Фтор раскрыт: малоизвестные факты об элементе

Что такое фтор?

Фтор — химический элемент с символом F и атомным номером 9. Это легчайший галоген и существует как чрезвычайно опасный светло-желтый двухатомный газ в нормальных условиях. Как самый электроотрицательный компонент, он реактивен по природе. Каждый другой элемент, включая некоторые благородные газы, образует соединения с фтором. Фтор реагирует со всеми другими элементами, и никакое химическое вещество не может освободить фтор из любого из его соединений. Следовательно, фтор не существует свободно в природе и был трудным для ученых для открытия. Он существует в вулканических газах и теплых водах. Его главный источник — флюорит; однако он также встречается в криолите, морской воде, костях и зубах. Фтор производится электролизом под уникальными условиями.

Как фтор получил свое имя?

Фтор происходит от латинского слова «Fluere», означающего «Поток» или «Флюс». Фтор как фторид кальция, или флюорит, использовался как флюс в минеральной переработке. Естественный фтор — светло-желтый газ, который опасен, разрушителен и реактивен. Он самый электроотрицательный из всех элементов и реагирует практически со всеми органическими и неорганическими веществами, включая металлы, стекло, керамику и воду. Обычно фтор образует соединения с нереагирующими благородными газами, включая ксенон, радон и криптон.

Каковы некоторые характеристики фтора (F), отличающие его от других элементов?

• Электронная конфигурация: Молекулы фтора имеют девять электронов, на один меньше, чем неон, и электронная конфигурация 1s²2s²2p⁵: два электрона во внутренней заполненной оболочке и семь во внешней, требующей еще одного для заполнения. Внешние электроны неспособны к атомной экранировке и испытывают высокий эффективный заряд ядра 9-2 = 7; это влияет на физические свойства атома.
• Реактивность: Реакции элементарного фтора с металлами требуют разных условий. Щелочные металлы вызывают взрывы, щелочноземельные металлы активны; чтобы предотвратить пассивацию от образования слоев фторидов металлов, другие металлы, такие как алюминий и железо, должны быть в порошковом виде.
• Изотопы: Только один изотоп фтора встречается в природе в большом количестве, стабильный изотоп ¹⁹F. У него высокое магнитогирическое отношение и он чувствителен к магнитным полям; поскольку это также единственный стабильный изотоп, он используется в магнитно-резонансной томографии.

Каковы некоторые применения фтора (F)?

Фтор — газ при нормальных температурах и давлениях. Обычно он поставляется в виде сжатого газа в баллонах или производится электролизом фторида водорода или переработкой химических продуктов, содержащих фтор. Фторид водорода (HF) используется для резки стекла, включая большую часть стекла, используемого в производстве лампочек. Фтор соединяется с углеродом, образуя класс соединений, известных как фторуглероды. Некоторые из этих соединений, например, дихлордифторметан (CF₂Cl₂) широко использовались в кондиционировании и системах холодильников и в аэрозольных баллонах. Сегодня фтор все еще производится через электролиз фторида калия и фторидоводородной кислоты и через электролиз жидкого фторида калия (KHF₂).

Медицинские последствия фтора (F).

Исследования с середины XX века и далее указывают, что местное применение фтора уменьшает кариес зубов. Это впервые приписывалось преобразованию гидрок시아патита зубной эмали в более прочный фторапатит, однако исследования на предварительно фторированных зубах опровергли эту гипотезу. Обзоры научной литературы в 2000 и 2007 годах связали фторизацию воды с значительным снижением кариеса у детей. 20% современных фармацевтических препаратов содержат фтор. Основная часть вдыхаемых анестетиков сильно фторирована; модель галотан значительно более инертна и мощна, чем ее современники.

Где фтор встречается в окружающей среде?

Наличие фтора в естественных водах контролируется выветриванием горных пород. Выветривание — полный процесс, включающий адсорбцию-десорбцию и реакции растворения-выпадения. В процессе выветривания циркуляция воды в горных породах и почвах также растворяет фтор в грунтовых водах. Фтор в апатите очень стабилен, в то время как фтор из мicas быстро вымывается. Встречаемость фтора в грунтовых водах варьируется в зависимости от типа горных пород, из которых он происходит.

Интересные факты о фторе (F).

1. Фтор — самый реактивный и самый электроотрицательный из всех химических элементов. Элементы, с которыми он не реагирует — кислород, гелий, неон и аргон. Фтор — единственный элемент, который образует соединения с благородными газами ксенон, криптон и радон.
2. Фтор — тринадцатый по распространенности элемент в земной коре. Он настолько реактoв, что не находится в естественной форме, а только в соединениях. Фтор встречается в минералах, включая флюорит, топаз и полевой шпат.
3. Он реактoвен по природе, хранение фтора — трудно. Фторид водорода (HF), например, настолько разрушителен, что растворяет стекло. В равных условиях HF безопаснее и легче транспортировать и обрабатывать, чем чистый фтор.
4. Существует только один стабильный изотоп фтора, F-19.