Фтор (лат. Fluorum), F, хімічний елемент VII групи періодичної системи Менделєєва, відноситься до галогенам, атомний номер 9, атомна маса 18,998403; за нормальних умов (0 °С; 0,1 Мн/м 2 , або 1 кгс/см 2 ) — газ блідо-жовтого кольору з різким запахом.
Природний Ф. складається з одного стабільного ізотопу 19 F. Штучно отримано п'ять радіоактивних ізотопів: 16 F з періодом напіврозпаду Т 1 /2 < 1 сік , 17 F ( T 1/2 = 70 сік ), 18 F ( T 1/2 = 111 мін ), 20 F ( T 1/2 = 11,4 сік ), 21 F ( T 1 /2 = 5 сік ).
Історична довідка. Перше з'єднання Ф. — флюорит (плавиковий шпат) Caf 2 — описано в кінці 15 ст під назву «флюор» (від латів.(латинський) fluo — течу, по властивості Cafa 2 робити жідкотекучимі в'язкі шлаки металургійних виробництв). У 1771 До. Шеєле отримав плавикову кислоту. Вільний Ф. виділив А. Муассан в 1886 електролізом рідкого безводого фтористого водню, що містить домішку кислого фториду калія Khf 3 .
Хімія Ф. почала розвиватися з 1930-х рр., особливо швидко — в роки 2-ої світової війни 1939 — 45 і після неї у зв'язку з потребами атомної промисловості і ракетної техніки. Назва «Ф.» (від греч.(грецький) phthóros — руйнування, загибель), запропоноване А. Ампером в 1810, уживається лише в русявий.(російський) мові; у багатьох країнах прийнята назва «флюор».
Поширення в природі. Середній вміст Ф. у земній корі (кларк) 6,25·10 -2 % по масі; у кислих вивержених породах (гранітах) воно складає 8·10 -2 %, у основних — 3,7·10 -2 %, у ультраосновних — 1·10 -2 %. Ф. присутній в вулканічних газах і термальних водах. Найважливіші з'єднання Ф. — флюорит, кріоліт і топаз (див. Фториди природні ). Всього відомо 86 фторсодержащих мінералів. З'єднання Ф. знаходяться також в апатітах, фосфорітах і ін. Ф. — важливий біогенний елемент . У історії Землі джерелом вступу Ф. у біосферу були продукти виверження вулканів (гази і ін.).
Фізичні і хімічні властивості. Газоподібний Ф. має щільність 1,693 г/л (0°С і 0,1 Мн/м 2 , або 1 кгс/см 2 ), рідкий, — 1,5127 г/см 3 (при температурі кипіння); t пл — 219,61°С; t кіп — 188,13°С. Молекула Ф. складається з двох атомів (F 2 ); при 1000°С 50% молекул диссоціює, енергія дисоціації близько 155 ± 4 кдж/моль (37 ± 1 ккал/міль ). Ф. погано розчинимо в рідкому фтористому водні; розчинність 2,5·10 -3 г в 100 г HF при —70°С і 0,4·10 -3 при —20°С; у рідкому вигляді необмежено розчинимо в рідкому кисні і озоні. Конфігурація зовнішніх електронів атома Ф. 2 s 2 2 p 2 . У з'єднаннях проявляє міру окислення — 1. Ковалентний радіус атома 0,72å, іонний радіус 1,33å. Спорідненість до електрона 3,62 ев , енергія іонізації (F ® F + ) 17,418 ев . Високими значеннями спорідненості до електрона і енергії іонізації пояснюється сильна електронегативність атома Ф., найбільша серед всіх ін. елементів. Висока реакційна здатність Ф. обумовлює екзотермічність фторування, яка, у свою чергу, визначається аномально малої велічиной енергії дисоціації молекули Ф. і великими величинами енергії зв'язків атома Ф. з ін. атомами. Пряме фторування має ланцюговий механізм і легко може перейти в горіння і вибух. Ф. реагує зі всіма елементами, окрім гелію, неону і аргону. З киснем взаємодіє в тліючому розряді утворюючи при низьких температурах фторидикисню O 2 F 2 , O 3 F 2 і ін. Реакції Ф. з ін. галогенами екзотермічни, в результаті утворюються міжгалогенні з'єднання . Хлор взаємодіє з Ф. при нагріванні до 200—250°С, даючи монофтористий хлор CIF і трифтористий хлор Clf 3 . Відомий також Cif 5 , що отримується фторуванням Clf 3 при високій температурі і тиску 25 Мн/м 2 (250 кгс/см 2 ). Бром і йод запалали в атмосфері Ф. при звичайній температурі, при цьому можуть бути отримані Brf 3 , Brf 5 , If 5 , If 7 . Ф. безпосередньо реагує з криптоном, Ксеноном і радоном, утворюючи відповідні фториди (наприклад, Xef 4 , Xef 6 , Krf 2 ). Відомі також оксифторіди Ксенону.
Взаємодія Ф. з сіркою супроводиться виділенням тепла і приводить до освіти багаточисельних сірки фторидів . Селен і теллур утворюють вищі фториди Sef 6 Tef 6 . Ф. з воднем реагують із займанням; при цьому утворюється фтористий водень . Це радикальна реакція з розгалуженням ланцюгів: Hf* + H 2 = HF + H 2 *; H 2 * + F 2 = HF + Н + F (де Hf* і H 2 * — молекули в щозбудженому стані); реакція використовується в хімічних лазерах. Ф. з азотом реагує лише в електричному розряді (див. Фториди азоту ). Деревне вугілля при взаємодії з Ф. запалав при звичайній температурі; графіт реагує з ним при сильному нагріванні, при цьому можливе утворення твердого фтористого графіту (CF) x або газоподібних перфторуглеродов Cf 4 , C 2 F 6 і ін. З бором, кремнієм, фосфором, миш'яком Ф. взаємодіє на холоду, утворюючи відповідні фториди. Ф. енергійно з'єднується з більшістю металів; лужні і лужноземельні метали запалали в атмосфері Ф. на холоду, Bi, Sn, Ti, Мо, W — при незначному нагріванні, Hg, Pb, U, V реагують з Ф. при кімнатній температурі, Pt — при температурі темно-червоного каління. При взаємодії металів з Ф. утворюються, як правило, вищі фториди, наприклад Uf 6 , Mof 6 , Hgf 2 . Деякі метали (Fe, Cu, Al, Ni, Mg, Zn) реагують з Ф. з утворенням захисної плівки фторидів перешкоджаючій подальшій реакції.
При взаємодії Ф. з оксидами металів на холоду утворюються фториди металів і кисень; можливо також утворення оксифторідов металів (наприклад, Moo 2 F 2 ). Оксиди неметалів або приєднують Ф., наприклад So 2 + F 2 = So 2 F 2 , або кисень в них заміщається на Ф., наприклад Sio 2 + 2f 2 = Sif 4 + O 2 . Стекло дуже повільно реагує з Ф.; у присутності води реакція йде швидко. Вода взаємодіє з Ф.: 2h 2 O + 2f 2 = 4hf + O 2 ; при цьому утворюється також Of 2 і перекис водню H 2 O 2 . Оксиди азоту NO і No 2 легко приєднують Ф. з освітою відповідно фтористого нітрозилу FNO і фтористого нітрилу Fno 2 . Окисел вуглецю приєднує Ф. при нагріванні з освітою фтористого карбоніла: CO + F 2 = Cof 2 .
Гідроокиси металів реагують з Ф., утворюючи фторид металу і кисень, наприклад 2ba(ВІН) 2 + 2f 2 = 2baf 2 + 2h 2 O + O 2 . Водні розчини NAOH і KOH реагують з Ф. при 0°С з утворенням Of 2 .
Галогеніди металів або неметалів взаємодіють з Ф. на холоду, причому Ф. заміщає всі галогени, Легко фторуються сульфіди, нітрид і карбіди. Гідриди металів утворюють з Ф. на холоду фторид металу і HF; аміак (у парах) — N 2 і HF. Ф. заміщає водень в кислотах або метали в їх солях, наприклад Hno 3 (або Nano 3 ) + F 2 ® Fno 3 + HF (або NAF); у тяжчих умовах Ф. витісняє кисень з цих з'єднань, утворюючи сульфурілфторід, наприклад Na 2 So 4 + 2f 2 = 2naf + So 2 F 2 + O 2 . Карбонати лужних і лужноземельних металів реагують з Ф. при звичайній температурі; при цьому виходять відповідний фторид, Co 2 і O 2 .
Здобуття. Джерелом для виробництва Ф. служить фтористий водень, що виходить в основному або при дії сірчаної кислоти H 2 So 4 на флюорит Caf 2 , або при переробці апатітов і фосфорітов. Виробництво Ф. здійснюється електролізом розплаву кислого фториду калія Kf·(1,8—2,0) HF, який утворюється при насиченні розплаву Kf·hf фтористим воднем до вмісту 40—41% HF. Матеріалом для електролізера зазвичай служить сталь; електроди — вугільний анод і сталевий катод. Електроліз ведеться при 95—100°С і напрузі 9—11 в ; вихід Ф. по струму досягає 90—95%. Ф, що виходить. містить до 5% HF, який віддаляється виморожуванням з подальшим поглинанням фторидом натрію. Ф. зберігають в газоподібному стані (під тиском) і в рідкому вигляді (при охолоджуванні рідким азотом) в апаратах з нікелю і сплавів на його основі (монель-метал ), з міді, алюмінію і його сплавів, латуні, неіржавіючої сталі.
Вживання. Газоподібний Ф. служить для фторування Uf 4 , в Uf 6 , вживаного для ізотопів розділення урану, а також для здобуття трифтористого хлору Clf 3 (фторуючий агент), шестифтористої сірки Sf 6 (газоподібний ізолятор в електротехнічній промисловості), фторидів металів (наприклад, W і V). Рідкий Ф. — окислювач ракетних палив.
Широке вживання отримали багаточисельні з'єднання Ф. — фтористий водень, алюмінію фторид, кремнефторіди, фторсульфонова кислота (розчинник каталізатор, реагент для здобуття органічних сполук, що містять групу, — So 2 F), Bf 3 (каталізатор), фторорганічні з'єднання і ін.
Техніка безпеки. Ф. токсичний, гранично допустима концентрація його в повітрі приблизно 2·10 -4 міліграм/л , а гранично допустима концентрація при експозиції не більше 1 ч складає 1,5·10 -3 міліграм/л .
А. Ст Панкратов.
Фтор в організмі. Ф. постійно входить до складу тварин і рослинних тканин; мікроелемент. У вигляді неорганічних з'єднань міститься головним чином в кістках тварин і людини — 100—300 міліграмі/кг ; особливо багато Ф. у зубах. Кости морських тварин багатше Ф. в порівнянні з кістками наземних. Потрапляє в організм тварин і людини переважно з питною водою, оптимальний вміст Ф. у якій 1—1,5 міліграм/л . При недоліку Ф. у людини розвивається карієс зубів, при підвищеному вступі — флюороз . Високі концентрації іонів Ф. небезпечні зважаючи на їх здібність до інгібірування ряду ферментативних реакцій, а також до скріплення важливих в біологічному відношенні елементів (Р, Ca, Mg і ін.), що порушує їх баланс в організмі. Органічні похідні Ф. виявлені лише в деяких рослинах (наприклад, в південноафриканському Dichapetalum cymosum). Основні з них — похідні фторуксусної кислоти, токсичні як для ін. рослин, так і для тварин. Біологічна роль Ф. вивчена недостатньо. Встановлений зв'язок обміну Ф. з утворенням кісткової тканини скелета і особливо зубів. Необхідність Ф. для рослин не доведена.
Ст Р. Поліщук.
Отруєння Ф. можливі в що працюють в хімічній промисловості, при синтезі фторсодержащих з'єднань і виробництві фосфорних добрив. Ф. дратує дихальні дороги, викликає опіки шкіри. При гострому отруєнні виникають роздратування слизистих оболонок гортані і бронхів, око, слинотеча, носові кровотечі; у важких випадках — набряк легенів, поразка центрльной нервової системи і др.; при хронічному — кон'юнктивіт, бронхіт, пневмонія, пневмосклероз, флюороз. Характерне ураження шкіри типа екзема. Перша допомога: промивання очей водою, при опіках шкіри — зрошування 70%-ним спиртом; при інгаляційному отруєнні — вдихання кисню. Профілактика: дотримання правил техніки безпеки, носіння спеціального одягу, регулярні медичні огляди, включення в харчовий раціон кальцію, вітамінів. Препарати, Ф, що містять., застосовують в медичній практиці як протипухлинні (5-фторурацил, фторафур, фторбензотеф), нейролептичні (тріфлуперідол, або тріседіл фторфеназін, тріфтазін і ін.), антидепресивних (фторацизін), наркотичних (фторотан) і ін. засобів.
Літ.: Рисс І. Р., Хімія фтору і його неорганічних з'єднань, М., 1956; Фтор і його з'єднання, пер.(переведення) з англ.(англійський), т. 1—2, М., 1953—56; Професійні хвороби, 3 видавництва, М., 1973.
