У этого термина существуют и другие значения, см. Фтор (значения).
Фтор (русск.флюор, лат.fluorum; обозначается символом «F») — химический элемент 17-й группы, второго периода периодической системы (по устаревшей классификации принадлежит к главной подгруппе VII группы, или к группе VIIа) с атомным номером 9. Самый химически активный неметалл и сильнейший окислитель, самый лёгкий элемент из группы галогенов. Как простое вещество при нормальных условиях фтор представляет собой двухатомный газ (формула F2) бледно-жёлтого цвета с очень резким запахом, напоминающим озон или хлор. В высоких концентрациях элементарный фтор токсичен.
Название «фтор» (от др.-греч.φθόρος — «разрушение, порча, вред»), предложенное Андре Ампером в 1810 году, употребляется в русском и некоторых других языках; во многих странах приняты названия, производные от лат.fluorum (от лат.fluere — «течь», — по способности некоторых соединений фтора, например флюорита (CaF2), понижать температуру плавления металлургического шлака, образующегося при восстановлении металлов из руд, и увеличивать его текучесть.
Как химический элемент, входящий в состав плавиковой кислоты, фтор был предсказан в 1810 году, а выделен в свободном виде лишь 76 лет спустя Анри Муассаном в 1886 году. В природе значительные концентрации соединений фтора содержатся, в основном, в минерале флюорите (CaF2), из растений относительно богаты фтором чечевица и лук. В культурном слое почвы фтор накапливается в результате вулканической деятельности.
Фтор или флюор? Фтор ― разрушающий ― удивительно подходящее название. Однако за рубежом более распространено другое имя элемента № 9 ― флюор, что в переводе с латинского означает «текучий». Это название больше подходит не к фтору, а к некоторым его соединениям, и берет свое начало от флюорита или плавикового шпата ― первого соединения фтора, использованного человеком.[3]
Еще пять лет назад считалось, что инертные газы не могут вступать в реакции. Однако успехи последних лет показали, что три из шести элементов-«затворников» не могут устоять перед натиском удивительно агрессивного фтора.[3]
— Филипп Кащенко, «Известкование: когда оно нужно?», 1966
...хотя водород занимает особое положение <среди других химических элементов> и обладает рядом специфических свойств, его следует считать неполным аналогом фтора, а не собратом щелочных металлов.[5]
фтор фосфор но все-таки аргон
сапожный отпечаток бога...[8]
— Алексей Цветков, «219» (из сборника «Письма на волю»), 1976
А из чего состоят Неземляне, из силикатов, йодидов, хлоридов или аминокислот, и чем они дышат, кислородом, а может, фтором, и как они движутся, передом или задом...
Фтор в научной и научно-популярной литературе[править]
Электронная формула фтора
До сих пор нам известны соединения с кислородом всех простых тел кроме фтора; несмотря на то, с достаточною вероятностью можно принять за общее правило, что все простые тела способны окисляться; также способны соединяться с кислородом и многие сложные тела органические и неорганические.[1]
— Александр Бутлеров, «Об окислении органических соединений» (работа на соискание магистерской степени), 1851
Имея в виду интересное наблюдение Бертело, мы пробовали также действовать на этилен фтористым бором. Смесь этого газа с этиленом была запаяна в трубку и нагрета до 200°, но, по открытии трубки и поглощении фтористого бора водою, не было заметно никакого изменения в объеме этилена. Стойкость этилена при тех условиях, при которых его высшие гомологи обыкновенно уплотняются с большой лёгкостью, стоит быть замеченной. Это ― новое доказательство того, что строение этилена <симметрично и> не аналогично строению пропилена, изобутилена и проч. С пропиленом и изобутиленом мы сделали лишь несколько предварительных опытов. Пропилен уплотняется не только от действия H2SO4, но также и фтористого бора. Если оставить смесь двух газов в запаянной с одного конца трубке, над ртутью, при обыкновенной температуре, то замечается постепенное уменьшение объема, и в то же время поверхность ртути покрывается слоем жидкости. Уплотнение оканчивается в течение 3 или 4 дней. <...> ― Пропилен, по опытам Горяинова и моим, претерпевает весьма высокую полимеризацию под влиянием фтористого бора, но более простых продуктов, происходящих его удвоением или утроением, не получается. Действием серной кислоты нам не удалось его полимеризовать.[1]
— Александр Бутлеров, «О полимеризации углеводородов этиленного ряда», 1873
Лишь второстепенные (по количеству) минералы, да и то не во всех типах пегматитов, существенно отличаются по составу, так как содержат в себе ценные редкие химические элементы, часто в ассоциации с минералами, содержащими летучие компоненты. Так, например, в гранитных пегматитах в дополнение к главнейшим породообразующим минералам (полевые шпаты, кварц, слюды) наблюдаются фтор- и борсодержащие соединения (топаз, турмалин), минералы бериллия (берилл), лития (литиевые слюды), иногда редких земель, ниобия, тантала, олова, вольфрама и др.[12]
...металлические свойства, ярко выраженные у лития, постепенно ослабевают при переходе от одного элемента к другому, уступая место неметаллическим свойствам, которые наиболее сильно проявляются у фтора. В то же время по мере увеличения атомной массы валентность элементов по отношению к кислороду, начиная с лития, увеличивается на единицу для каждого следующего элемента (единственное исключение из этой закономерности представляет фтор, валентность которого по кислороду равна единице; это связано с особенностями строения атома фтора, которые будут рассмотрены в последующих главах).
Если бы изменение свойств и дальше происходило в том же направлении, то после фтора следовал бы элемент с ещё более ярко выраженными неметаллическими свойствами. В действительности же следующий за фтором элемент — неон представляет собой благородный газ, не соединяющийся с другими элементами и не проявляющий ни металлических, ни неметаллических свойств.[13]:47
...при образовании полярной ковалентной связи между атомом водорода и атомом фтора, который характеризуется высокой электроотрицательностью, электронное облако, первоначально принадлежавшее атому водорода, сильно смещается к атому фтора. В результате атом фтора приобретает значительный эффективный отрицательный заряд, а ядро атома водорода (протон) с «внешней» по отношению к атому фтора стороны почти лишается электронного облака. Между протоном атома водорода и отрицательно заряженным атомом фтора соседней молекулы HF возникает электростатическое притяжение, что и приводит к образованию водородной связи. Это обусловлено тем, что, обладая ничтожно малыми размерами и, в отличие от других катионов, не имея внутренних электронных слоев, которые отталкиваются отрицательно заряженными атомами, ион водорода (протон) способен проникать в электронные оболочки других атомов.[13]:148
В отличие от других галогенов, фтор в своих соединениях всегда находится в степени окисленности —1, поскольку среди всех элементов он обладает самой высокой электроотрицательностью. Остальные галогены проявляют различные степени окисленности от —1 до +7. <...>
Фтор встречается в природе чаще всего в виде минерала плавикового шпата CaF2, получившего это название потому, что его прибавление к железным рудам приводит к образованию легкоплавких шлаков при выплавке чугуна. Фтор содержится также в минералах криолите Na3AlF6 и фторапатите Са5F(РO4)3.[13]:339-340
Самый активный, самый электроотрицательный, самый металлоидный, самый реакционноспособный, самый агрессивный элемент. Самый, самый, самый… Это слово или его синонимы нам придется повторять очень часто. Ведь речь пойдет о фторе ― элементе особенном и необычном.[3]
На полюсе периодической системы. Фтор ― элемент из семейства галогенов, в которое входят также хлор, бром, йод и искусственно полученный радиоактивный астатин. Фтору свойственны все особенности собратьев по подгруппе, однако он подобен человеку без чувства меры: все увеличено до крайности, до предела. Это объясняется, прежде всего, положением элемента № 9 в Периодической системе и его электронной структурой. Его место в таблице Менделеева ― «полюс неметаллических свойств», правый верхний угол. <...> В переводе с греческого это слово означает «разрушающий».[3]
Фтор или флюор? Фтор ― разрушающий ― удивительно подходящее название. Однако за рубежом более распространено другое имя элемента № 9 ― флюор, что в переводе с латинского означает «текучий». Это название больше подходит не к фтору, а к некоторым его соединениям, и берет свое начало от флюорита или плавикового шпата ― первого соединения фтора, использованного человеком.[3]
Стремление к заполнению внешнего электронного слоя до восьмиэлектронной конфигурации у фтора исключительно велико. Поэтому он обладает необычайной реакционной способностью и образует соединения почти со всеми элементами. Еще пять лет назад считалось, что инертные газы не могут вступать в реакции. Однако успехи последних лет показали, что три из шести элементов-«затворников» не могут устоять перед натиском удивительно агрессивного фтора. Удержать фтор от реакции очень трудно, но зачастую не легче вырвать его атомы из соединений. Здесь играет роль еще один фактор ― очень малые размеры атома и иона фтора. Они примерно в полтора раза меньше, чем у хлора, и вдвое меньше, чем у йода.[3]
...хотя водород занимает особое положение <среди других химических элементов> и обладает рядом специфических свойств, его следует считать неполным аналогом фтора, а не собратом щелочных металлов. Поэтому правильнее всего помещать водород над фтором и ― по справедливости! ― одновременно (но в скобках) над литием. Говоря обо всем этом, я далек от мысли, что методы сравнительного расчёта представляют собой некую панацею, ибо область их применения не безгранична.[5]
В конце концов можно добиться достаточно полного разделения изотопной смеси. Вот так, методом низкотемпературной дистилляции мы разделяем изотопы бора. Естественно, разделяется не элементарный бор (его температура плавления ― 2300, а кипения ― 2550° C), а его соединение ― BF3 <трифторид бора>. При обычных условиях это газообразное вещество, превращающееся в жидкость при ― 101° C. Вот почему дистилляция низкотемпературная. Наши исследователи доказали, что лучше вести процесс разделения B10F3 и B11F3 при температуре ― 78° C и давлении 4 атмосферы. Эти условия нужно соблюдать очень точно по всей высоте аппарата. Поэтому термостатированием колонны ведает автоматика, тем более, что процесс идет непрерывно в течение многих недель. Даже у самого квалифицированного аппаратчика недостаточен «коэффициент надежности» для того, чтобы справиться с этой задачей… Но проходят недели, месяцы, и почти чистый B10F3 можно отправлять на переработку. Правда, вопреки закону всемирного тяготения, трифторид более легкого бора-10 собирается не наверху, в конденсаторе, а внизу. Это объясняется тем, что молекулы B11F3 более подвижны, более летучи. Разница в летучести, конечно, невелика. Коэффициент разделения в этом процессе равен 1, 006. Это значит, что B11F3 испаряется в 1,006 раза интенсивнее, чем B10F3. На этой минимальной разнице и основана низкотемпературная дистилляция.[14]
Разумеется, соединения криптона и других благородных газов получить не легко. Так, кристаллический KrF2 был получен в результате воздействия тихого электрического разряда на смесь из фтора, криптона и аргона в молярном отношении 1:70:200. Условия реакции: давление ― 20 мм ртутного столба, температура ― минус 183° C. В сходных условиях образуется и тетрафторид криптона KrF4. При комнатной температуре оба фторида разлагаются, причем дифторид ― со взрывом. Но при температуре сухого льда (-78° C) и ниже эти бесцветные кристаллы довольно устойчивы. А по химическим свойствам это весьма активные окислители, вытесняющие хлор из соляной кислоты и кислород из воды. Они реагируют с органическими соединениями, замещая в них водород на фтор. Бумага, этиловый спирт и многие другие соединения от соприкосновения с KrF2 и KrF4 воспламеняются. Как компактные и достаточно удобные в обращении фторирующие агенты фториды криптона уже приобрели прикладное значение.[15]
Кислород ― активный окислитель, но есть и другие элементы-окислители, например, фтор. Кислород превращается в жидкость при очень низких температурах, но у водорода, гелия, азота точки кипения и плавления лежат еще ниже. А вот другого парамагнетика среди газообразных элементов нет… <...> ...в реакциях с подавляющим большинством атомов кислород выступает в роли окислителя. Если можно так выразиться, окислительнее кислорода ― только один элемент, фтор. Лишь в реакциях с фтором окислителем оказывается не элемент № 8, а его «партнёр».[7]
Нитраты, соли азотной кислоты (например, в виде удобрения — калийной или аммиачной селитры), легко воспламеняются, если смешаны с горючими веществами. Еще один мощный окислитель, тетраоксид азота N2O4 — компонент ракетных топлив. Кислород могут заменить и такие сильные окислители, как, например, хлор, в котором горят многие вещества, или фтор. Чистый фтор — один из самых сильных окислителей, в его струе горит даже вода.[11]
Фтор в публицистике и документальной прозе[править]
Йодные лампы накаливания, появившиеся в последнее время, служат намного дольше обычных ― небольшая добавка газообразного иода уменьшает испарение вольфрамовой нити. Английский журнал «New Scientist» (1966, № 482) сообщает о еще более совершенных лампах, в которых вместо иода используется фтор. В чем же преимущества фтора перед иодом? Фтор ― единственный элемент, вступающий в реакцию с вольфрамом при комнатной температуре. Образовавшийся шестифтористый вольфрам во время горения лампы попадает на раскаленную нить и разлагается. Вольфрам оседает на нити, а фтор возвращается в «атмосферу» лампы. Так как вольфрам все время оседает на нити, то он не попадает на стекло лампы и не затемняет его. Шиворот ― навыворот.[4]
— Филипп Кащенко, «Известкование: когда оно нужно?», 1966
Одним из замечательных открытий профессора Оклея был метод анализа древних костей на фтор. Дело в том, что подземные воды, омывая мёртвые кости, постепенно вносят в них небольшое количество фтора. Чем больше фтора, тем кость древнее. Конечно, требовался очень тонкий анализ, но вот его-то Оклей и научился делать. В 1953 году учёный решил попробовать на фтор пильтдаунский череп. Результат этой химико-антропологической встречи был неожиданный: фтора в голове «первого англичанина» оказалось чрезвычайно мало. Получалось, что ему от роду не миллион, не сотни тысяч, а не больше 50 тысяч лет. Оклей, таким образом, раз в 10-20 приблизил пильтдаунского человека к нашим дням и лишил его той исключительности и той таинственности, которую ему придавала «сверхдревность».[6]
Название «фтор» ― греческого, а не латинского происхождения. Оно было дано не Муассаном, а еще за три четверти века до него А. Ампером, который предположил наличие нового элемента в плавиковой кислоте. Что же касается другого названия ― «флюор», то созвучие его с «фтором» чисто случайное. Это название дал Г. Дэви, который не согласился с предложением Ампера. Причем, не от элемента происходит название минерала, а как раз наоборот. Флюорит (от латинского fluere ― течь) снижает температуру плавления металлургических шлаков, облегчая этим выплавку металлов. По-русски его называли «плавень», «плавик», что в точности соответствует латинскому «флюорит». Понятно, что и кислота, полученная из «плавика», была названа «плавиковой».[16]
Семёновская идея о разветвлениях через возбужденные частицы была надолго оставлена. Однако мы, неожиданно для нас самих, подтвердили эту идею в реакции фторирования водорода. Начав изучать ее, мы обнаружили (это было сделано Г. А. Капраловой) нечто необычное, что нельзя было объяснить ни с позиций бимолекулярной реакции, ни с точки зрения неразветвленных цепей (например, в общеизвестном взаимодействии водорода с хлором). Если фтор подавать в струю водорода при малых давлениях, реакция идет через ряд ярких вспышек, разделенных между собой периодами отсутствия наблюдаемого взаимодействия. Таким образом, здесь есть нижнее предельное давление фтора, выше которого реакция идет как вспышка, а ниже ― практически отсутствует. Затем был обнаружен и верхний предел: в статических условиях при определенных давлениях фтор и водород не реагировали, а при откачивании ― реакция шла со вспышкой. Но ведь это же типичные характеристики разветвленно-цепного процесса! Как же тогда происходит разветвление? Я вспомнил, что в реакции водородного радикала с фтором выделяется много энергии, и мне пришло в голову, что возбужденная молекула HF может каким-то образом обеспечивать распад еще одной молекулы фтора. Вот и механизм разветвления! Оказалось, что, увы, я «изобрел велосипед». Когда я рассказал об этой идее Н. Н., он немедленно показал мне страницы своей книжки 1934 года, где такой механизм предлагался для реакции водорода с хлором.[10]
В холодильниках часто используются для охлаждения производные метана и этана — фреоны. В справочнике «Свойства органических соединений» (Л.: Химия, 1984) на с. 230 приведены название и формула одного из них: дифтордихлорметан, CCl2F2, причём в названии порядок атомов галогенов не такой, как в формуле. Как вы думаете, почему?[17]
Далее Бородин стал работать над фтористыми соединениями. К его заслугам в этой области следует отнести то, что он первым в 1862 году смог получить фторорганическое соединение (фтористый бензоил) лабораторным способом и исследовать его свойства. Как оказалось, по своим свойствам это вещество полностью аналогично хлористому производному. В итоге было доказано, что в сложных углеродистых соединениях фтор представляет собой аналог других галогенов (хлора, брома и йода). Кроме этого, Бородин разработал метод получения фторпроизводных карбоновых кислот.[18]
— Сергей Болушевский, Антон Милютин, «7 научных прорывов России...», 2021
Фтор в мемуарах, письмах и дневниковой прозе[править]
Вчера был в Лаборатории. Холод ― в некоторых комнатах надо сидеть в шубах. Определение времени по F (фтору) у Даниловой поставлено недостаточно глубоко, ― а между тем открыт первый скелетHomo Neandertal. <...>
Данилова совсем не на месте ― очень важно выяснить по F (фтору) время (происхождения) четверт<ичного> чел<овека>. Но надо поставить серьезно.[19]
Мы оказались у края лавового потока, ползущего среди заснеженных оврагов. Отсюда открывалась широкая панорама. На востоке, за серой плоской тундрой, стояла белая гряда горного хребта Кумроч, а на севере мраморной глыбой громоздился вулкан Шивелуч.
У его подножия расстилалось покрывало вулканических отложений, фестонами врезавшееся в рыжеватую щетину леса. Когда мы подошли к глыбам лавы, стало слышно своеобразное звучание потока: вначале как бы говор ручья, струящегося по камням, затем — шелест, стук, скрипение, и наконец появилось ощущение, что ты оказался рядом с огромной гремучей змеей, трущейся чешуей о камни. Но вот по склону скатилась глыба, и открылось желтое пятно раскаленной лавы. А рядом лежит снег, на него надвигается черный осыпающийся откос, как будто толкаемый невидимым грейдером... Дыхание затруднено как высотою, так и недостатком кислорода и избытком фтора, хлора и серных окислов. Как было бы жутко здесь, не будь перед нами сверкающей огненной горы, осыпающейся огнем во тьме ночи и влекущей вперед. Усталость исчезает, как бы сгорает в праздничном огне...[20]
Фтор в беллетристике и художественной прозе[править]
Видимо, огненное дыхание синей звезды согнало прочь покров легких газов, длинным, слабо сиявшим хвостом тянувшийся за планетой по ее теневой стороне. Разрушительные испарения фтора, яд окиси углерода, мертвая плотность инертных газов ― в этой атмосфере ничто земное не просуществовало бы и секунды. Из недр планеты выпирали острые пики, рёбра, отвесные иззубренные стены красных, как свежие раны, черных, как бездны, каменных масс. На обдутых бешеными вихрями плоскогорьях из вулканических лав виднелись трещины и провалы, источавшие раскаленную магму и казавшиеся жилами кровавого огня.[2]
Всё, что связано со смогом в Лос-Анджелесе, вам, жителю Садового кольца, кажется преувеличением. Газеты каждый вечер сообщают процент вредных газов, углерода, фтора в воздухе, но вы, урбанист, не чувствуете в воздухе Лос-Анджелеса ничего особенного, вы даже с некоторой странной гордостью заявляете: у нас, ха-ха, ничуть не чище! Однако дело тут даже не в процентах фтора, а в том, что этих процентов на фривэях Лос-Анджелеса могло совсем не быть. Американцы говорят, что в стране давно уже изобретены паровые и электрические двигатели, не загрязняющие воздух, но автомобильные гиганты в стачке с нефтяными концернами закупают все подобные изобретения и проекты, кладут их в сейфы и держат под секретом. Значит, ради прибылей и весьма сомнительных политико-экономических расчётов пренебрегают здоровьем людей ― да, вот это уже настоящий тоталитаризм![21]
Первые беседы ведутся не о скорости света, но о скорости продвижения по службе, не об объеме атомных ядер, но об объеме служебных полномочий. А из чего состоят Неземляне, из силикатов, йодидов, хлоридов или аминокислот, и чем они дышат, кислородом, а может, фтором, и как они движутся, передом или задом, — все это ничуть не влияет на параметры их бюрократии; взаимопонимание же зависит исключительно от дипломатического обмена, а не химического!
Эдвард: 35 литров воды, 20 килограмм углерода, 4 литра аммиака, 1,5 килограмма оксида кальция, 800 грамм фосфора, 250 грамм соли, селитры — 100 грамм, 80 грамм серы, 7,5 грамм фтора, 5 граммов железа и 3 грамма кремния. Плюс ещё 15 элементов. <…> Из этого состоит тело среднего взрослого человека. <…> Между прочим, все эти компоненты может купить даже ребёнок на свои карманные деньги. Люди стоят дёшево.
― Ну да, про все на свете.
― А про фтор, например, написано? ― задала я провокационный вопрос.
― Это который в зубной пасте? Конечно, написано.
― И что же именно написано?
― Сейчас, я наизусть не помню. Мой мальчик открыл книжку на нужной странице и прочитал мне вслух, что фтор ― химическое соединение <sic!>, которое может находиться в газах, в частности в воздухе, в некоторых породах ― фосфоритах и апатитах, а также в вулканических породах и в термальных водах. И добавил уже известные мне сведения о благотворном воздействии этого химического соединения на состояние зубов. Так что мне оставалось только решить, куда слать запрос в первую очередь ― в город Апатиты, расположенный в Мурманской области, поселок Фосфорит или на Камчатку, где нет недостатка нив вулканических породах, ни в термальных водах. Обдумыванием этого я и занялась по дороге в морг. <...>
Началась заупокойная служба; с опозданием примчался Горчаков и, запыхавшись, затормозил около меня. Увидев стоящего с другой стороны от меня доктора, Горчаков пихнул меня в бок и вопросительно поднял брови.
― Это стоматолог из поликлиники, ― прошептала я ему. ― Они со Струминым вместе учились.
― Ну надо же, как тесен мир! ― поразился Лешка. ― Это он тебя про фтор научил?
― Ну![22]
взгляд цветка проницающий недра
триумф моментальной ветхой вещи старички с их утлыми собачками
фтор фосфор но все-таки аргон
сапожный отпечаток бога
самородок надежды в пемзе...[8]
— Алексей Цветков, «219» (из сборника «Письма на волю»), 1976
Значит, и ты повторник. Твой воздух едок, как фтор,
и одинок, словно в Дрездене, в сорок третьем году,
инженер-еврей.
Ключик к хорошей прозе едва ли не в том,
чтобы она была не меньше насыщена, чем хорей...[9]
↑ 12И. А. Леенсон. «Химия пламени». — М.: «Химия и жизнь», № 2, 2011 г.
↑А. Г. Бетехтин, «Курс минералогии». — М.: Государственное издательство геологической литературы, 1951 год
↑ 123Н. Л. Глинка. Общая химия: Учебное пособие для вузов (под. ред. В. А. Рабиновича, издание 16-е, исправленное и дополненное). ― Л.: Химия, 1973 г. ― 720 стр.
↑В. В. Станцо. «Институт стабильных изотопов». — М.: «Химия и жизнь», № 11, 1968 г.
