Фтор

Раздел: 
Русская Физика

4.9. Фтор

   Фтор  —  девятый по счету химический элемент таблицы Менделеева, его атомная масса равна 18,998. Он представляет собой бледно-желтый газ с температурой плавления минус 219,6 и кипения минус 188,1 градусов Цельсия.
   Фтор  —  самый сильный окислитель, он окисляет даже кислород; его химическая активность настолько высока, что он реагирует почти со всеми веществами, за исключением инертных  газов: гелия, аргона, неона; при нормальных условиях он не взаимодействует также с азотом и с углеродом в алмазной модификации. При реакциях с его участием выделяется много тепла, иногда это происходит в виде взрыва.
   Странное дело, углефторовые соединения  —  фторопласт и тефлон —  отличаются, наоборот, поразительной химической стойкостью: их не берет даже царская водка  —  концентрированная смесь азотной и соляной кислот. Инертностью отличаются также фреоны (хладоны)  — насыщенные углеводороды, в которых водород заменен на фтор и хлор; фреоны являются газами и используются в качестве хладоагентов для холодильников; их температура кипения  —  около минус 30 градусов Цельсия.
   Из других соединений широко известны плавиковая кислота, моле-кула которой состоит из одного  атома углерода и одного атома фтора, и природные минералы: флюорит, плавиковый шпат и другие. Свободный фтор в природе не встречается.
   Топология атома фтора завершает треугольную тему. После форми-рования из исходного тора трехлучевой звезды процесс дальнейшего развития атома выбирает иное, чем у азота и кислорода, направление: два лепестка (луча) успевают сблизиться своими концами, на которых расположены присасывающие петли, раньше, чем, сойтись своими основаниями; сблизившиеся петли разворачиваются и слипаются, нейтрализуя друг друга; слипшиеся петли изгибают дугой свои спаренные шнуры и ловят макушками желоб оставшегося одиночного лепестка. В законченном виде атом фтора напоминает летящего гуся с крыльями из завернувшихся лепестков и с вытянутой шеей последнего третьего из них; петля на конце третьего лепестка ассоциируется с клювом, готовым ущипнуть. Отличие от принятого образа будет состоять, скорее всего, в том, что голова гуся не вытянута в струнку, а мечется из стороны в сторону. Новое, фторовское направление в формировании атома обусловлено удлинением лепестков: у фтора они длиннее приблизительно на 1000 эфирных шариков, чем у кислорода, и на 1500, чем у азота, а вся длина шнура атома фтора составляет 35000 шариков.
Топология атома фтора
Плавиковая кислота
   Повышенная активность атома фтора объясняется тем, что он, во-первых, может накапливать на своих присасывающих желобах элек-тронов больше, чем даже атомы кислорода (за счет более длинных же-лобов, на которых может скопится более 17000 электронов), а во-вторых, весь этот запас электронов приходится не на два щупальца как у кислорода, а на один клюв. Имея очень длинную шею, атом фтора может дотянуться до самых удаленных слипшихся участков в молекулах других веществ, выбросить на них большую порцию электронов, ослабив тем самым их связи, прилипнуть своей петлей или своим желобом к столкнувшимся атомам или молекулам и образовать новое соединение. Поэтому перед агрессией фтора не может устоять практически ни одно вещество, и поэтому оно называется разрушителем (по гречески «фторос» —  разрушение). К слову, разъединительное влияние электронов сказывается и на соединениях самого фтора: если пропустить через плавиковую кислоту электрические разряды, она распадается на водород и фтор.
   С другой стороны, удивительную химическую инертность фторопласта и тефлона можно объяснить тем, что в соединениях атомов фтора с атомами углерода нейтрализуются (закрываются) не только присасывающие стороны их петель, но и их присасывающие желоба: и у того и у другого длина каждого из желобов составляет приблизительно 5000 эфирных шариков, поэтому они смыкаются без остатка. Между собой молекулы тетрафторэтилена, образующие фторопласт и тефлон, контактируют отдельными точками, в частности боковушками петель; эти контакты не очень прочны.
   С азотом фтор не соединяется по простой причине: молекула азота, как мы знаем, полностью закрыта, и атом фтора бессилен подобрать к ней ключи; к тому же молекула не очень боится его электронных инъекций: у нее у самой имеется большое количество электронов. Также нам должно быть понятно то, что атом фтора не способен разрушить кристаллы алмаза: они так крепко сшиты, что не имеют щелей и прорех, через которые он мог бы проникнуть своим клювом; самое большое, что способен сделать фтор с алмазом, так это прилипнуть к нему, но и это возможно только в том случае, если поверхностные связи кри-сталла случайно окажутся незавершенными.
   В качестве хладоагентов соединения фтора применяют потому, что они имеют очень удобную температуру кипения: давлением компрессора и охлаждением их легко превращать в жидкость, а она, испаряясь, отбирает тепло. К тому же теплоемкость фтора, атом которого имеет консоль, то есть длинную шею, довольно большая. Она — эта теплоемкость  —  является причиной того, что все реакции с участием фтора идут с выделением тепла: успокаиваясь в соединениях с другими атомами, фтор передает вновь образованным молекулам все свои тепловые движения.
К оглавлению                Назад        обсуждение        Далее                Следующий раздел или книга