Ф Фтор является химическим элементом таблицы Менделеева с атомным номером 9 и обозначением F. Фтор в нормальных условиях представляет собой плотный газ бледновато-желтого цвета.
Как был открыт Фтор
История открытия такого химического элемента как фтор началась в 1529 году. В этом году минеролог немецкого происхождения Георгиус Агрикола описал флюорит, как добавку при плавлении металлов. Она значительно понижала температуру плавления металлов, что было очень полезно в металлургии. Чуть позже было выяснено что флюорид представляет собой дифторид кальция. В начале XVIII века фторид водорода использовался в травлении стекла. Фторид водорода или плавиковую кислоту описал в 1764 году Андреас Сигизмунд Маргграф. В 1810 году французский химик Андре-Мари Ампер предположил, что в состав плавиковой кислоты входит химический элемент аналогичный хлору. Сэр Хэмфри Дэви предложил что этот неизвестный, на тот момент, назвали фтором.
Далее начались серии опытов по отделению чистого фтора. Проблема заключалась в том, что фтор в чистом виде является крайне токсичным веществом. Первые эксперименты по отделению фтора из плавиковой кислоты начались в начале XIX века. Ученых, которые пострадали от его токсичности, называли дословно «мучениками фтора». Метод, который позволял получить чистый фтор начал разрабатываться Эдмоном Фреми, но успеха добиться ему так и не удалось. Методом проб и ошибок, его ученику Фрими Анри Муассану все таки удалось получить чистый химический элемент спустя 74 года неудач. В 1886 году элементарный фтор был получен методом электролиза при высоких температурах. За это открытие в 1906 году Анри Муассан получил Нобелевскую премию и через два месяца скончался.
Где и как добывают Фтор
Фтор в виде химического элемента и все фторсодержащие элементы получают из фтористого водорода (HF). Его в свою очередь получают из широко распространенного минерала флюорита. Флюорит обрабатывают раствором серной кислоты в результате химической реакции получается фтористый водород. Формула следующая:
CaF2 + H2SO4 → 2HF + CaSO4
Получив фтористый водород газ фтора методом Муассана отделяют от водорода. Этот метод заключается в следующем. Ионы водорода и фторида восстанавливаются и окисляются на катоде из стального контейнера и аноде из углеродного блока под напряжением 8–12 вольт, чтобы генерировать водород и газообразный фтор соответственно. Температуры повышены, KF и 2HF плавятся при температуре около 70 ° C (158 ° F) и подвергается электролизу при 70–130 ° C (158–266 ° F). KF, который действует как катализатор, имеет важное значение, поскольку чистый HF не может быть подвергнут электролизу. Так же стоит заметить, что чистый HF является побочным продуктом при производстве удобрений. При этом таким образом получают около 20% от общего объема производимого HF.
Распространенность Фтора
По распространенности во Вселенной фтор занимает 24 место. Его присутствие в космосе оценивается как низкое. Для сравнения остальные элементы группы могут встречаться до 20 раз больше. Если взять соотношение, то количество фтора в районе 400 частей на миллиард. Такая низкая концентрация связана с тем, что процессы звездного нуклеосинтеза протекают без присутствия фтора. Любые образованные атомы фтора имеют высокое ядерное сечение, что в дальнейшем позволяет слиться с водородом или гелием для концентрации кислорода или неона.
Что же касается Земли, то фтор является тринадцатым по распространенности в земной коре. По массе соотношение частей варьируется около цифры 400 частей на миллион. Фтор, как чистое вещество, в природе не встречается. Вместо этого он встречается в виде фторсодержащих минералов. Самым распространенным из них является флюорит (CaF2). На нашей планете более 9 тысяч месторождений этого минерала. Крупнейшими поставщиками флюорита являются Китай и Мексика. Еще двумя фторсодержащими минералами являются фторопатит, топаз и криолит.
Применение Фтора
Применение фтора очень разнообразно. Ежегодная добыча фторсодержащей руды составляет около 6 миллионов тонн. Значительная часть добытого фтора уходит в металлургию. С помощью фторированного флюса выплавляют чугун и алюминий. К примеру, для получения одной тонны алюминия необходимо около 23 килограммов фтора. Так же фтор используется в ядерной промышленности для обогащения урана с помощью ядерной диффузии. Еще одним местом применения является энергетическая промышленность. Около 6 тысяч тонн фтора ежегодно используется в качестве диэлектрика в высоковольтных трансформаторах. Так же фтор очень широко распространен в медицине. Около 20% всех медицинских препаратов содержат этот химический элемент. Еще одним очень широко распространенным фторсодержащим продуктом являются различного рода хладогенты. Для справки, это вещества которые используются в системах кондиционирования воздуха. В общем, у фторсодержащих элементов огромный круг применения.
Интересные факты
Интересных фактов связанных со фтором так же немало. Как уже говорилось выше фтор в чистом вииде является крайне токсичным элементом. Этот химический элемент, не смотря на его токсичность, оказывает благоприятное влияние на эмаль зубов. В связи с таким открытием, долю фтора начали добавлять в зубные пасты. В такой концентрации, как в зубной пасте, для взрослого здорового человека, она не наносит существенного вреда, но для детей она может быть даже смертельна. Во многих зубных пастах сейчас присутствуют примеси фтора, которая оказывает положительное действие на эмаль зубов. При проглатывании такой пасты у взрослого человека может быть несварение или просто боли в животе, а для детей, особенно в раннем возрасте может вызвать серьезное отравление фтором. Проблема заключается в том что отравление фтором у детей иногда не могут распознать даже опытные врачи. Поэтому будьте внимательны при выборе зубных паст, особенно для детей.
Еще одним интересным моментом является глобальное потепление. Одной из причин этого явления являются ионы фтора. Все прекрасно знают, что глобальное потепление уже почти достигло масштаба экологической катастрофы и в последнее время она все больше и чаще напоминает о себе. Дело все в том, что крупные добычи фтора и создание из него продукции начались только в 80 — 90-х годах. Все было в порядке, пока фторсодержащие продукты не начали разлагаться. Ионы Фтора начали достигать озонового слоя и начали вступать в реакцию с O3. В результате озоновый слой разрушается до такой степени, что на возвращение его в исходное состояние займет около 200 лет.
