Алина Шоричева - От водорода до мейтнерия: неорганика на ладони. Книга первая: металлы и неметаллы главных подгрупп таблицы Менделеева

Ой, еще про одно известное применение пероксида водорода не сказали. Многие женщины знают, что он входит в состав красок для волос в качестве осветляющего пигмент волос компонента.

Следующим на повестке дня станет химический элемент, который по праву заслужил обращение «господин окислитель». Этот элемент, как многие, наверное, догадались, – фтор. Я заметила, что в большинстве учебников по химии фтору уделяется мало внимания, да и в заданиях ЕГЭ он находится в тени своих «собратьев» по группе – хлора, брома, йода. Попробую «реабилитировать» фтор, ведь каждый достоин внимания и заботы.

Месторасположение фтора в таблице Д. И. Менделеева – пересечение «2 период, VIIA группа» (как в морском бое). Фтор открывает собой группу галогенов – сильнейших окислителей.

В состав атома фтора входит ядро (в нем 9 протонов, 10 нейтронов) и 9 электронов, которые вращаются вокруг ядра, разместившись на двух уровнях.

До завершения внешнего энергетического уровня (до 8 электронов) фтору не хватает всего 1 электрона. Ему проще «принять» электрон от другого элемента и так завершить свой уровень, чем «отдавать» кому-то 7 своих электронов и затрачивать на это колоссальную энергию. Прибавьте к этому малый радиус атома – и вот она, окислительная природа фтора, элемента с самой высокой электроотрицательностью. Электроотрицательность, условно говоря, – способность элемента «перетягивать» на себя чужие электроны. Поэтому степень окисления фтора в соединениях равна -1.

Молекула фтора состоит из двух атомов, соединенных друг с другом ковалентной неполярной связью. При обычных условиях фтор – это газ зеленовато-желтого цвета с резким запахом. Тяжелее воздуха. Ядовит! При температурах ниже минус 188 градусов переходит в жидкое состояние. В виде жидкости неограниченно растворяется в жидких кислороде, озоне.

В соревнованиях по электроотрицательности среди элементов фтору присуждается кубок и безоговорочное первое место

Фтор по своей природе очень реакционноспособен. Реакции протекают с выделением большого количества тепла, вплоть до горения, взрыва.

Как всегда, для наглядности разделим реакции на группы:

1. Реакции с неметаллами

Фтор взаимодействует со всеминеметаллами за исключением гелия, неонаи аргона.

Причем часто в результате образуются продукты переменного химического состава, смесь веществ с разным «набором» атомов. Для удобства числовые индексы при элементах принимают за Х и У.

Даже криптон, ксенон и радон перед фтором не устояли. Они также взаимодействуют с ним

2. Реакции с металлами

Фтор вступает в реакции с большинством металлов. С щелочными и щелочно-земельными происходит воспламенение, причем на холоду, а с остальными – реакции при незначительном нагревании или при комнатной температуре. Даже сама платина «фторируется», но при высоких температурах.

3. Реакции со сложными веществами

Фторирование платины

Представляете, и стекло способно медленно разлагаться в атмосфере фтора! Реакция ускоряется в присутствии воды.

Обратите внимание: с оксидами неметаллов фтор может реагировать по одному из двух путей: либо замещать собой кислород в оксиде, либо присоединяться к некоторым оксидам

Получение фтора в промышленности?

Спрашивали? Отвечаем! Получают фтор электролизом расплава смеси KF-HF.

Хранят фтор в аппаратах из никеля, его сплавов, латуни, нержавеющей стали. Важно, чтобы металл или сплав реагировал с фтором с образованием пленки фторида металла, нерастворимой для остального фтора в аппарате.

Фтор очень токсичный газ. В малых концентрациях его запах напоминает запах хлора, иногда озона. На предприятиях обязательно контролируют предельно допустимую концентрацию фтора в воздухе.

Каким образом мастера на производстве делают надписи на стекле или наносят на него рисунки? В этом им помогает плавиковая кислота – «гроза» всех стекол. Как у нее это получается?

Плавиковая, или, химически говоря, фтористоводородная кислота с формулой HF, – одноосновная кислота, состоит из одного атома водорода и одного атома фтора. Водород и фтор соединены между собой ковалентной полярной связью, общая электронная пара смещена к атому фтора (мы помним, что фтор – «чемпион» по электроотрицательности среди всех элементов). При этом молекулы HF объединяются в димеры, образуя молекулярную кристаллическую решетку, каркас из молекул.

Название «плавиковая» появилось от плавикового шпата, фторида кальция – минерала, из которого получают фтороводород. При растворении фтороводорода в воде выделяется тепло. Плавиковая кислота – бесцветная жидкость с резким запахом, тяжелее воды, затвердевает при температуре ниже минус 75 градусов. Не горюча. Если в воду добавить небольшое количество плавиковой кислоты, то такая «вода» замерзнет при более низких температурах.

По степени диссоциации плавиковую кислоту можно отнести к слабым кислотам. Она реагирует с большинством металлов, кроме платины, палладияи золота. Свинецтакже не растворяется в плавиковой кислоте благодаря образующейся защитной пленке фторида свинца. Фториды щелочных металлов растворимы в воде, щелочно-земельных – малорастворимы.

Плавиковая кислота разъедает стекло и другие силикатные материалы (кварц, фарфор).

Мастера предварительно покрывают стекло парафином, а потом прорезают на парафине отверстия (контур) будущего рисунка. Эти отверстия обрабатывают плавиковой кислотой, остальное стекло под слоем парафина в безопасности (парафин устойчив к плавиковой кислоте). Логично, что хранят плавиковую кислоту в полиэтиленовой таре.