nekrasovI (1114433), страница 77
Текст из файла (страница 77)
Практического значения для получения НР этот прямой синтез не имеет, но, в принципе, он может быть использован для создания реактивной тяги. Промышленное получение фтористого водорода основано на взаимодействии СаРе с концентрированной Н,ЬОс по реакции: СаР, + НеЯО, = СаЯО, + 2НРу Процесс проводят в стальных печах прн 120 — 300'С. Части установки, служащие для поглощения НР, делаются из свинца." Фтористый водород (гидрофторид) представляет собой бесцветную, подвижную и легколетучую жидкость (т. кип.
+19,5'С), смешивающуюся с водой в любых соотношениях. Он обладает резким запахом, дымит на воздухе (вследствие образования с парами воды мелких капелек раствора) и сильно разъедает стенки дыхательных путей. Многие неорганические соединения хорошо растворимы в жидком НР, причем растворы являются, как правило, проводниками электрического тока.
"-м Химическая активность НР существенно зависит от отсутствия или наличия воды. Сухой фтористый водород не действует на большинство металлов. Не реагирует он и с окислами металлов. Однако если реакция с окислом начнется хотя бы в ничтожной степени, то дальше она некоторое время идет с самоускорением, так как в результате взаимодействия по схеме МО+ 2НР =МР, + Н,О количество воды увеличивается, гз Подобным же образом действует фтористый водород и на окислы некоторых металлоидов. Практически важно его взаимодействие с двуокисью кремния — $10г (песок, кварц), которая входит в состав стекла. Реакция идет по схеме 310з+ 4НР = 51Р,1~+ 2НгО Поэтому фтористый водород нельзя получать и сохранять в стеклянных сосудах.
На взаимодействии НР и 510з основано применение фтористого водорода для травления стекла. При этом вследствие удаления частичек 310г его поверхность становится матовой, что и используют для нанесения на стекло различных меток, надписей и т. п.ге В водном растворе НР ведет себя как одноосновная кислота средней силы. Продажный раствор этой 4торисговодородиой (иначе, пл а- в и к о в о й) кислоты содержит обычно 40% НР. г'-м Фтористоводородная кислота (ацидофторид) более или менее энергично реагирует с большинством металлов. Однако во многих случаях реакция протекает лишь на поверхности, после чего металл оказы- 241 Р 1. Фгор вается защищенным от дальнейшего действия кяслоты слоем образовавшейся труднорастворнмой соли.
Так ведет себя, в частности, свинец, что и позволяет пользоваться им для изготовления частей аппаратуры, устойчивой к действию Нг. Соли фтористоводородной кислоты носят название ф тор исты х илн фторидов. Большинство нх малорастворимо в воде — из про. взводных наиболее обычных металлов хорошо растворяются лишь фторнды Ха, К, Ад, А1, Зп и Нп'.
Все соли плавиковой кислоты ядовиты. Сама она прн попадании на кожу вызывает образование болезненных и трудно заживаюших ожогов (особенно под ногтями). Поэтоэ у работать с плавиковой кислотой следует в резиновых перчатках.зэ 'з Практическое применение Нг довольно разнообразно. Безводный фторнстый водород используется главным образом при органических синтезах, а плавиковая кислота †д получения фторндов, травления стекла, удаления песка с металлического лития, при анализах минералов н т.
д. Широкое применение находят также некоторые фторнды, которые будут рассмотрены при соответствующих элементах. Л'оаолиенил 1) Фтор является «чистым элементомэ — состоит только нз атомов "Е. Впервые он был обнаружен в плавнково» кислоте (1810 г.). Попытки выделить этот элемент долгое время оставались безуспешными, н свободныа фтор удалось получить лишь в 1886 г. По химии фтора имеется монография.
' 2) Основная масса фтора земной поверхности обязана своим происхождением горячим недрам Земли (откуда этот элемент выделялся вместе с парами воды в виде НГ), Среднее содержание фто- Б ра в почвах составляет 0,02зэ, в водах рек — 0.000021« и в окса Б Г не — 0,0001чэ. Человеческий организм содержит фторнстые соединения главным образом в зубах н костях. В вещество зубов входит См около 0,0! тэ фтора, причем ббльшая часть этого количества падает на эмаль (состав которой близок к формуле Саар(РОэ)э) В отдельных костях содержание фтора сильно колеблется. Для растительных организмов накопление фтора не характерно.
Из культур- гБ ' - л иых растений относительно богаты им лук н чечевица. Обычное поступление фтора в орган!им с пищей составляет около 1 лг за сутки. Б Установлено, что содержание фтора в питьевой воде сильно р„, мп, влияет на состояние зубов людей (и животных). Наилучшим яв- по«э«э«эх«э««ел«у- чен«я фтера. ляется наличие около 1 лг фтора в литре. Содержание ниже 0,5лг/л способствует развитию кариеса, а выше 1,2 мг/л — крапчатостн эмали. В обоих случаях зубы подвергаются более илн менее быстрому разрушению. 3) Удобная лабораторная установка для получения фтора показана на рнс. УП.1. Электролизу подвергают .чегноплавкую смесь состава КР ЗНГ, помещенную в служа.
щнй катодом эиешина медный сосуд А. Анод из толстой никелевой проволоки помещается в медном цилиндре Б. нижняя боковая часть которого имеет отверстия. Выделяющийся фтор отводится по трубке В (а водород — через отвод Г). Все места соединения отдельных частей прибора делают иа пробках нз Сакэ н замазке из РЬО и глицерина. 4) Критическая температура фтора равна †129 'С, критическое давление 55 агм. Прн температуре кипения жидкна фтор имеет плотность 1,5 г/смэ, а теплота его нспа. ренэш составляет 1,6 клал/моль. Жидкий фтор, как и его смесь с жидким кнс.эородом ' Р и с с Н. г. Хами«фтора э его иееэгэээч«с«иэ се«лэиеияа. м.,тес««м«эхэт, !заа, Ла с.
УП, Седьмая груяки периодической системы («флокса), может служить энергичным окнслнтелем реактивных топлив. С 5!От нлн стеклом фтор не реагирует. При охлаждении ниже — 252'С его желтоватые кристаллы обесцвечиваются. 5) Ионнзвциониый потенциал молекулы Г, равен 15,8 а. Связь Š— Е карактеризуется ядерным расстоянием 1,42 А н снловоА константой 4,5. Для термической днссоциацнн фтора расчетным путем были получены следующие данные: теииьзаггга, ьс........... зю пю геа пю !гю !пю !жо !пю степ«кь якссьияьчнк.
и.... 0.0000 а,з 4,2 22 00 аз 9г 99 6) Атом фтора имеет в основном состоянии структуру внешнего электронного слоя 29'2рь н одновалентен. Связанное с переводом одного 2р-электрона иа уровень Зз возбуждение трехвалентного состояния требует затраты 293 ккал/г-агом н практическя не реализуется. Последовательные энергии ионизация фтора имеют следующие значения (зв): п 4!! !ч ч ч! чы !2.42 3499 9?ла аг,!4 !!4.2! !зг,!2 !9$.44 Сродство нейтрального атома фтора к электрону оценивается в 81 ккал/г.игом. Иси Е- характеризуется эффективным радиусом 1,33 А н энергией гилратацин ! !б ккал/г-ион. Для ковалентного радиуса фтора обычно принимается значение 0,71 А (т. е, половина межъядерного расстояния в молекуле Е!). 7) Окись фтора (иначе — фторнстыА кислород — ОЕ!) может быть получена про.
пусканием фтора в 0,5 н. раствор ХаОН. Реакция идет по уравнению: 2Ег+ 2ХаОН = 2ХаЕ+ Н40+ Г20). Молекула Г20 имеет структуру равнобедренного треугольника (д(ГО) = 1.41 А, л ЕОЕ = 103') н небольшой днпольный момент (р = О,ЗО). Для средней энергии связи Π— Е дается значение 46 ккал/моль, а дли ее силовой константы — к = 4,0. При охлаждении до — 145'С окись фтора сгущается в желтую жидкость (плотность 1,5 г/см'), затвердевающую при — 224'С. Критическая температура Е,О равна — 58 С, критическое давление 49 итм.
Жидкая окись фтора смешивается в любых соотношениях с жидкими Оь Ез, Оз н способна растворять большие количества возлухз. Несмотря иа эндотермичность Е,О (теплота образования — 6 ккил/моль), она все жс сравнительно устойчива, например еще ие разлагается прн нагревании до 200 "С (эиергня активации термического разложения равна 4! ккил/моль), Почти ня рязлагается окись фтора и холодной водой, в которой оиа малорастворима (7: 100 по объему при 0 С).
Напротив, в щелочной среде (нлн под действием восстаноан- телеА) разложение ЕгО идет повально быстро. Смесь ее с водяным паром прн нагре. агнии взрывается (реакция идет по уравнению: ОГг+ НгО = 2НЕ+ Ог+ 78 ккил). Окись фтора является сильным окнслнтелем н очень ядовита. 8) Фориальио отвечающая Е20, как ангидриду, ф т о р и о н а т н с т а я кислота (НОГ) частично образуется прн взаимодействии медленного тока фтора под уменьшенным давлением с охлаждаемой водой. Выделенная лишь в очень малых котичествах (порядка мг), она представляет собой бесцветное вещество (т. пл.
— 1!7 'С) с высоким давлением пара (5 мм рг. сг, уже прн — 64 С), в обычных условиях довольно быстро разлагающееся иа НЕ н О!. Молекула НОЕ характеризуется следующими параметрамн: д(ОН) 096, д(ОЕ) = 1.44 А, л НОГ = 9?'. Фторноватнстая кислота является. по-внлнмому, снльиоА, ио водой оиа быстро гндролнзуется, в основном по уравнению: НОГ+ НОН НГ+ Н409 Соли ее ие получены, ио известны вещества, которые можно рассматривать как продукты замещения ее водорода на ра. днкалы металлондного характера, т. е.
как г и по ф т ар н ты этих радикалов. о) Подобно самому фтору, его окись является одним нз возможных эффективных окислителей реактивных топлив (П $3 доп. 9). Например, прп использовании углеводородов С Н! я качестве горючего н жидких Е! н ЕтО в качестве окислителя относительные (О! = 1) расчетные значения удельного импульса н скорости ракеты составляют 1,05 н 1,2 для Гт, или 1,16 и 1,4 для ЕзО. р 1, Фтор 213 10) Прн действии тихого электрического разряда на охлаждаемую жидким воздухом смесь газообразных фтора н кислорода образуются оранжево. красные кристаллы состава Р,О< (т. пл.
— 163'С). Окисел этот (днфторлноксид) устойчив лишь ниже — 60'С, а при лальнейшем нагревании начинает распадаться на элементы. Изучавшееся при очень низких температурах взанмолействие его с различнымн другимн веществами протекает, как правило, чрезвычайно бурно (нередко — со взрывом). Молекула Е,О, полярна (р 1,44) н по строению подобна молекуле перекиси водорода (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
