Вход

Углерод и его соединения

Реферат по химии
Дата добавления: 31 января 2007
Язык реферата: Русский
Word, rtf, 96 кб (архив zip, 17 кб)
Реферат можно скачать бесплатно
Скачать
Данная работа не подходит - план Б:
Создаете заказ
Выбираете исполнителя
Готовый результат
Исполнители предлагают свои условия
Автор работает
Заказать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу

Фтор

 

ФТОР (лат. Fluorum), F - химический элемент VII группы периодической системы Менделеева, относится к галогенам, ат омный н омер 9, ат омная масса 18,998403; при нормальных условиях (0 ° С; 0,1 М н/м 2 , или 1 кгс/см 2 ) - газ бледно-желтого цвета с резким запахом.

Природный ф тор состоит из одного стабильного изотопа 19 F. Искусственно получены пять радиоактивных изотопов: 16 F с периодом полураспада Т 1/2 < 1 сек, 17 F(Т 1/2 = 70 се к ), 18 F (Т 1/2 = 111 мин) , 20 F (Т 1/2 = 11,4 сек), 21 F(Т 1 / 2 = 5 сек).

Историческая справка.

Первое соединение фтора - флюорит (плавиковый шпат) Ca F 2 - описано в конце 15 века под на з ванием "фл ю ор" (от латинского fluo - теку , по свойству Са F 2 делать жидкотекучими вя з кие шлаки металлургических производств). В 1771 К. Шееле получил плавиковую кислоту. Свободный фтор выделил А. Муассан в 1886 электролизом жидкого безводного фтористого водорода, содер жащего примесь кислого фторида калия KHF 2 .

Химия фтора начала развиват ь ся с 1930-х годов, особенно быстро - в годы 2-й мировой войны 1939-45 и после нее в связи с потребностями атомной пром ышленности и ракетной техники. Название "фтор" (от греческого phthoros - разрушени е , гибель), предложе н ное А. Ампером в 1 810, употребляется только в русском языке; во мн огих странах принято название "фл ю ор".

Распространение в природе.

Среднее содержание фтора в земной коре 6,25 * 10 -2 % по массе; в кислых изверженных породах (гранитах) оно составляет 8 * 10 - 2 % , в основных - 3,7 * 10 -2 % , в ультраосновных - 10 -2 %. Фтор присутствует в вулканических газах и термальных водах. Важнейшие соединения фтора - флюорит , криолит и топаз. Всего известно 86 фторсодержащих минералов. Соединения фтора находятся такж е в апатитах, фосфоритах и других. Фтор - ва ж ный биогенный элемент. В истории Земли источником поступления фтора в биосферу были продукты извержения вулканов (газы и др.).

Физические и химические свойства.

Газообразный ФТОР имеет плотность 1,693 г/л (0 ° С и 0,1 Мн/ м 2 , или 1 кгс/см 2 ), жидкий - 1,5127 г/см 3 (при температуре кипения); t пл -219,61 °С; t кип -188,13 °С. Молекула фтора состоит из двух атомов (F 2 ); при 1000 °С 50% молекул диссоциирует, энергия диссоциации около 155±4 кдж/моль (37±1 ккал/моль). Фтор плохо растворим в жидком фтористом водороде; растворимость 2,5 * 10 -3 г в 100 г НF при -70 °С и 0,4 * 10 -3 г при -20 °С; в жидком виде неограниченно растворим в жидком кислороде и озоне. Конфигурация внешних электронов атома фтора 2s 2 5 . В соединениях проявляет степень окисления -1. Ковалентный радиус атома 0,72А, ионный радиус 1,33А. Сродство к электрону 3,62 эв, энергия ионизации (F ® F+) 17,418 эв. Высокими значениями сродства к электрону и энергии ионизации объясняется сильная электроотрицательность атома фтора, наибольшая среди всех других элементов. Высокая реакционная способность фтора обусловливает экзотермичность фторирования, которая, в свою очередь, определяется аномально малой величиной энергии диссоциации молекулы фтора и большими величинами энергии связей атома фтора с другими атомами. Прямое фторирование имеет цепной механизм и легко может перейти в горение и взрыв. Фтор реагирует се всеми элементами, кроме гелия, неона и аргона. С кислородом взаимодействует в тлеющем разряде, образуя при низких температурах фториды кислорода О 2 Р 3 , О 3 F 2 и др. Реакции фтора с другими галогенами экзотермичны, в результате образуются межгалогенные соединения. Хлор взаимодействует с фтором при нагревании до 200-250 ° С, давая монофтористый хлор С lF и трехфтористый хлор СlF 3 . Известен также СlF 3 , получаемый фторированием СlF 3 при высокой температуре и давлении 25 Мн/м 2 (250 кгс/см 2 ). Бром и иод воспламеняются в атмосфере фтора при обычной темп е ре, при этом могут быть получены BrF 3 , BrF 5 , IF 5 , IF 7 . Фтор непосредственно реалирует с криптоном , ксеноном и ра д оном, образуя соответс т вующие фториды ( например, Х eF 4 , Хе F 6 , К rF 2 ). Изв е стны такж е оксифторид и ксе н она .

В з аимодействие фтора с серой сопровождается выделением тепла и приводит к образованию многочисленных фторидов серы Селен и теллур образуют выс шие фториды SеF 6 и Те F 6 . Фтор с во д ородом реагируют с восплам е не н ием; при этом образуется фтористый водород. Фтор с азотом реагиру е т лишь в электрическом разряде. Древесный уголь при взаимодействии с фтором воспламен я ется при обычной температуре; граф и т реагирует с ним при сильном нагревании, при э том возможно образование твердого фтористого графита или газообразных перфторуглер одов CF 4 и C 2 F 6 . С бромом, к ремнием, фосфором, мышьяком фтор в з аимодействует на холоду , образуя соответствующие фториды.

Фтор эн е ргично соединяется с б ольши н ст в ом металлов; щ елочные и щелочно- земельные металлы воспламеняются в атмосфере фтора на холоду, Bi, Sn, Ti, Мо, W - при незначительном нагревании. Hg, Pb, U, V реагируют с фтором при комнатной температуре, Pt - при температуре тёмно-красного каления. При взаимодействии металлов с фтором образуются, как правило, высшие фториды, например UF 6 , MoF 6 , HgF 2 . Некоторые металлы (Fe, Сu, Al, Ni, Mg, Zn) реагируют с фтором с образованием защитной плёнки фторидов, препятствующей дальнейшей реакции.

При взаимодействии фтора с окислами металлов на холоду образуются фториды металлов и кислород; возможно также образование оксифторидов металлов (например, MoO 2 F 2 ). Окислы неметаллов либо присоединяют фтор, например SO 2 + F 2 = SO 2 F 2 , либо кислород в них замещается на фтор, например SiO 2 + 2F 2 = SiF 4 + О 2 . Стекло очень медленно реагирует с фтором; в присут с твии воды реакция идёт быстро. Вода взаимодействует с фтором: 2Н 2 О + 2F 2 = 4HF + О 2 ; при этом образуется также OF 2 и перекись водорода Н 2 О 2 . Окислы азота NO и NО 2 легко присоединяют фтор с образованием соответственно фтористого нит-розила FNO и фтористого нитрила FNО 2 . Окись углерода присоединяет фтор при нагревании с образованием фтористого карбонила: СО + F 2 = COF 2 .

Гидроокиси металлов реагируют с фтором, образуя фторид металла и кислород, например 2Ва ( ОН) 2 + 2F 2 = 2ВаF 2 + 2Н 2 О + О 2 . Водные растворы NaOH и КОН реагируют с фтором при О °С с образованием OF 2 .

Галогениды металлов или неметаллов взаимодействуют с фтором на холоду, причем фтор замешает все галогены.

Легко фторируются сульфиды, нитриды и карбиды. Гидриды металлов образуют с фтором на холоду фторид металла и HF; аммиак (в парах) - N 2 и HF. Фтор замещает водород в кислотах или металлы в их солях, например НNО 3 (или NaNO 3 ) + F 2 ® FNO 3 + HF (или NaF); в более жестких условиях фтор вытесняет кислород из этих соединений, образуя сульфурилфторид. Карбонаты щелочных и щелочноземельных металлов реагируют с фтором при обычной температуре; при этом получаются соответствующи й фторид, СО 2 и О 2 .

Фтор энергично реагирует с органическими веществами.

Получение.

Источником для производства фтора служит фтористый водород, получающийся в основном либо при действии серной кислоты H 2 SO 4 на флюорит CaF 2 , либо при переработке апатитов и фосфоритов. Производство фтора осуществляется электролизом расплава кислого фторида калия, который образуется при насыщении расплава KF * HF фтористым водородом до содержания 40-41% HF. Материалом для электролизера обычно служит сталь; электроды - угольный анод и стальной катод. Электролиз ведется при 95-100 °С и напряжении 9-11 в; выход фтора по току достигает 90-95%. Получающийся фтор содержит до 5% HF, который у д аля е тся вымораживанием с последующим погло щ ением фторидом натрия. Фтор хран я т в газообразном состоянии (под давлением) и в жидком виде (при охлаждении жидким азотом) в аппаратах из никеля и сплавов на его основе , из меди, алюминия и его сплавов, латуни нержавеющей стали.

Применение.

Газообразный фтор служит для фторирования UF 4 в UF 6 , применяемого для изотопов разделения урана, а также для получения трех-фтористого хлора СlF 3 (фторирующий агент), шестифтористой серы SF 6 (газообразный изолятор в электротехнической промышленности), фторидов металлов (например, W и V). Жидкий фтор - окислитель ракетных топлив.

Широкое применение получили многочисленные соединения фтора - фтористый водород, алюминия фторис), кремне-фториды, фторсульфоновая кислота (растворитель, катализатор, реагент для получения органических соединений, содержащих группу - SO 2 F), ВF 3 (катализатор), фторорганические соединения и др.

Техника безопасности.

Фтор токсичен, предельно допустимая концентрация его в воздухе примерно 2 * 10 -4 мг/л, а предельно допустимая концентрация при экспозиции не более 1 ч составляет 1,5 * 10 -3 мг/л.

Фтор в организме.

Фтор постоянно входит в состав животных и растительных тканей; микроэлементов. В виде неорганических соединений содержится главным образом в костях животных и человека - 100-300 мг/кг; особенно много фтора в зубах. Кости морских животных богаче фтором по сравнению с костями наземных. Поступает в организм животных и человека преимущественно с питьевой водой, оптимальное содержание фтора в которой 1-1,5 мг/л. При недостатке фтора у человека развивается кариес зубов, при повышенном поступлении - флюороз. Высокие концентрации ионов фтора опасны ввиду их способности к ингибированию ряда ферментативных реакций, а также к связыванию важных в биологическом отношении элементов (Р, Са, Мg и др.), нарушающему их баланс в организме. Органические производные фтора обнаружены только в некоторых растениях (например, в южноафриканском Dicha petalum cymosum). Основные из них - производные фторуксусной кислоты, токсичные как для других растений, так и для животных. Биологическая роль изучена недостаточно. Установлена связь обмена фтора с образованием костной ткани скелета и особенно зубов. Необходимость фтора для растений не доказана.

Отравления фтором возможны у работающих в химической промышленности, при синтезе фторосодержащих соединений и производстве фосфорных удобрений. Фтор раздражает дыхательные пути, вызывает ожоги кожи. При остром отравлении возникают раздражение слизистых оболочек гортани и бронхов, глаз, слюнотечение, носовые кровотечения; в тяжелых случаях - отек легких, поражение центр, нервной системы и др.; при хроническом - конъюнктивит, бронхит, пневмония, пневмо-склероз, флюороз. Характерно поражение кожи типа экземы. Первая помощь: промывание глаз водой, при ожогах кожи - орошение 70%-ным спиртом; при ингаляционном отравлении - вдыхание кислорода. Профилактика: соблюдение правил техники безопасности, ношение специальной одежды, регулярные медицинские осмотры, включение в пищевой рацион кальция, витаминов.

Препараты, содержащие фтор, применяют в медицинской практике в качестве противоопухолевых (5-фторурацил, фторафур, фтор-бензотэф), нейролептических (трифлу-перидол, или триседил, фторфеназин, трифтазин и др.), антидепрессивных (фторацизин), наркотическиз (фторотан) и других средств.


© Рефератбанк, 2002 - 2017