Ftor kimyəvi elementdir (simvol F, atom nömrəsi 9), halogenlər qrupuna aid qeyri-metal. Ən aktiv və elektronegativ maddədir. Normal temperatur və təzyiqdə flüor molekulu F2 formuluna malik açıq sarı zəhərli qazdır. Digər halidlər kimi, molekulyar flüor da çox təhlükəlidir və dəri ilə təmasda ciddi kimyəvi yanıqlara səbəb olur.
İstifadə edin
Flüor və onun birləşmələri, o cümlədən əczaçılıq, aqrokimyəvi maddələr, yanacaq və sürtkü yağları və tekstil istehsalı üçün geniş istifadə olunur. Hidrofluor turşusu şüşəni aşındırmaq üçün, flüor plazması isə yarımkeçiricilər və digər materialların istehsalı üçün istifadə olunur. Diş pastası və içməli suda F ionlarının aşağı konsentrasiyası diş kariesinin qarşısını almağa kömək edə bilər, bəzi insektisidlərdə isə daha yüksək konsentrasiyalar olur. Bir çox ümumi anestezik hidrofluorokarbon törəmələridir. 18F izotopu tibbi tədqiqatlar üçün pozitron mənbəyidir.pozitron emissiya tomoqrafiyası və uran heksaflorid uran izotoplarını ayırmaq və nüvə elektrik stansiyaları üçün zənginləşdirilmiş uran istehsal etmək üçün istifadə olunur.
Kəşf tarixçəsi
Tərkibində flüor birləşmələri olan minerallar bu kimyəvi elementin təcrid olunmasından çox illər əvvəl məlum idi. Məsələn, kalsium flüoriddən ibarət mineral flüorspat (və ya flüorit) 1530-cu ildə George Agricola tərəfindən təsvir edilmişdir. O, bunun metalın və ya filizin ərimə nöqtəsini aşağı salmağa kömək edən və istədiyiniz metalın təmizlənməsinə kömək edən bir maddə kimi istifadə edilə biləcəyini qeyd etdi. Buna görə də flüor Latın adını fluere (“axmaq”) sözündən almışdır.
1670-ci ildə şüşə üfürən Heinrich Schwanhard, şüşənin turşu ilə işlənmiş kalsium flüoridin (flüorşpatın) təsiri ilə həkk olunduğunu kəşf etdi. Carl Scheele və Humphry Davy, Joseph-Louis Gay-Lussac, Antoine Lavoisier, Louis Thénard da daxil olmaqla bir çox sonrakı tədqiqatçılar CaF-ni konsentratlaşdırılmış sulfat turşusu ilə müalicə etməklə asanlıqla əldə edilən hidrofluorik turşu (HF) ilə sınaqdan keçirdilər.
Sonunda məlum oldu ki, HF-nin tərkibində əvvəllər naməlum element var. Lakin həddindən artıq reaktivliyinə görə bu maddəni uzun illər təcrid etmək mümkün olmayıb. Onu birləşmələrdən ayırmaq təkcə çətin deyil, həm də onların digər komponentləri ilə dərhal reaksiya verir. Elementar flüorun hidrofluorik turşudan təcrid edilməsi son dərəcə təhlükəlidir və ilk cəhdlər bir neçə alimin gözlərini kor etdi və öldürdü. Bu insanlar “şəhidlər” kimi tanındılarflüor."
Kəşf və istehsal
Nəhayət, 1886-cı ildə fransız kimyaçısı Henri Moissan ərimiş kalium flüoridləri və hidrofluor turşusu qarışığının elektrolizi yolu ilə flüoru təcrid etməyi bacardı. Bunun üçün o, 1906-cı ildə kimya üzrə Nobel mükafatına layiq görülüb. Onun elektrolitik yanaşması bu kimyəvi elementin sənaye istehsalı üçün bu gün də istifadə olunmağa davam edir.
Ftorun ilk genişmiqyaslı istehsalı İkinci Dünya Müharibəsi zamanı başladı. Manhetten layihəsinin bir hissəsi olaraq atom bombasının yaradılması mərhələlərindən biri üçün tələb olundu. Flüor uran heksafluoridi (UF6) istehsal etmək üçün istifadə edilmişdir, bu da öz növbəsində iki 235U vəizotoplarını bir-birindən ayırmaq üçün istifadə edilmişdir. 238U. Bu gün nüvə enerjisi üçün zənginləşdirilmiş uran istehsal etmək üçün qaz halında olan UF6 lazımdır.
Ftorun ən mühüm xassələri
Dövri cədvəldə element halogen adlanan 17-ci qrupun (əvvəllər 7A qrupu) yuxarısındadır. Digər halogenlərə xlor, brom, yod və astatin daxildir. Bundan əlavə, F oksigen və neon arasındakı ikinci dövrdədir.
Saf flüor hər litr həcmdə 20 nl konsentrasiyada aşkar edilən xarakterik kəskin qoxuya malik aşındırıcı qazdır (kimyəvi formula F2). Bütün elementlərin ən reaktivi və elektronegativi olduğu üçün onların əksəriyyəti ilə asanlıqla birləşmələr əmələ gətirir. Flüor elementar formada mövcud ola bilməyəcək qədər reaktivdir və buna malikdirsilisium da daxil olmaqla əksər materiallara yaxınlığı, onu şüşə qablarda hazırlamaq və saxlamaq mümkün deyil. Rütubətli havada su ilə reaksiyaya girərək eyni dərəcədə təhlükəli hidrofluor turşusu əmələ gətirir.
Fluor, hidrogenlə qarşılıqlı təsir edərək, hətta aşağı temperaturda və qaranlıqda partlayır. Hidrofluorik turşu və oksigen qazı əmələ gətirmək üçün su ilə şiddətli reaksiya verir. Müxtəlif materiallar, o cümlədən incə səpələnmiş metallar və şüşələr, qaz halında olan flüor jetində parlaq alovla yanır. Bundan əlavə, bu kimyəvi element kripton, ksenon və radon nəcib qazlarla birləşmələr əmələ gətirir. Bununla belə, azot və oksigenlə birbaşa reaksiya vermir.
Flüorun həddindən artıq aktivliyinə baxmayaraq, onun təhlükəsiz işlənməsi və daşınması üsulları artıq mövcud olmuşdur. Element polad və ya monel (nikellə zəngin xəlitəli) qablarda saxlanıla bilər, çünki bu materialların səthində sonrakı reaksiyaların qarşısını alan ftoridlər əmələ gəlir.
Ftoridlər flüorun bəzi müsbət yüklü elementlərlə birlikdə mənfi yüklü ion (F-) kimi mövcud olduğu maddələrdir. Metallarla flüor birləşmələri ən sabit duzlar sırasındadır. Suda həll olunduqda ionlara bölünürlər. Flüorun digər formaları komplekslərdir, məsələn, [FeF4]- və H2F+.
İzotoplar
Bu halogenin 14F ilə 31F arasında dəyişən çoxlu izotopları var. Lakin flüorun izotop tərkibinə onlardan yalnız biri daxildir,19F, tərkibində 10 neytron var, çünki sabit olan yeganə neytrondur. 18F radioaktiv izotopu qiymətli pozitron mənbəyidir.
Bioloji təsir
Orqanizmdəki flüor əsasən sümüklərdə və dişlərdə ionlar şəklində olur. Milyonda bir hissədən az konsentrasiyada içməli suyun flüorlaşdırılması kariyes hallarını əhəmiyyətli dərəcədə azaldır - ABŞ Milli Elmlər Akademiyasının Milli Tədqiqat Şurasının məlumatına görə. Digər tərəfdən, flüorun həddindən artıq yığılması xallı dişlərdə özünü göstərən fluoroza səbəb ola bilər. Bu təsir adətən içməli suda bu kimyəvi elementin miqdarının 10 ppm konsentrasiyanı keçdiyi ərazilərdə müşahidə olunur.
Elementar flüor və flüor duzları zəhərlidir və çox ehtiyatla işlənməlidir. Dəri və ya gözlərlə təmasdan ehtiyatla çəkinmək lazımdır. Dəri ilə reaksiya nəticəsində toxumalara sürətlə nüfuz edən və sümüklərdəki kalsiumla reaksiyaya girərək onları daimi zədələyən hidrofluor turşusu əmələ gəlir.
Ətraf mühit üçün flüor
Flüorit mineralının illik dünya istehsalı təqribən 4 milyon ton, kəşf edilmiş yataqların ümumi gücü isə 120 milyon ton civarındadır. Bu mineralın əsas hasilat sahələri Meksika, Çin və Qərbi Avropadır.
Ftor təbii olaraq yer qabığında olur, burada qayalarda, kömürdə və gildə tapıla bilər. Flüoridlər torpaqların külək eroziyası ilə havaya buraxılır. Flüor yer qabığında ən çox yayılmış 13-cü kimyəvi elementdir - onun tərkibi950 ppm-ə bərabərdir. Torpaqlarda onun orta konsentrasiyası təxminən 330 ppm-dir. Hidrogen ftorid sənaye yanma prosesləri nəticəsində havaya buraxıla bilər. Havada olan flüoridlər yerə və ya suya düşür. Flüor çox kiçik hissəciklərlə bağlandıqda, uzun müddət havada qala bilər.
Atmosferdə bu kimyəvi elementin 0,6 milyardda biri duz dumanı və üzvi xlor birləşmələri şəklində mövcuddur. Şəhər yerlərində konsentrasiya milyardda 50 hissəyə çatır.
Əlaqələr
Ftor geniş çeşiddə üzvi və qeyri-üzvi birləşmələr əmələ gətirən kimyəvi elementdir. Kimyaçılar onunla hidrogen atomlarını əvəz edə və bununla da bir çox yeni maddələr yarada bilərlər. Yüksək reaktiv halogen nəcib qazlarla birləşmələr əmələ gətirir. 1962-ci ildə Neil Bartlett ksenon heksafluoroplatinatı (XePtF6) sintez etdi. Kripton və radon ftoridləri də əldə edilmişdir. Digər birləşmə arqon flüorohidriddir, o, yalnız son dərəcə aşağı temperaturda sabitdir.
Sənaye proqramları
Atom və molekulyar vəziyyətində flüor yarımkeçiricilər, düz panelli displeylər və mikroelektromexaniki sistemlərin istehsalında plazma aşındırma üçün istifadə olunur. Hidrofluor turşusu lampalarda və digər məhsullarda şüşə oxlamaq üçün istifadə olunur.
Bəzi birləşmələri ilə yanaşı, flüor əczaçılıq, aqrokimyəvi maddələr, yanacaq və sürtkü materiallarının istehsalında mühüm komponentdir.materiallar və tekstil. Kimyəvi element, öz növbəsində, kondisioner və soyuducu sistemlərdə geniş istifadə olunan halogenləşdirilmiş alkanlar (halonlar) istehsal etmək üçün lazımdır. Sonralar, xloroflorokarbonların bu cür istifadəsi qadağan edildi, çünki onlar atmosferin yuxarı qatında ozon təbəqəsinin məhvinə kömək edir.
Kükürd heksaflorid son dərəcə təsirsiz, toksik olmayan, istixana qazı kimi təsnif edilən qazdır. Flüor olmadan Teflon kimi aşağı sürtünməli plastiklərin istehsalı mümkün deyil. Bir çox anesteziklər (məsələn, sevofluran, desfluran və izofluran) CFC törəmələridir. Natrium heksafluoroalüminat (kriyolit) alüminium elektrolizində istifadə olunur.
Fluorid birləşmələri, o cümlədən NaF, diş pastalarında diş çürüməsinin qarşısını almaq üçün istifadə olunur. Bu maddələr suyun flüorlaşdırılmasını təmin etmək üçün bələdiyyə su təchizatına əlavə edilir, lakin insan sağlamlığına təsirinə görə bu təcrübə mübahisəli hesab olunur. Daha yüksək konsentrasiyalarda NaF insektisid kimi, xüsusilə tarakanlara qarşı mübarizə üçün istifadə olunur.
Əvvəllər ftoridlərdən metalların və filizlərin ərimə temperaturunu aşağı salmaq və onların axıcılığını artırmaq üçün istifadə olunurdu. Flüor, izotoplarını ayırmaq üçün istifadə olunan uran heksafluoridin istehsalında vacib bir komponentdir. 18F, yarımparçalanma müddəti 110 dəqiqə olan radioaktiv izotop, pozitronlar buraxır və tez-tez tibbi pozitron emissiya tomoqrafiyasında istifadə olunur.
Ftorun fiziki xassələri
Əsas xüsusiyyətləraşağıdakı kimi kimyəvi element:
- Atom kütləsi 18,9984032 q/mol.
- Elektron konfiqurasiya 1s22s22p5.
- Oksidləşmə vəziyyəti -1.
- Sıxlıq 1,7 q/L.
- Ərimə nöqtəsi 53,53 K.
- Qaynama nöqtəsi 85.03 K.
- İstilik tutumu 31,34 J/(K mol).
