Реакція взаємодії фтору із водою. Дивитись, що таке "фтор" в інших словниках. Взаємодія галогенів із простими речовинами

Реакції дорослих Багато батьків не завжди знають, як реагувати на вчинки та деякі дії своїх дітей. Коли ми стикаємося з проблемами, ми реагуємо трьома способами.1. Ми робимо вигляд, що нічого не сталося. Ми визначаємо ворога та атакуємо.3. Ми реально

Фтор

ФТОР-а; м.[від грец. phthoros - загибель, руйнування] Хімічний елемент (F), світло-жовтий газ із їдким запахом. Додавати до питної води ф.

(Лат. Fluorum), хімічний елемент VII групи періодичної системи, відноситься до галогенів Вільний фтор складається із двоатомних молекул (F 2); блідо-жовтий газ з різким запахом, tпл -219,699 ° C, tстос –188,200°C, щільність 1,7 г/л. Найактивніший неметал: реагує з усіма елементами, крім гелію, неону та аргону. Взаємодія фтору з багатьма речовинами легко переходить у горіння та вибух. Фтор руйнує багато матеріалів (звідси назва: грец. phthóros - руйнація). Головні мінерали – флюорит, кріоліт, фторапатит. Застосовують фтор для одержання фторорганічних сполук та фторидів; фтор входить до складу тканин живих організмів (кістки, зубна емаль).

ФТОР (лат. Fluorum), F (читається "фтор"), хімічний елемент з атомним номером 9, атомна маса 18,998403. Природний фтор складається з одного стабільного нукліду (див.НУКЛІД) 19 F. Конфігурація зовнішнього електронного шару 2 s 2 p 5 . У сполуках виявляє лише рівень окислення –1 (валентність I). Фтор розташований у другому періоді у групі VIIА періодичної системи елементів Менделєєва, відноситься до галогенів (див.ГАЛОГЕНИ).
Радіус нейтрального атома фтору 0,064 нм, радіус іона F – 0,115 (2), 0,116 (3), 0,117 (4) та 0,119 (6) нм (у дужках зазначено значення координаційного числа). Енергії послідовної іонізації нейтрального атома фтору рівні, відповідно, 17,422, 34,987, 62,66, 87,2 та 114,2 еВ. Спорідненість до електрона 3,448 еВ (найбільше серед атомів всіх елементів). За шкалою Полінга електронегативність фтору 4 (найвище значення серед усіх елементів). Фтор – найактивніший неметал.
У вільному вигляді фтор - безбарвний газз різким задушливим запахом.
Історія відкриття
Історія відкриття фтору пов'язана з мінералом флюоритом (див.ФЛЮОРИТ), або плавиковим шпатом. Склад цього мінералу, як зараз відомо, відповідає формулі CaF 2 , і він являє собою першу речовину, що містить фтор, яке почав використовувати людина. У давнину було зазначено, що й флюорит додати при виплавці металу до руди, то температура плавлення руди і шлаків знижується, що значно полегшує проведення процесу (звідси назва мінералу - від латів. fluo - теку).
В 1771 обробкою флюориту сірчаною кислотою шведський хімік К.Шееле (див.ШЕЕЛЕ Карл Вільгельм)приготував кислоту, яку він назвав «плавиковою». Французький учений А. Лавуазьє (див.Лавуазье Антуан Лоран)припустив, що до складу цієї кислоти входить новий хімічний елемент, який він запропонував назвати «флуорем» (Лавуазьє вважав, що плавикова кислота - це з'єднання флуорію з киснем, адже, на думку Лавуазьє, усі кислоти мають утримувати кисень). Проте виділити новий елемент не зміг.
За новим елементом зміцнилася назва «флюор», яка відображена і в його латинській назві. Але тривалі спроби виділити цей елемент у вільному вигляді успіху не мали. Багато вчених, які намагалися отримати його у вільному вигляді, загинули під час проведення таких дослідів або стали інвалідами. Це і англійські хіміки брати Т. та Г. Нокси, і французи Ж.-Л. Гей-Люссак (див.ГЕЙ-ЛЮССАК Жозеф Луї)та Л. Ж. Тенар (див.ТЕНАР (Луї Жак), і багато інших. Сам Г. Деві (див.Деві Гемфрі), Перший який отримав у вільному вигляді натрій, калій, кальцій та інші елементи, в результаті експериментів з отримання фтору електролізом отруївся і важко захворів. Ймовірно, під враженням всіх цих невдач у 1816 році для нового елемента було запропоновано хоч і подібну за звучанням, але зовсім іншу за змістом назву – фтор (від грец. phtoros – руйнація, загибель). Ця назва елемента прийнята тільки в російській мові, французи та німці продовжують називати фтор "fluor", англійці - "fluorine".
Здобути фтор у вільному вигляді не зміг і такий видатний учений, як М. Фарадей (див.ФАРАДЕЙ Майкл). Тільки 1886 року французький хімік А. Муассан (див.МУАССАН Анрі), використовуючи електроліз рідкого фтороводню HF, охолодженого до температури –23°C (у рідині повинно бути трохи фториду калію KF, який забезпечує її електропровідність), зміг на аноді отримати першу порцію нового, надзвичайно реакційноздатного газу. У перших дослідах для отримання фтору Муассан використав дуже дорогий електролізер, виготовлений із платини та іридію. У цьому кожен грам отриманого фтору «з'їдав» до 6 р платини. Пізніше Муассан почав використовувати значно більш дешевий мідний електролізер. Фтор реагує з міддю, але при реакції утворюється найтонша плівка фториду, яка перешкоджає подальшому руйнуванню металу.
Знаходження у природі
Вміст фтору в земній корі досить великий і становить 0,095% за масою (значно більше, ніж найближчого аналога фтору за групою - хлору) (див.ХЛОР)). Через високу хімічної активностіфтор у вільному вигляді, зрозуміло, не трапляється. Найважливіші мінерали фтору - це флюорит (плавиковий шпат), а також фторапатит 3Са 3 (РО 4) 2 · СаF 2 та кріоліт (див.КРІОЛІТ) Na 3 AlF 6 . Фтор як домішка входить до складу багатьох мінералів, міститься у підземних водах; в морській воді 1,3 · 10 -4% фтору.
Отримання
На першій стадії одержання фтору виділяють фтороводород HF. Приготування фтороводню та фтористоводневої (див.ФТОРИСТОВОДОРОДНА КИСЛОТА)(плавикової) кислоти відбувається, як правило, принагідно з переробкою фторапатиту на фосфорні добрива. Газоподібний фтороводород, що утворюється при сірчанокислотній обробці фторапатиту, далі збирають, зріджують і використовують для проведення електролізу. Електроліз можна піддавати як рідку суміш HF і KF (процес здійснюється при температурі 15-20°C), так і розплав KH 2 F 3 (при температурі 70-120°C) або розплав КНF 2 (при температурі 245-310°C) .
У лабораторії для приготування невеликих кількостей вільного фтору можна використовувати або нагрівання MnF 4 при якому відбувається відщеплення фтору, або нагрівання суміші K 2 MnF 6 і SbF 5:
2K 2 MnF 6 + 4SbF 5 = 4KSbF 6 + 2MnF 3 + F 2 .
Фізичні та хімічні властивості
За звичайних умов фтор - газ (щільність 1,693 кг/м3) із різким запахом. Температура кипіння -188,14 ° C, температура плавлення -219,62 ° C. У твердому стані утворює дві модифікації: a-форму, що існує від температури плавлення до –227,60°C, та b-форму, стійку при температурах, нижчих, ніж –227,60°C.
Як і інші галогени, фтор існує у вигляді двоатомних молекул F2. Міжядерна відстань у молекулі 0,14165 нм. Молекулу F 2 характеризує аномально низьку енергію дисоціації на атоми (158 кДж/моль), що, зокрема, обумовлює високу реакційну здатність фтору.
Хімічна активність фтору надзвичайно велика. З усіх елементів з фтором не утворюють фторидів лише три легкі інертні гази - гелій, неон і аргон. У всіх сполуках фтор виявляє лише один ступінь окиснення –1.
З багатьма простими та складними речовинамифтор прямо реагує. Так, при контакті з водою фтор реагує з нею (часто кажуть, що «вода горить у фторі»):
2F 2 + 2H 2 O = 4HF + O 2 .
Фтор реагує з вибухом при простому контакті з воднем:
H2+F2=2HF.
При цьому утворюється газ фтороводород HF, необмежено розчинний у воді з утворенням порівняно слабкої плавикової кислоти.
Фтор вступає у взаємодію Космосу з більшістю неметалів. Так, при реакції фтору з графітом утворюються сполуки загальної формули CF x при реакції фтору з кремнієм - фторид SiF 4 з бором - трифторид BF 3 . При взаємодії фтору з сіркою утворюються сполуки SF 6 та SF 4 і т. д. (див. Фториди (див.ФТОРИДИ)).
Відомо велике числосполук фтору з іншими галогенами, наприклад, BrF 3 , IF 7 , ClF, ClF 3 та інші, причому бром та йод займаються в атмосфері фтору при звичайній температурі, а хлор взаємодіє з фтором при нагріванні до 200-250°С.
Не реагують з фтором безпосередньо, крім зазначених інертних газів, а також азот, кисень, алмаз, вуглекислий і чадний гази.
Непрямим шляхом отримано трифторид азоту NF 3 і фториди кисню О 2 F 2 і OF 2 , в яких кисень має незвичайні ступеня окиснення +1 та +2.
При взаємодії фтору з вуглеводнями відбувається їхня деструкція, що супроводжується отриманням фторвуглеводнів різного складу.
При невеликому нагріванні (100-250°C) фтор реагує зі сріблом, ванадієм, ренієм та осмієм. З золотом, титаном, ніобієм, хромом та іншими металами реакція за участю фтору починає протікати при температурі вище 300-350°C. З тими металами, фториди яких нелетучи (алюміній, залізо, мідь та інших.), фтор із помітною швидкістю реагує за нормальної температури вище 400-500°C.
Деякі вищі фториди металів, наприклад, гексафторид урану UF 6 отримують діючи фтором або таким фторуючим агентом, як BrF 3 на нижчі галогеніди, наприклад:
UF 4 + F 2 = UF 6
Слід зазначити, що вже згадувалася плавикова кислота HF відповідають не тільки середні фториди типу NaF або СаF 2 , але і кислі фториди - гідрофториди типу NaHF 2 і КНF 2 .
Синтезовано також велику кількість різних фторорганічних сполук (див.ФТОРОГАНІЧНІ З'ЄДНАННЯ), у тому числі знаменитий тефлон (див.ТЕФЛОН)- матеріал, що є полімером тетрафторетилену (див.Тетрафторетилен) .
Застосування
Фтор широко застосовують як фторуючий агент при отриманні різних фторидів (SF 6 BF 3 WF 6 та інших), в тому числі і з'єднань інертних газів (див.ВЛАСНІ ГАЗИ)ксенону та криптону (див. Фторування (див.Фторування)). Гексафторид урану UF 6 застосовується для поділу ізотопів урану. Фтор використовують у виробництві тефлону, інших фторопластів. (див.ФТОРОПЛАСТИ), фторкаучуків (див.ФТОРКАУЧУКИ), фторвмісних органічних речовинта матеріалів, які широко застосовують у техніці, особливо в тих випадках, коли потрібна стійкість до агресивних середовищ, високій температуріі т.п.
Біологічна роль
Як мікроелемент (див.МІКРОЕЛЕМЕНТИ)фтор входить до складу всіх організмів. У тварин і людини фтор присутній у кістковій тканині (у людини – 0,2-1,2%) і, особливо, у дентині та емалі зубів. В організмі середньої людини (маса тіла 70 кг) міститься 2,6 г фтору; добова потреба становить 2-3 мг і задовольняється головним чином з питною водою. Нестача фтору призводить до карієсу зубів. Тому з'єднання фтору додають у зубні пасти, іноді вводять до складу питної води. Надлишок фтору у воді, однак, також шкідливий для здоров'я. Він призводить до флюорозу (див.ФЛЮОРОЗ)- Зміни структури емалі та кісткової тканини, деформації кісток. ГДК для вмісту у воді фторид-іонів становить 0,7 мг/л. ГДК газоподібного фтору повітря 0,03 мг/м 3 . Роль фтору в рослинах незрозуміла.

Енциклопедичний словник. 2009 .

Дивитись що таке "фтор" в інших словниках:

фтор- фтор, а … Російський орфографічний словник

фтор- фтор/... Морфемно-орфографічний словник

- (Лат. Fluorum) F, хімічний елемент VII групи періодичної системи Менделєєва, атомний номер 9, атомна маса 18,998403, відноситься до галогенів. Блідо жовтий газ з різким запахом, tпл?219,699 .С, tкіп?188,200 .С, щільність 1,70 г/см³.… Великий Енциклопедичний словник

F (від грец. phthoros загибель, руйнування, лат. Fluorum * a. fluorine; н. Fluor; ф. fluor; і. fluor), хім. елемент VII групи періодич. системи Mенделєєва, відноситься до галогенів, ат. н. 9, ат. м. 18,998403. B природі 1 стабільний ізотоп 19F … Геологічна енциклопедія

- (Fluorum), F, хімічний елемент VІІ групи періодичної системи, атомний номер 9, атомна маса 18,9984; відноситься до галогенів; газ, tкіп 188,2 шC. Фтор використовують у виробництві урану, хладонів, медичних препаратів та інших, а також … Сучасна енциклопедія

Атом водню має електронну формулу зовнішнього (і єдиного) електронного рівня. s 1 . З одного боку, за наявності одного електрона на зовнішньому електронному рівні атом водню схожий на атоми лужних металів. Проте, так само як і галогенам не вистачає до заповнення зовнішнього електронного рівня всього одного електрона, оскільки на першому електронному рівні може розташовуватися не більше 2-х електронів. Виходить, що водень можна помістити одночасно як у першу, так і в передостанню (сьому) групу таблиці Менделєєва, що іноді і робиться у різних варіантах періодичної системи:

З погляду властивостей водню як простої речовини, він все-таки має більше спільного з галогенами. Водень, як і галогени, є неметалом і утворює аналогічно їм двоатомні молекули (H 2).

У звичайних умовах водень є газоподібною, малоактивною речовиною. Невисока активність водню пояснюється високою міцністю зв'язку між атомами водню в молекулі, для розриву якої потрібно або сильне нагрівання, або застосування каталізаторів або те й інше одночасно.

Взаємодія водню із простими речовинами

з металами

З металів водень реагує лише з лужними та лужноземельними! До лужних металів відносяться метали головної підгрупи І-їгрупи (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr), а до лужноземельних - метали головної підгрупиІІ-ї групи, крім берилію та магнію (Ca, Sr, Ba, Ra)

При взаємодії з активними металамиводень виявляє окисні властивості, тобто. знижує свій рівень окислення. При цьому утворюються гідриди лужних та лужноземельних металів, які мають іонну будову. Реакція протікає при нагріванні:

Слід зазначити, що взаємодія з активними металами є єдиним випадком коли молекулярний водень Н 2 є окислювачем.

з неметалами

З неметалів водень реагує лише з вуглецем, азотом, киснем, сіркою, селеном та галогенами!

Під вуглецем слід розуміти графіт або аморфний вуглець, оскільки алмаз є вкрай інертною алотропною модифікацією вуглецю.

При взаємодії з неметалами водень може виконувати лише функцію відновлювача, тобто тільки підвищувати свою міру окислення:

Взаємодія водню зі складними речовинами

з оксидами металів

Водень не реагує з оксидами металів, що знаходяться в ряду активності металів до алюмінію (включно), однак, здатний відновлювати багато оксидів металів правіше за алюміній при нагріванні:

з оксидами неметалів

З оксидів неметалів водень реагує при нагріванні з оксидами азоту, галогенів та вуглецю. З усіх взаємодій водню з оксидами неметалів слід відзначити його реакцію з чадним газом CO.

Суміш CO і H 2 навіть має власну назву – «синтез-газ», оскільки з неї залежно від умов можуть бути отримані такі затребувані продукти промисловості як метанол, формальдегід і навіть синтетичні вуглеводні:

з кислотами

З неорганічними кислотамиводень не реагує!

З органічних кислот водень реагує тільки з ненасиченими, а також з кислотами, що містять функціональні групи, здатні до відновлення воднем, зокрема альдегідні, кето- або нітрогрупи.

з солями

У разі водних розчинів солей їхня взаємодія з воднем не протікає. Однак при пропусканні водню над твердими солями деяких металів середньої та низької активності можливе їх часткове або повне відновлення, наприклад:

Хімічні властивості галогенів

Галогенами називають хімічні елементи VIIA групи (F, Cl, Br, I, At), а також утворювані ними прості речовини. Тут і далі текстом, якщо не сказано інше, під галогенами розумітимуться саме прості речовини.

Усі галогени мають молекулярна будова, що зумовлює низькі температуриплавлення та кипіння даних речовин. Молекули галогенів двоатомні, тобто. їх формулу можна записати в загальному виглядіяк Hal 2 .

Слід зазначити таке специфічне фізична властивістьйоду, як його здатність до сублімаціїабо, інакше кажучи, сублімації. Лікуванням, називають явище, у якому речовина, що у твердому стані, при нагріванні не плавиться, а, минаючи рідку фазу, відразу ж перетворюється на газоподібний стан.

Електронна будовазовнішнього енергетичного рівняатома будь-якого галогену має вигляд ns 2 np 5 де n – номер періоду таблиці Менделєєва, в якому розташований галоген. Як можна помітити, до восьмиелектронної зовнішньої оболонки атомам галогенів не вистачає лише одного електрона. З цього логічно припустити переважно окислюючі властивості вільних галогенів, що підтверджується і практично. Як відомо, електронегативність неметалів при русі вниз по підгрупі знижується, у зв'язку з чим активність галогенів зменшується в ряді:

F 2 > Cl 2 > Br 2 > I 2

Взаємодія галогенів із простими речовинами

Всі галогени є високо активними речовинамита реагують з більшістю простих речовин. Однак, слід зазначити, що фтор через свою надзвичайно високу реакційну здатність може реагувати навіть з тими. простими речовинами, з якими що неспроможні реагувати інші галогени. До таких простих речовин відносяться кисень, вуглець (алмаз), азот, платина, золото та деякі благородні гази (ксенон та криптон). Тобто. фактично, фтор не реагує лише з деякими благородними газами.

Інші галогени, тобто. хлор, бром і йод також є активними речовинами, проте менш активними, ніж фтор. Вони реагують практично з усіма простими речовинами, крім кисню, азоту, вуглецю у вигляді алмазу, платини, золота та благородних газів.

Взаємодія галогенів із неметалами

воднем

При взаємодії всіх галогенів із воднем утворюються галогеноводородиіз загальною формулою HHal. При цьому реакція фтору з воднем починається мимоволі навіть у темряві і протікає з вибухом відповідно до рівняння:

Реакція хлору з воднем може бути ініційована інтенсивним ультрафіолетовим опроміненням або нагріванням. Також протікає із вибухом:

Бром і йод реагують з воднем тільки при нагріванні і при цьому реакція з йодом є оборотною:

фосфором

Взаємодія фтору з фосфором призводить до окиснення фосфору до вищого ступеня окиснення (+5). При цьому відбувається утворення пентафториду фосфору:

При взаємодії хлору та брому з фосфором можливе отримання галогенідів фосфору як у ступені окислення + 3, так і в ступені окислення +5, що залежить від пропорцій речовин, що реагують:

При цьому у разі білого фосфору в атмосфері фтору, хлору або рідкому бромі реакція починається спонтанно.

Взаємодія ж фосфору з йодом може призвести до утворення тільки тріодиду фосфору через значно меншу, ніж у інших галогенів окислюючої здатності:

сірий

Фтор окислює сірку до вищого ступеня окиснення +6, утворюючи гексафторид сірки:

Хлор і бром реагують із сіркою, утворюючи сполуки, що містять сірку у вкрай не властивих їй ступенях окиснення +1 та +2. Дані взаємодії є дуже специфічними, і для здачі ЄДІз хімії вміння записувати рівняння цих взаємодій необов'язково. Тому три нижченаведені рівняння дані швидше для ознайомлення:

Взаємодія галогенів із металами

Як було зазначено вище, фтор здатний реагувати з усіма металами, навіть такими малоактивними як платина і золото:

Інші галогени реагують з усіма металами крім платини та золота:

Реакції галогенів із складними речовинами

Реакції заміщення з галогенами

Найактивніші галогени, тобто. хімічні елементи яких розташовані вище в таблиці Менделєєва, здатні витісняти менш активні галогени з галогеноводородних кислот і галогенідів металів, що ними утворюються:

Аналогічним чином, бром і йод витісняють сірку з розчинів сульфідів або сірководню:

Хлор є сильнішим окислювачем і окислює сірководень у його водному розчині не до сірки, а до сірчаної кислоти:

Взаємодія галогенів із водою

Вода горить у фтор синім полум'ям відповідно до рівняння реакції:

Бром і хлор реагують із водою інакше, ніж фтор. Якщо фтор виступав у ролі окислювача, то хлор та бром диспропорціонують у воді, утворюючи суміш кислот. При цьому реакції оборотні:

Взаємодія йоду з водою протікає настільки мізерно малою мірою, що їм можна знехтувати і вважати, що реакція не протікає зовсім.

Взаємодія галогенів із розчинами лугів

Фтор при взаємодії з водним розчином лугу знову ж таки виступає в ролі окислювача:

Вміння записувати дане рівнянняне потрібно для здавання ЄДІ. Досить знати факт можливості такого взаємодії і окисної ролі фтору у цій реакції.

На відміну від фтору, решта галогенів у розчинах лугів диспропорціонують, тобто одночасно і підвищують і знижують свій ступінь окиснення. При цьому, у разі хлору та брому в залежності від температури можливе протікання по двох різним напрямкам. Зокрема, на холоді реакції протікають таким чином:

а при нагріванні:

Йод реагує з лугами тільки за другим варіантом, тобто. із заснуванням йодату, т.к. гіпоіодит не стійкий не тільки при нагріванні, але також за нормальної температури і навіть на холоді.