII группы), второго периода, с [[атомный номер|атомным номером]] 9<ref>[http://www.iupac.org/reports/periodic_table Таблица Менделеева] на сайте [[ИЮПАК]]</ref>. Обозначается символом '''F''' ({{lang-la|Fluorum}}). Фтор — чрезвычайно химически активный [[неметалл]] и самый сильный окислитель, является самым лёгким элементом из группы [[Галогены|галогенов]]. [[Простое вещество]] '''фтор''' ([[Регистрационный номер CAS|CAS-номер]]: 7782-41-4) при [[нормальные условия|нормальных условиях]] — двухатомный [[газ]] (формула F₂) бледно-жёлтого [[цвет]]а с резким [[запах]]ом, напоминающим [[озон]] или [[хлор]]. Очень [[яд]]овит. == История == Первое соединение фтора — флюорит ([[плавиковый шпат]]) CaF₂ — описано в конце XV века под названием «флюор». В [[1771 год]]у [[Шееле, Карл Вильгельм|Карл Шееле]] получил [[плавиковая кислота|плавиковую кислоту]]. Как один из атомов плавиковой кислоты, элемент фтор был предсказан в [[1810 год]]у, а выделен в свободном виде лишь 76 лет спустя [[Муассан, Анри|Анри Муассаном]] в [[1886 год]]у [[электролиз]]ом жидкого безводного [[Фтористый водород|фтористого водорода]], содержащего примесь кислого [[фторид]]а калия KHF₂. === Происхождение названия === Название «фтор» (от {{lang-grc|}} — разрушение), предложенное [[Ампер, Андре Мари|Андре Ампером]] в [[1810 год]]у, 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, [[флюорит]]а (CaF₂), понижать температуру плавления руды и увеличивать текучесть расплава). == Распространение в природе == Содержание фтора в атомных процентах в природе показано в таблице: {| class="wikitable" style="text-align:center;" ! Объект !! Содержание, |- | [[Почва]] || 0,02 |- | Воды [[Река|рек]] || 0,00002 |- | Воды [[океан]]а || 0,0001 |- | Зубы [[человек]]а<ref>Главным образом в эмали [[Зубы человека|зубов]]</ref> || 0,01 |} В природе значимые скопления фтора содержатся в основном в минерале [[флюорит]]е (CaF₂), содержащем по массе 51,2 % Ca и 48,8 % F. Относительно богаты фтором растения [[чечевица]] и [[Лук (растение)|лук]] Содержанием в почве фтор обязан [[вулкан]]ическим [[газ]]ам, за счёт того, что в их состав обычно входит большое количество [[фтороводород]]а. == Изотопный состав == {{Main|Изотопы фтора}} Фтор является моноизотопным элементом, так как в природе существует только один стабильный [[изотоп]] фтора ¹⁹F. Известны ещё 17 радиоактивных изотопов фтора с [[массовое число|массовым числом]] от 14 до 31, и один [[Изомерия атомных ядер|ядерный изомер]] — ¹⁸F^m. Самым долгоживущим из радиоактивных изотопов фтора является ¹⁸F с [[период полураспада|периодом полураспада]] 109,771 минуты, важный источник [[позитрон]]ов, использующийся в [[позитрон-эмиссионная томография|позитрон-эмиссионной томографии]]. === Ядерные свойства изотопов фтора === {| class="wikitable" style="text-align:center;" ! Изотоп !! Относительная масса, [[Атомная единица массы|а.е.м.]] !! Период полураспада !! Тип распада !! Ядерный спин !! Ядерный магнитный момент |- | ¹⁷F || 17,0020952 || 64,5 c || [[Бета-распад|⁺-распад]] в [[Кислород-17|¹⁷O]] || 5/2 || 4.722 |- | ¹⁸F || 18,000938 || 1,83 часа || ⁺-распад в ¹⁸O || 1 || |- | ¹⁹F || 18,99840322 || Стабилен || — || 1/2 || 2.629 |- | ²⁰F || 19,9999813 || 11 c || [[Бета-распад|-распад]] в [[Неон-20|²⁰Ne]] || 2 || 2.094 |- | ²¹F || 20,999949 || 4,2 c || -распад в ²¹Ne || 5/2 || |- | ²²F || 22,00300 || 4,23 c || -распад в ²²Ne || 4 || |- | ²³F || 23,00357 || 2,2 c || -распад в ²³Ne || 5/2 || |} === 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. == Электронное строение == <!-- [[Файл:Electron_shell_009_fluorine.png|thumb|200px|Электронная конфигурация внешнего электронного уровня атома фтора]] (картинка плохо верстается + не особо значима. Кто сможет переверстайте. ~~~~)--> [[Файл:Moleklorbital-Fluor.png|thumb|250px|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 — ²P_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. Очевидно, что порядок связи в молекуле равен 1. == Кристаллическая решётка == [[Файл:Alpha-fluorine-unit-cell-B-3D-balls.png|thumb|200px|Кристаллическая структура -фтора (стабильная при атмосферном давлении)]] Фтор образует две кристаллические модификации, стабильные при атмосферном давлении: * -фтор — существует при температуре меньше 45,6 K, кристаллическая решетка [[Моноклинная сингония|моноклинная]], пространственная группа ''C'' 2/''c'', параметры ''a'' = 0,550 нм, ''b'' = 0,328 нм, ''c'' = 0,728 нм, = 102,17°, Z = 4<ref>Journal of Solid State Chemistry, Vol. 2, Issue 2, 1970, P. 225—227.</ref><ref>J. Chem. Phys. 49, 1902 (1968)</ref>. * -фтор — существует в интервале температур 45,6 53,53 K, кристаллическая решетка [[Кубическая сингония|кубическая]], параметры ''a'' = 0,667 нм, Z = 8. == Получение == [[Файл:Fluor laboratory method.png|thumb|200px|Лабораторный метод получения фтора]] Промышленный способ получения фтора включает добычу и обогащение [[флюорит]]овых руд, [[Серная кислота|сернокислотное]] разложение их концентрата с образованием безводного [[Фтороводород|HF]] и его [[Электролиз|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 [[Фторид кальция|фторида кальция]] со смазкой из [[Оксиды свинца|оксида свинца (II)]] и [[глицерин]]а. * 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&nbsp;°C<ref>Гринвуд Н., Эрншо А. «Химия элементов» т.2, М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008 стр. 147—148, 169 — химический синтез фтора</ref>: : 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 [[фторид кобальта(III)|фторида кобальта(III)]] до 300&nbsp;°С, разложение фторидов серебра (слишком дорого) и некоторые другие способы. === Промышленный метод === Промышленное производство фтора осуществляется [[электролиз]]ом расплава кислого фторида калия KF·3HF (часто с добавлениями [[Фторид лития|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 [[сталь]]ным [[катод]]ом и [[углерод|угольным]] [[анод]]ом. == Физические свойства == Бледно-жёлтый газ, в малых концентрациях запах напоминает одновременно [[озон]] и [[хлор]], очень агрессивен и [[яд]]овит. 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)<ref>Ахметов Н. С. «Общая и неорганическая химия».</ref>. == Химические свойства == Самый активный [[неметалл]], бурно взаимодействует почти со всеми веществами кроме, разумеется, [[фториды|фторидов]] в высших степенях окисления и редких исключений — [[фторопласт]]ов, 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 [[водород]]ом приводит к воспламенению и взрыву даже при очень низких температурах (до 252{{Градус Цельсия}}). 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 в электрическом разряде [[кислород]], образуя [[Фторид кислорода(II)|фторид кислорода]] OF₂ и [[диоксидифторид]] O₂F₂. Во всех соединениях фтор проявляет степень окисления 1. Чтобы фтор проявлял положительную степень окисления, требуется создание [[Эксимер|эксимерных]] молекул или иные экстремальные условия. Это требует искусственной ионизации атомов фтора<ref>Энциклопедический словарь юного химика. Для среднего и старшего возраста. Москва, Педагогика-Пресс. 1999 год.</ref>. == Хранение == Фтор хранят в газообразном состоянии (под давлением) и в жидком виде (при охлаждении жидким [[азот]]ом) в аппаратах из [[никель|никеля]] и сплавов на его основе ([[монель-металл]]), из [[медь|меди]], [[алюминий|алюминия]] и его сплавов, [[латунь|латуни]], [[нержавеющая сталь|нержавеющей стали]] (это возможно потому, что эти металлы и сплавы покрываются непреодолимой для фтора пленкой фторидов<ref>[http://n-t.ru/ri/ps/pb009.htm Фтор в Популярной библиотеке химических элементов]</ref>). == Применение == === Применение в химии === Газообразный фтор используется для получения: * [[гексафторид урана|гексафторида урана]] UF₆ из UF₄, применяемого для разделения изотопов [[Уран (элемент)|урана]] для ядерной промышленности. * [[трифторид хлора|трёхфтористого хлора]] ClF₃ — фторирующий агент и мощный окислитель ракетного топлива * [[Элегаз|шестифтористой серы]] SF₆ — газообразный изолятор в электротехнической промышленности * [[фториды|фторидов]] металлов (например, W и V), которые обладают некоторыми полезными свойствами * [[фреон]]ов — хороших [[хладагент]]ов * [[тефлон]]ов — химически инертных полимеров * гексафтороалюмината [[Натрий|натрия]] — для последующего получения [[Алюминий|алюминия]] [[электролиз]]ом * различных соединений фтора === Ракетная техника === {{main|Соединения фтора в ракетной технике}} Соединения фтора и сам фтор применяются в ракетной технике как окислители ракетного топлива. === Применение в медицине === {{main|Соединения фтора 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<ref>По данным National Toxicology Program</ref>. Малое содержание фтора разрушает эмаль за счет вымывания фтора из фторапатита с образованием гидроксоапатита, и наоборот. [[Файл:Skull and crossbones.svg|left|80px]] 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 %. Предельно допустимая концентрация связанного фтора<ref>в виде фторидов и фторорганических соединений</ref> в воздухе промышленных помещениях равна 0,0005 мг/литр воздуха. == См. также == {{commons|Fluorine}} * [[Фториды]] * [[Соединения фтора в ракетной технике]] * [[Соединения фтора в медицине]] * [[:Категория:Соединения фтора]] == 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. {{lang-en| }}— Подробней о кристаллической структуре фтора == Примечания == {{примечания}} == Ссылки == * [http://www.webelements.com/fluorine/ Фтор на Webelements] * [http://n-t.ru/ri/ps/pb009.htm Фтор в Популярной библиотеке химических элементов] * [http://www.medline.ru/public/art/tom5/art8-perf1.phtml Информация о Перфторане] * [http://vivovoco.rsl.ru/VV/JOURNAL/VRAN/PF/PERFTOR.HTM Кровезаменитель Перфторан] // [[Вестник РАН]], 1997, том 67, N 11, с. 998—1013 * [http://chemister.ru/Database/properties.php?dbid=1&id=219 Фтор] {{Периодическая система элементов}} {{Соединения фтора}} [[Категория:Химические элементы]] [[Категория:Галогены]] [[Категория:Неметаллы]] [[Категория:Газы]] [[Категория:Высокоопасные вещества]] [[Категория:Фтор|*]] {{Link FA|ast}} {{Link GA|cs}} {{Link GA|de}} {{Link GA|en}} [[af:Fluoor]] [[an:Fluor]] [[ar:]] [[ast:Flor]] [[az:Flor]] [[be:Фтор]] [[bg:Флуор]] [[bn:]] [[br:Fluor]] [[bs:Fluor]] [[ca:Fluor]] [[co:Fluoru]] [[cs:Fluor]] [[cv:Фтор]] [[cy:Fflworin]] [[da:Fluor]] [[de:Fluor]] [[el:]] [[en:Fluorine]] [[eo:Fluoro]] [[es:Flor]] [[et:Fluor]] [[eu:Fluor]] [[fa:]] [[fi:Fluori]] [[fr:Fluor]] [[frr:Fluor]] [[fur:Flur]] [[fy:Fluor]] [[ga:Fluairn]] [[gl:Flor]] [[gv:Fluoreen]] [[hak:Fuk]] [[haw:Fluorine]] [[he:]] [[hi:]] [[hif:Fluorine]] [[hr:Fluor]] [[ht:Fliy]] [[hu:Fluor]] [[hy:]] [[ia:Fluor]] [[id:Fluor]] [[io:Fluoro]] [[is:Flor]] [[it:Fluoro]] [[ja:]] [[jbo:li'orkliru]] [[ka:]] [[kk:Фтор]] [[kn:]] [[ko:]] [[ku:Fluor]] [[kv:Фтор]] [[la:Fluorum]] [[lb:Fluor]] [[lij:Flu]] [[ln:Folina]] [[lt:Fluoras]] [[lv:Fluors]] [[mi:Hau kwhai]] [[mk:Флуор]] [[ml:]] [[mn:Фтор]] [[mr:]] [[mrj:Фтор]] [[ms:Fluorin]] [[my:]] [[nds:Fluor]] [[ne:]] [[nl:Fluor (element)]] [[nn:Fluor]] [[no:Fluor]] [[nov:Fluore]] [[oc:Fluor]] [[pa:]] [[pl:Fluor]] [[pnb:]] [[pt:Flor]] [[qu:Flur]] [[ro:Fluor]] [[scn:Fluoru]] [[sh:Fluor]] [[si:]] [[simple:Fluorine]] [[sk:Flur]] [[sl:Fluor]] [[sq:Fluori]] [[sr:Флуор]] [[stq:Fluor]] [[sv:Fluor]] [[sw:Florini]] [[ta:]] [[te:]] [[tg:Фтор]] [[th:]] [[tl:Plurina]] [[tr:Flor]] [[tt:Фтор]] [[ug:]] [[uk:Фтор]] [[uz:Ftor]] [[vi:Flo]] [[war:Fluor]] [[xal:Флр]] [[yi:]] [[yo:Fluorn]] [[zh:]] [[zh-min-nan:Hut-s]] [[zh-yue:]]'