Н.С. Николаев, С.Н. Суворова, Е.И. Гурович, И. Пека, Е.К. Корчеманя - Аналитическая химия Фтора (1110094), страница 2
Текст из файла (страница 2)
На долю последней приходится 15 — 20о(о от общего количества публикаций. Таблица 1 Содержание фтора в гидросфере Содержа. ннс Фтора, Литература мг(л Содержа. нне Фторв, Лнтсрвт мг(л Сбъсит Сбъсит инеральные водьь Чехославакии Югославии 1,0 — 23,0 2,1 — 2,7 1,24— 11, 24 до 23,0 [217,340] Морская вода у берегов Гренландии Карское море Северное море Баренцево море Тихий океан Источники и грунтовые воды Реки Глава 7 14',844! [45,844] [45,844)] [45,844] [45, 844] 0,64 0,71 0,86 1,00 1,0 — 1,4 [340! Испании СССР Группа," минеральных вод Джермук (Армения) Боржоми (Груэия) [221! 1,8 — 1,9 0 — 7,50 [655,862) 0 — 0,44 [43,59] 3,5 Таблица 2 Содержание фтора а растениях Содержании фтора, мг(кг Содержи.
н>.в Фтора мг(кг Лнтсрнтурн Л и те рнт урн Сбъент Объект ] 0,2— 1910,0 [5691 (106,0 [370) Хвойные деревья Зерновые* Технические куль'туры [598] Овощи бобы [598] 0,06— 0,15 0,8 — 25,0 1,0 — 5,2 0,02-- 1400,0 ~(132, О (2,5 (2,0 (0,46 чайный лист кофе (бобы) какао (бобы) табак [606] [6061 [618] капуста картофель Фруктовые деревья Лиственные дере- вья [370] (266, 0 10 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ И ХИМИКО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ФТОРА И ЕГО СОЕДИНЕНИЙ НАХОЖДЕНИЕ ФТОРА В НРИРОДЕ Среднее содержание фтора в почвах СССР, по данным Виноградова и Даниловой [47], составляет 30 — 320 г(г. Содержание фтора в литоофере колеблется в ятределах 100 — 1500 г!г [792); по другим данным [705) — 800 г[г, В природе фтора больше, чем хлора, и намного больше, чем, например, меди и свинца [254, 265).
Основная масса фтора находится в рассеянном состоянии в различных горных породах. Фтор содержится также в почвах, в воде, растениях, в живых организмах, шлаках и флюсах. В состав вулканических газов всегда входит фтористый водород, который попадает в почву вместе с атмосферными осадками. Известно свыше 100 минералов, содержащих фтор [460) (см. приложение !). В природе встречаются минералы, отвечающие химическим соединениям фторидов: например, флюорит, илн плавиковый шпа", содержит 48,7% Р, криолит — 54,3о(э Г. Из бедных фтором минералов наиболее важен фторапатит, содержащий 3— 4% Р, так как его запасы очень велики.
В каменнных метеоритах содержится 0,0036% Р; в металлических метеоритах он не найден [461, 462], В атмосфере находятся незначительные количества фтора. Однако в промышленных районах (особенно в районах производства алюминия) содержание фтора сильно повышается. Магматические газы состоят примерно на 95о(о из водяных паров [528], которые могут содержать незначительное количество фтора. Фумароловые осадки, например, содержат 0,01— 0,06 вес.
% Р [79, 146, 308, 332, 555), Содержание фтора в гидросфере, растениях и живых организмах приведено в табл. ! — 3. * Фтор содержится игбнрятсльно в листьям, стеблях и особенно в «лунях. Содсржниие Фторн в рнстснвях жвг снт от содср» линя его в понял». Таблица 3 Сырьем для производства фторпстых соединений служит плавпковый шпат, запасы которого ограничены, поэтому в перспективе в качестве геологических запасов фтора могут быть использованы суперфосфаты, прп переработке которых выделяетс51 5[ге. Данные о запаса~ н добыче плавикового шпата в 1960 —- !963 гг, !185, !86] приведены в табл.
4. Содержание фтора в живых организмах !Сапера анел фтора. Л~ тора. тес. е„т! ра !и!О ! Солержанне фтора вес % !о-.! Лнтера- т ра Сбыкт Сбкект , 39 — 220 [ИΠ— 63д 22.-45 43 †1! [541[ [5411 !5411 [4,591 ,,3 1 — !2.0 [49! 1,! — 2, 1, [34н! 48 — 210 ' [4591 ! 12- 8! (459! , !40 — 830 [541! Таблица 4 Пт!щы Морские ппщы ,'Пресноводные рыбы Беспазвоночнвге Г!озвоночные Человек Животные Морские животные !з!лекопг!тающие) Добыча Запасы 176!1 1960 г.
[ Щб! г ~ !969 г. ) !963 г Государе!ко 208,4 1,!! .4 61,0 186,9 68,0 187,8 20 О!и! 10 !'О!! 3 000 3 000 2 ООО 2 ООО зубы акулы сотержат озс — !сао !о- сес 16 р. 70,8 09,1 102 7 151,9 !29,0 9 199,6 206,0 ! 200,0 150,4 124,0 О*,ь 124 „! 98,6 86,9 1! г 200 ' Запаск! пппппкового шпата в Мексаке и !!спвннн состанлшст 6000 н .!ООО тыс п!, сотгвстственво. При учете пород, более бедных плавиковым шпатом, указанные запасы могут быть значительно увеличены. Так, например, мировые запасы плавикового шпата, содержащего до 35егго СаГО, составляют 68 млн. т, криолита -1 млн. т и фторфосфатов 29 млрд.
т. О запасах гренландского криолита см. работу 17821. Советский Союз располагает огромными запасами фосфоритных руд с различным содержанием фтора [31. СВОЙСТВА ФТОРА Подгруппа галогенов в периодической системс элементов занимает место, соседнее с группой благородных газов. Положение фтора, первого представителя галогенов, характеризует его в свободном состоянии как наиболее реакциовноспособный элемент, вытесняющий другие галогены из их соединений, а также кислород из большинства окислов, солей и кислот.
Таким образом, во всех своих соединениях фтор является акцептором валентных электронов, и поэтому при взаимодействии его с элементами, в том числе и с кислородом, образуются фториды. Фтор чрезвычайно агрессивен по отношению к органическим и водородсодержащим соединениям. Первые горят и взрывают, 13 е а овфо Рнс. 2. Круг,!ворот фтора в природе Геохимии фтора посвящены многочисленные статьи и монографии 140, 41, 43, 44, 46, 48, 49, 242, 260, 261, 264, 452, 6!О, 627, 645, 6531. Основные идеи в этой области принадлежат А. П. Виноградову. Круговоро! фтора в природе показан на рис.
2 ! 550) . США Канада Англия Франция Италия ФРГ . Япония Запасы и добыча плавикового шпата (в тыс. гн) вторые (вода, кислоты) бурно реагируют с образованием фтористого водорода. По этим признакам фтор является наиболее химически активным элементом. Он образует соединения со всеми элементами периодической системы, даже с инертнымн газами (ХеРт, ХеР4, ХеРа КгР4) 1846). Образование галоидных соединений определяется электронной структурой атомов галогенов: Элеиент 2 !л тл ур Зл Зр ЗГ ел 4р 4Л Зя ар ЗВ ал ар Г С! Вг 3 А! 2 2 5 2 2 6 2 5 2 2 6 2 6 2 2 6 2 6 2 2 6 2 6 ч 17 35 53 85 10 10 10 2 5 2 6 10 2 5 2 6 10 2 6 10 2 5 Галогены воспроизводят электронные оболочки благородных газов путем привлечения одного электрона от какого-либо другого атома с образованием соответствующего иона. Например, фтор в соединениях воспроизводит электронную конфигурацию неона ([зт2аарв); при этом атом, вступающий в реакцию с гало- геном, превращается в катион.
Система из семи периферических электронов атомов галогеиов (зар„тр„'р,') обеспечивает возможность образования электронного октета. В этом случае два атома, взаимно обменивающиеся электронами, образуют систему, воспроизводящую простую ковалентную связь. Примерами такой связи могут служить молекулы самих двухатомных гало- генов межгалоидных соединений, в том числе галоидофторидов и галоидоводородов. Физические свойства галогенов приведены в табл.
5. Термодинамические величины галогенов приведены в табл.б. Как видно из таблицы, высокая реакционная способность фтора и прочность соединений фтора могут быть объяснены его малым ионным радиусом, высокой электроотрицательиостью и наименьшими значениями термодинамических величин по сравнению с другими галогенамн.
Изотопы фтора приведены в табл. 7. Свободный фтор — почти бесцветный газ с резким раздражающим слизистые оболочки запахом. Реакция фторирования протекает по цепному механизму с выделением большого количества тепла и сопровождается воспламенением и даже взрывом (846! Конечные продукты фторирования достаточно устойчивы и инертны к фтору [204, 7681. Свойства атома фтора обусловливают возможность образования большого числа высших фторидов металлов.
Одни метал- 14 Таблица 5 Физические свойства галогенов с! Литература Фнинееекие сиаястиа 2,20 1,33 [8041 [804! 1,96 1г14 1,81 0,99 1„33 0„71 Ионный радиус, А . Радиус элемента. А Межатомные расстояния в молекуле, А . Энергия днссоцнацнн, ккал Теплота образования, кклл Электронное сродство, ккол 0'К 298'К Эпектроотрнцательность, Х (по сравнению с Х водорода, равной 2,2), Стандартный потенциал, в Т. п.з., 'С Т. кнп., 'С .
1,418 37,7 18,9 2,6 66 36,1 25,5 2, 284 46,1 26,7 [8041 [7861 [6931 58,2 29,1 [3231 [3861 70,6 72,1 77,а 79,0 83,3 84,8 79,5="0,1 81,0 [4211 [3601 3,0 +1,065 — 7.3 58,7 2,7 +0,535 113,5 184,85 3,2 +1,356 — 101,6 — 34,6 4,0 +2,9 — 218,0 †1,99 Таблица 6 Термодинамические величины галогенов прн 298'К сюе д энергия ьп, ккал Энтропии 3 икал град-' Энтгльпия лмч ккал Литературе Гилоген [6791 [7601 [760! лы реагируют со фтором при комнатной температуре, другие требуют нагревания.
Устойчивость %, Сп, Ре, Мд и А1 ко фтору связана с образованием прочной зашитной пленки фторида на металлической поверхности. Мягкое железо и нелегированные стали устойчивы к сухому фтору до температуры — 400' С. 15 Г Ге С! С), Вг Вге (г) Вга (ж) 3 зе (г) зе (ж) 18,9 0,0 29,1 0,0 26,7 7,3 0,0 25 5 14,9 0,0 14,8 0,0 25,4 0,0 19,7 0,7 0,0 16,8 4,6 О,о 48,4 39,5 53,9 41,8 58,6 36,4 43,2 62,3 27,8 Таблица 8 Таблица 7 Изотопы фторва Энергии нза !" инни, Характер излучении Персид по- лураспада о и! Фторид Фторид Изотоп реакции получении Фторнд 177,7 141,0 132,8 121,6 216,6 138,0 150,8 157,3 155,4 156,0 171,4 181,5 181,4 176,1 Т 2Га СгГ МпГз Гегз Согз Гдгз Мйгз СаГз Зггз ВеГ, Хпгз и)гз Зсгз 123,8 120,0 101,6 97,7 91,2 178,2 216,4 ,Ры 1дГ НаГ КГ КЬГ СзГ кцгз е) егз 1,749 66 сек Рза В+ (97а/>) ! электронный захват (Зой) 0,649 з Ргз Рзо Таблица 9 7,04 ((<1%) 5 41 (99%) В;т 12 сок 5 сек Фторид лн ли.
Фторид Еторид Зга ЗГ 173,8 288,5 102,5 счгз РГз РГз ;9,4 164,9 270,1 222 0 386,0 НР вгз сг, 8!Га сп8,3 а ВгГз ! На+Ге = 2НГ(„1+ 128,4 ккол; С + 2 Г, = СГ, + 231 ккал; 8! + 2 Гз = еМГа -1- 370 ккол. р дна т итс ч сна и' Ве((Ч, Не'); Х(Н, Втз) М(а,л); 0(с(,л); 0(р, т); о(м,с"); г(т,2 ) Ве(Н Н ) С(0 В а))Н((Ч В ), 0(сс, рл); 0(р, и); 0(21, и); 0(Х, С'з); 0(Т, и); О(Нез, р); Г(л, 2л); Г(с(, Т); Р(т, л); Р(р, рл); Не(жа); На(т,а,л) Стабильный Г(б, р); Г(л, т); Ыл(л, а) г(т, р) 'Спризочиин химины т. !. М, — Л, Гос химиад т, 2888, стр.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
