Наши мастер-классы своими руками помогут вам стать настоящими рукодельницами и сделать различные поделки, оригами, декупаж и бисероплетение. Здесь вы найдете подробные мастер классы вязания и скрапбукинга. Узнаете как сделать необыкновенные изделия из пластика и пластиковых бутылок, как сшить куклу Тильду, найдете схемы вязания и бисероплетения.

Курсовая работа по химии на тему «Фтор»

 


Предлагаю вам курсовую работу по химии «Фтор» для студентов химических, биологических и медицинских факультетов. Также эта работа будет полезна для преподавателей химии и биологии высших учебных заведений. Данная работа направлена на повышение интереса к химии у учащихся и на получение новых знаний.

 

1. Положение фтора в Периодической системе и нахождение в природе

 

Фтор – девятый элемент периодической таблицы химических элементов. Он располагается в седьмой группе этой таблицы. Его устойчивое ядро имеет 9 протонов и 10 нейтронов. Довольно распространенный элемент, его содержание на Земле составляет 0, 03% (мол. доли). В свободном состоянии он не встречается. Из минералов фтора наибольшее значение имеют CaF2 – плавиковый шпат (флюорит), Na3AlF6 – криолит и Ca5(PO4)3F – фторапатит. Фтор является типичным литофильным элементом в земных условиях.

 

Его наибольшие концентрации (850-1000 мг/кг) обнаружены в средних и кислых кремнистых магматических породах. Установлено, что в поверхностных отложениях фтор ассоциируется с глинистыми фракциями, и, вероятно, поэтому наиболее высокие его концентрации характерны для глинистых образований.

 

Известно немного стабильных минералов фтора; наиболее распространенными являются топаз Al2(F, OH)2SiO4 и флюорит CaF2. Свободный фтор иногда может встречаться в горных породах в виде газовых пузырьков. Фтор обладает способностью замещать гидроксильные группы в минералах. Эти реакции приводят к образованию фторапатита Ca10(PO4)6F2 - наиболее распространенного минерала фтора, а также способствуют увеличению содержаний F в амфиболах, слюдистых минералах и др.

 

Тесная связь фтора с фосфатами наблюдается как в первичных, так и во вторичных минералах. При выветривании горных пород фтор связывается с кремнистыми минералами, что способствует его накоплению в остаточном материале. В природных условиях фторапатит и флюорит растворяются медленно, а криолит Na3AlF6 и близкие к нему минералы являются легкорастворимыми. Подвижный фтор активно сорбируется глинами и фосфоритами. В природных условиях фтор малоподвижен и не накапливается в верхних горизонтах почв, особенно кислых.

 

Высокая растворимость фтора в кислых почвах обусловлена присутствием легкорастворимых флюоридов, например NaF, KF, NH4F, тогда как AIF3 известен своей низкой растворимостью. Таким образом, увеличивающееся содержание фтора с глубиной определяется величиной рН среды. Однако установлено, что обогащенность почв глинистыми частицами обычно оказывает наибольшее влияние на распределение фтора в почвенном профиле.

 

В природе встречается только один изотоп фтора с массовым числом 19. Искусственно получены малоустойчивые изотопы (с массовыми числами от 16 до 21). Наличием одного непарного электрона обусловливается сходство фтора с водородом. Однако различие в общем числе валентных электронов и орбиталей предопределяет значительное отличие этих элементов друг от друга. 

 

2. Свойства изолированного атома фтора, характерные степени окисления

 

Специфика поведения фтора по сравнению с другими галогенами связана не только с наименьшим радиусом (R= 0,064 нм), наибольшими потенциалом ионизации (17,4 эВ или 1670 кДж/моль) и ОЭО (ОЭО=4) атомов фтора. Главное, что определяет особенности химии фтора,- ограниченные валентные возможности и степени окисления фтора. Электронное строение атома фтора 1s²2s²2p5. Атом фтора не располагает d-орбиталями, а промотирование электронов на орбитали с главным квантовым числом 3 для него энергетически невыгодно. Фтор-наиболее электроотрицательный элемент, во всех соединениях он проявляет степень окисления 0 и -1.

 

Наибольшее значение имеют его соединения: фтороводород HF, и фториды 3Сa3(PO4)2 • CaF2, CaF2 NaF KF KHF2 UF6. Он образует только одну ковалентную связь. Все соединения фтора, в том числе кислородные, содержат F-1. Катион фтора существовать не может: значение первой энергии ионизации атома фтора (1735 кДж/моль) меньше лишь, чем у атомов гелия и неона. Это означает, что если получить катион фтора (химическим путем это неосуществимо, так как фтор наиболее электроотрицательный элемент), то при столкновении с любой частицей, кроме катиона гелия или неона, он превратится в атом F.

 

Отсюда следует, что фтор только окислитель, а восстановителем быть не может. Поэтому для фтора неизвестны соединения с положительной степенью окисления. Сродство к электрону у атома фтора также меньше, чем у хлора. Фтор является менее электрофильным элементом по сравнению с хлором. Это объясняется кайносимметричностью 2p-электронов атома фтора и связанным с ней эффектом обратного экранирования. Дело в том, что 2p-орбитали в атоме фтора сильнее притянуты к ядру и лежат глубже полностью заполненной электронами некайносимметричной 2s-орбитали.

 

Последняя, будучи полностью заселенной, отталкивает присоединяемый атомом фтора электрон, уменьшая электронное сродство и увеличивая ионизационные потенциалы. Во всех своих соединениях фтор, как правило, образует одну σ-связь и поэтому всегда располагается на периферии молекулы, на ее концах. Все перечисленные выше факты определяют специфические особенности химии фтора.

 

3. Свойства простого вещества - фтора

 

Фтор - светло-желтый газ с резким, очень неприятным запахом, т. пл. -219º С, т. кип. -183 º С. Фтор и его соединения сильно ядовиты (исключения составляют CF4, SF6 и некоторые другие химически инертные вещества). Вместе с хлором, бромом и йодом фтор образует семейство галогенов. Исключительная химическая активность фтора обусловлена, с одной стороны, большой прочностью образуемых им связей с атомами других элементов, так энергия связи E(H-F)=566, E(Si-F)=151 кДж/моль.

 

Большая энергия связей Э-F является следствием высокой электроотрицательности фтора и малого размера его атома. Низкое значение энергии связи F-F в молекуле F2, по-видимому, объясняется сильным отталкиванием электронных пар, находящихся на π-орбиталях, что обусловлено малой длиной связи F-F. Благодаря малой энергии связи молекулы фтора легко диссоциируют на атомы и энергия активации реакций с элементным фтором обычно невелика, поэтому процессы с участием F2 протекают очень быстро.

 

Фтор – сильнейший окислитель. Он энергично реагирует со всеми простыми веществами ( за исключением О2, N2, He, Ne, Ar) с образованием фторидов.

Si + 2F2 =SiF4

2B + 3F2 = 2BF3

 

Криптон взаимодействует с фтором под действием электрического разряда. Ксенон горит в атмосфере фтора ярким пламенем, при этом образуется XeF4 и другие фториды ксенона. В атмосфере фтора горят даже такие негорючие в обычном понимании вещества, как асбест и вода. В соединениях с фтором элементы часто проявляют высшие степени окисления.

 

Реакции со фтором водородсодержащих веществ (H2O, H2, NH3, B2H6, SiH4, AlH3 и т. д.) сопровождаются образованием фтороводорода HF (сказывается большое значение энергии связи H-F):

2NH3(г) + 3F2(г) = 6HF(г) + N2(г)

Большой энергией связи F-Si обусловлена возможность процесса

SiO2 + 2F2 → SiF4 + O2

Катализатором этой реакции является H2O; с соверешенно сухим кварцем или стеклом фтор не взаимодействует.

С водой фтор взаимодействует очень энергично. Реакция в основном протекает по уравнению

2H2O + 2F2→ 4HF + O2

 

Кроме кислорода образуются также озон и дифторид кислорода OF2. Многие реакции прямого фторирования протекают по цепному механизму и часто имеют взрывной характер. Фтор со взрывом взаимодействует с водородом даже при низких температурах и (в отличие от хлора) в темноте с образованием фтороводорода:

H2 + F2→2HF

 

При растворении фтора в воде вблизи 0ºС вначале образуется фторноватистая кислота HOF. При комнатной температуре HOF нацело разлагается с выделением HF и кислорода. Таким образом, под действием фтора вода разлагается:

H2O + F2 = 2HF + ½ O2

 

Это еще одно доказательство невозможности получения стабильных соединений фтора с положительной степенью окисления.

 

4. Соединения фтора

 

4.1. Фторид водорода

 

При взаимодействии с водородом ярко проявляются окислительные свойства фтора. Фтороводород выше 19,5º С представляет собой бесцветный газ с резким раздражающим дыхательные пути действием, а ниже указанной температуры кипения – легкоподвижную бесцветную жидкость. HF характеризуется высоким значением электрического момента диполя, превосходящим электрический момент диполя воды, сернистого газа и аммиака.

 

Жидкий фторид водорода имеет большое диэлектрической постоянной, равное 83,6 при 0º С. Несмотря на значительную ионность молекул HF, водный раствор его – плавиковая кислота представляет собой кислоту средней силы в отличие от остальных сильнейших галогеноводородных кислот. Аномальное поведение плавиковой кислоты объясняется большой склонностью полярных молекул HF к ассоциации за счет водородных связей. Энергия водородной связи между молекулами HF больше, чем между молекулами воды,и составляет 83 кДж/моль. Возникающая система водородных связей затрудняет гетеролитический распад HF в воде.

 

Кроме того, первичный акт ионизации HF в воде осложняется образованием более сложных частиц вследствие возникновения водородных связей. В результате в водных растворах HF образуются устойчивые гидрофторид - анионы. Простейший из них HF2- имеет линейную структуру с равными расстояниями (0,126 нм) между мостиковым атомом водорода и атомами фтора (так называемая симметричная водородная связь). Пока это единственный случай симметричного мостика с водородной связью.

 

На особый характер и «выравнивание» ковалентной и водородной связей в ионе HF2- указывает также очень большая для протонного мостика энергия связи, равная 114,6 кДж/моль. Более сложные гидрофторид- ионы, например H2F3- , характеризуются зигзагообразным строением. Вследствие прочности водородных связейв водных растворах HF при нейтрализации растворов плавиковой кислоты образуются не только нормальные фториды, но и гидрофториды типа MeHF2, MeH2F3, MeH3F4.

 

С увеличением формульной массы стабильность соответствующих гидрофторидов металлов возрастает. В образовании устойчивых кислых солей плавиковой кислоты заключается принципиальное отличие от других галогеноводородных кислот, которые вообще не дают гидропроизводных. Гидрофториды разлагаются при нагревании:

KHF2 = KF + HF

что используется для получения чистого HF и фторида металла.

Химическая активность HF сильно зависит от присутствия воды. Сухой HF не действует на металлы и оксиды. В последнем случае образующаяся в результате реакции вода резко увеличивает скорость процесса, т. е. фтористый водород подвержен реакциям автокатализа. 

В промышленности фтороводород получают по реакции:

CaF2 + H2SO4→CaSO4 + 2HF

Фтороводород и его водные растворы (фтороводородная кислота, или плавиковая кислота-техническое название) разрушают кварц и стекло:

SiO2 + 4HF→SiF4 + 2H2O

SiF4 + 2HF→H2[SiF6]

Поэтому их хранят в полиэтиленовой посуде.

При нейтрализации HF гидроксидом калия происходит реакция, в результате которой получается дифторид калия KHF2(KF•HF):

2HF + KOH → KHF2 + H2O

Известны также другие соединения KF с HF, а также NaF•HF и NH4F•HF.

При действии щелочи на KHF2 образуется фторид:

KHF2 + KOH→2KF + H2O

 

Соли HF- фториды- получают, действуя HF на оксиды металлов или гидроксиды, а также синтезом из фтора и соответствующих элементных веществ. Большинство фторидов мало растворимо в воде. Хорошо растворимы в воде фториды Na+, K+, Rb+, Cs+, NH4+, Ag+, Sn+² и Hg+². Фториды, содержащие элементы в высоких степенях окисления, обычно сильно гидролизуются. 

 

Ионные фториды - кристаллические вещества с высокой температурой плавления. Координационное число фторид-иона 6 (NaF) или 4 (CaF2). Ковалентные фториды – газы или жидкости. По химической природе ионные фториды являются основными соединениями, а ковалентные фториды-кислотными.

 

Промежуточное положение между ионными и ковалентными фторидами занимают фториды с высокой степенью полярности связи, которые можно назвать ионно-ковалентными соединениями. К последним относятся, например, кристаллические ZnF2, MnF2, CoF2, NiF2, в которых эффективные заряды металлических элементов составляют 1, 56; 1, 63; 1,46; 1,40 соответственно.

 

Подобно оксидам, фториды иногда подразделяют на основные, кислотные и амфотерные. К кислотным фторидам относят фториды элементов подгрупп IV А- VII А периодической системы. Они реагируют с основными фторидами с образованием комплексных соединений, в которых катион – элемент основного фторида, а элемент кислотного фторида входит в состав комплексного аниона:

 

2NaF + SiF4→Na2[SiF6]

KF + SbF5→K[SbF6]

 

Амфотерные фториды, например AlF3, взаимодействуют как с основными, так и с кислотными фторидами также с образованием комплексных фторидов:

 

AlF6 + 3KF → K3[AlF6]

2Al3 + 3SiF4 → Al2[SiF6]3

 

Известно несколько соединений фтора с кислородом. Устойчивым при комнатной температуре является только дифторид кислорода OF2. Он образуется (наряду с кислородом и озоном) при взаимодействии фтора с водой. Обычно для получения OF2 обрабатывают фтором разбавленный раствор NaOH:

2NaOH + 2F2 → 2NaF + OF2 + H2O

 

Дифторид кислорода OF2 – светло- желтый газ( в жидком состоянии желтый), т. пл. -224º С, т. кип. -145º С. В воде мало растворим и не реагирует с ней. Поскольку фтор более электроотрицателен, чем кислород, последний в OF2 несет положительный заряд. В этом соединении степень окисления кислорода равна +2. Это очень сильный окислитель ( за счет O+²).

 

Исключительно активно протекает взаимодействие фтора с большинством простых веществ. С серой и фосфором он взаимодействует даже при температуре жидкого воздуха (-190º С):

S + 3F2 = SF6

2P + 5F2 = 2PF5

 

Фтор окисляет благородные газы: Xe(г) + F2(г) = XeF2(к).

Непосредственно фтор не взаимодействует лишь с гелием, неоном и аргоном.

Многие фториды металлов в низких степенях окисления получают действием раствора HF на оксиды, гидроксиды, карбонаты и пр., например:

3HF + Al(OH)3 = AlF3 + 3H2O

Фториды неметаллов и металлов в высоких степенях окисления получают фторированием простых веществ или низших фторидов, например:

ClF + F2 = ClF3

Основные фториды при гидролизе создают щелочную среду, а кислотные фториды – кислотную:

SiF4(кислот.) + 3Н2O = H2SiO3+ 4HF

 

Раствор HF (фтороводородная кислота) является кислотой средней силы. Характерная особенность фтороводородной кислоты – ее способность взаимодействовать с диоксидом кремния. Она таксична, при попадании на кожу вызывает плохо заживающие болезненные язвы. Фтороводородная кислота применяется для травления стекла, получение фторидов. В основном используется в органическом синтезе. 

 

4.2. Фториды неметаллов

 

Большинство известных соединений фтора с кислородом – малоустойчивые вещества, существующие лишь при низких температурах. Кислород в этих соединениях поляризован положительно. Фториды кислорода – единственные эндотермические соединения фтора. Из них при комнатной температуре существует только OF2. Он термически устойчив до 200º С, но с водой, щелочами конпропорционирует: OF2 + H2O = O2 + 2HF.

 

Другие фториды кислорода OnF2 (n меняется от 2 до 6) получают действием высоковольтного электрического разряда на смесь кислорода и фтора под уменьшенным давлением и при низких температурах. Все они полностью разлагаются при температурах намного ниже комнатной. Так, в период полураспада желто – оранжевых кристаллов O2F2 при -50º С около 3 ч. Все фториды кислорода, включая OF2, - сильнейшие окислители и фторагенты.

OF2 + 4HCl = H2O + 2Cl2 + 2HF

 

Из производных фтора с другими неметаллами представляют интерес фториды галогенов. Последние являются интергалогенидами. Все фториды галогенов – экзотермические соединения с нечетной положительной степенью окисления хлора, брома и йода. Известны гептафторид йода, все пентафториды, трифториды и монофториды.

 

Только IF не получен в чистом виде, а обнаружен в следовых количествах спектроскопически. Дело в том, что стабильность фторидов возрастает с увеличением положительной степени окисления галогенов. Поэтому наименее устойчивы монофториды. Фториды галогенов диамагнитны, так как неспаренные электроны галогенов входят в состав обобществленных электронных пар при образовании ковалентных связей с атомами фтора.

 

Получают фториды галогенов прямым синтезом из простых веществ или действием фтора на готовый фторид галогена:

F2 + Cl2 = 2ClF

I2 + 7F2 = 2IF7

 

Структура трифторидов – тригональная бипирамида, два угла в основании которой заняты неподеленными электронными парами галогена в состоянии sp3d – гибридизации. Согласно методу МО, трифторды характеризуются неравноценными связями Г-F: одной трехцентровой F-Г-F и одной двухцентровой Г-F.

 

Молекулы пентафторидов имеют форму тетрагональной бипирамиды, одну из вершин которой занимает неподеленная электронная пара галогена. Метод МО предполагает наличие в ГF5 двух трехцентровых связей и одной двухцентровой. Молекула IF7 имеет геометрию пентагональной бипирамиды, что, согласно методу ВС, отвечает sp3d3 – гибридизации орбиталей центрального атома.

 

Интергалогениды, в том числе фториды галогенов, - реакционноспособные вещества, функционируют как сильные окислители. Фториды галогенов являются кислотными веществами:

 

ClF5 + 3H2O = HCl + 5HF

 

4.3. Фториды металлов

 

Вследствие особенностей химии фтора фториды металлов во многих отношениях отличны от других галогенидов. Наивысшая окислительная активность и наибольшая ОЭО фтора обосновывают тот факт, что фториды металлов наиболее тугоплавки и термически стабильны по сравнению с другими галогенидами. Обращает на себя внимание большое значение энергии Гиббса для фторида, резко отличное от таковых для других галогенидов кальция.

 

Ca + F2 = CaF2

Это одна из причин малой растворимости CaF2 в воде, в то время как остальные галогениды хорошо растворимы. Даже по растворимости фториды в какой- то мере противостоят остальным галогенидам металлов.

Во фторидах металлы способны проявлять высшие степени окисления, при этом образование низших фторидов металлов малохарактерно и они менее стабильны.

Из металлов I А- группы наибольшим сродством к фтору обладает литий.

2Li + F 2 = 2LiF

Для натрия и металлов подгруппы калия значения Гиббса образования фторидов практически одинаковы.

F2 + 2Na = 2NaF

 

Подобное наблюдается и для s – металлов 2 группы Периодической системы. Из sp-металлов наиболее прочный фторид образует алюминий. В подгруппах sp-металлов сверху вниз стабильность фторидов несколько уменьшается. Еще более устойчивые характеристические трифториды образуют металлы подгруппы скандия и лантаноиды. В подгруппах металлов с полностью заселенными электронами d-орбиталями в соответствии с уменьшением металличности элементов сверху вниз уменьшается энергия Гиббса образования их фторидов.

 

4.4. Комплексные соединения фтора

 

F- является лигандом слабого поля, поэтому комплексы с металлами чаще всего парамагнитны и окрашены[AlF6]3̶. Кроме того известны комплексные соединения F с неметаллами: [BF4], [SiF6]2̶. Наибольший интерес представляет гексафторосиликат водорода H2[SiF6].

 

Основной продукт H2[SiF6], образующийся в виде 20%- ного водного раствора при улавливании HF и SiF4, выделяющихся в громадных количествах при переработки апатитов и фосфоритов сернокислотным и азотнокислотным методами. Из концентрированных водных растворов при температурах, близких к 0ºС, кристаллизуется H2[SiF6]•2H2O в виде бесцветных кристаллов, которые в обычных условиях неустойчивы и распадаются на SiF4, HF и H2O.

 

В водных растворах H2[SiF6]- устойчивая сильная кислота, существующая в виде ионов H3O+ и [SiF6]²־. В отличие от HF она не действует на SiO2. В виде своего 13, 3% водного раствора она перегоняется без разложения.

 

5. Получение фтора

 

Свободный фтор получают электролизом смеси HF+ KF или легкоплавких ацидокомплексов KH2F3, KH3F4. Катод и анод (платиновые) отделены друг от друга диафрагмой для разделения водорода и фтора. Фактически электролизу подвергается HF , а фторид калия обеспечивает электрическую проводимость расплава ( ионизация по этому типу протекает вследствие склонности HF к образованию устойчивого иона HF2-.

 

В отсутствие KF фтороводород практически неэлектропроводен , так как его собственная ионизация незначительна = 10.

2HF = H2 + F2

 

Фтор хранят и транспортируют как в газообразном состоянии под давлением, так и в сжиженном виде. Контейнеры и изделия для работы с жидким и газообразным фтором изготавливают из нержавеющей стали, никеля, меди или алюминия. Во всех случаях образуются защитные пленки из фторидов соответствующих металлов, которые предохраняют материал контейнера от дальнейшей коррозии.

 

6. Применение фтора и его соединений

 

Фтор используют для фторирования органических соединений, синтеза различных хладоагентов ( фреонов), получения фторопластов, в частности, тефлона, образующегося при полимеризации тетрафторэтилена. Тефлон характеризуется небольшой плотностью, низкой влагопроницаемостью, большой термической и химической стойкостью, высокими электроизоляционными характеристиками.

 

На тефлон не действует щелочи и кислоты, даже царская водка. Это незаменимый материал при лабораторных исследованиях, для изготовления аппаратуры в производстве особо чистых веществ, применяется в химической, электронной и других отраслях промышленности. В технике используют также фторсодержащие смазки.

 

Фтороводородная кислота применяется для травления стекла и удаления песка с металлического литья, для разложения силикатов в химическом анализе, в атомной технике для производства UF4, из которого далее получают металлический уран и UF6 (используемый для выделения изотопа), а также для получения различных фторидов в технологии редких элементов.

 

Фтор и его соединения OF2, ClF3, BrF5 и другие служат окислителями ракетных топлив. Различные фторсодержащие соединения применяют как средства химической борьбы с вредителями сельского хозяйства. Трифторид бора BF3 (активная кислота Льюиса) применяется как катализатор во многих органических синтезах. Фторапатит в большом количестве идет на производство удобрений, при этом в качестве побочного продукта образуется HF. В настоящее время усиленно разрабатывают способы его утилизации. В больших количествах производят криолит, используемый в производстве алюминия.

 

7. Экологическая роль фтора

 

Промышленным источником фтора в окружающей среде являются в основном заводы по выплавке алюминия и производству фосфатных удобрений. Сталелитейные, кирпичные и стекольные заводы, а также сжигание угля — дополнительные источники загрязнения окружающей среды фтором. Высокие содержания фтора в почвах могут быть связаны с использованием фосфатных удобрений, осадков сточных вод или пестицидов. В связи с высоким содержанием фтора в фосфатных удобрениях поступление его в пахотные почвы может иметь существенное экологическое значение.

 

Растворимые формы фтора поглощаются из почвы корнями растений пассивно и, по-видимому, легко переносятся в растительных тканях. Это подтверждается данными по извлечению фтора растениями на полях, орошаемых F-содержащими водами.

 

В настоящее время фтор считается наиболее опасным и наиболее фитотоксичным микрополлютантом среди других загрязняющих воздух веществ, таких, например, как СО2, SO2. Современные данные о повышенном содержании этого элемента в пищевых растениях, особенно органических соединений в некоторых овощах, указывают на его потенциальную опасность и для человека. Наиболее выраженными реакциями растений на воздействие фтора являются повреждение листьев (хлоротическое и некротическое), а также повреждение плодов.

 

Растения обладают удивительной способностью переносить неблагоприятное влияние загрязнения фтором, причем особенно это касается повреждений листьев. Реакция растений на воздействие фтора сильно зависит также от некоторых биологических и природных факторов.

 

Наиболее важным моментом является изучение возможного влияния содержащегося в растениях фтора на человека и, в частности, на животных. Существуют различные мнения о предельных содержаниях фтора в кормах. Более терпимые к фтору животные могут переносить значительно большие его количества в рационе питания.

 

Распределение фтора в растениях изучается с целью оценки его опасности для пастбищных животных, диагноза повреждений растительности и контроля над загрязнением окружающей среды. Большая информация о накоплении фтора в растениях имеется прежде всего для кормовых культур и природной растительности. Более высокие концентрации фтора обычно характерны для надземных частей растений.

 

В работе Дейвисона предложен метод прогнозирования содержаний фтора в подножных кормах на основе использования приема регрессии и данных о воздушных выпадениях F и количестве атмосферных осадков. Некоторые растения, особенно кормовые культуры, в зонах загрязнения содержат большие количества фтора.

 

В качестве микроэлемента фтор входит в состав всех организмов. У животных и человека фтор присутствует в костной ткани (у человека 0,2-1,2%) и, особенно, в дентине и эмали зубов. В организме среднего человека (масса тела 70 кг) содержится 2,6 г фтора; суточная потребность составляет 2-3 мг и удовлетворяется, главным образом, с питьевой водой.

 

Недостаток фтора приводит к кариесу зубов. Поэтому соединения фтора добавляют в зубные пасты, иногда вводят в состав питьевой воды. Избыток фтора в воде, однако, тоже вреден для здоровья. Он приводит к флюорозу - изменению структуры эмали и костной ткани, деформации костей. ПДК для содержания в воде фторид-ионов составляет 0,7 мг/л. ПДК газообразного фтора в воздухе 0,03 мг/м3.

 

8. История открытия фтора

 

История открытия фтора связана с минералом флюоритом, или плавиковым шпатом. Состав этого минерала, как сейчас известно, отвечает формуле CaF2, и он представляет собой первое содержащее фтор вещество, которое начал использовать человек. В давние времена было отмечено, что если флюорит добавить при выплавке металла к руде, то температура плавления руды и шлаков понижается, что значительно облегчает проведение процесса (отсюда название минерала - от лат. fluo - теку).

 

В 1771 году обработкой флюорита серной кислотой шведский химик К. Шееле приготовил кислоту, которую он назвал «плавиковой». Французский ученый А. Лавуазье предположил, что в состав этой кислоты входит новый химический элемент, который он предложил назвать «флуорем» (Лавуазье считал, что плавиковая кислота - это соединение флуория с кислородом, ведь, по мнению Лавуазье, все кислоты должны содержать кислород). Однако выделить новый элемент он не смог.

 

За новым элементом укрепилось название «флюор», которое отражено и в его латинском названии. Но длительные попытки выделить этот элемент в свободном виде успеха не имели. Многие ученые, пытавшиеся получить его в свободном виде, погибли при проведении таких опытов или стали инвалидами.

 

Это и английские химики братья Т. и Г. Ноксы, и французы Ж.-Л. Гей-Люссак и Л. Ж. Тенар, и многие другие. Сам Г. Дэви, первым получивший в свободном виде натрий (Na), калий (K), кальций (Ca) и другие элементы, в результате экспериментов по получению фтора электролизом отравился и тяжело заболел.

 

Вероятно, под впечатлением всех этих неудач в 1816 году для нового элемента было предложено хотя и сходное по звучанию, но совершенно другое по смыслу название - фтор (от греч. phtoros - разрушение, гибель). Это название элемента принято только в русском языке, французы и немцы продолжают называть фтор fluor, англичане - fluorine.

 

Получить фтор в свободном виде не смог и такой выдающийся ученый, как М. Фарадей. Только в 1886 году французский химик А. Муассан, используя электролиз жидкого фтороводорода HF, охлажденного до температуры -23°C (в жидкости должно содержаться немного фторида калия KF, который обеспечивает ее электропроводимость), смог на аноде получить первую порцию нового, чрезвычайно реакционноспособного газа.

 

В первых опытах для получения фтора Муассан использовал очень дорогой электролизер, изготовленный из платины (Pt) и иридия (Ir). При этом каждый грамм полученного фтора «съедал» до 6 г платины. Позднее Муассан стал использовать значительно более дешевый медный электролизер. Фтор реагирует с медью (Cu), но при реакции образуется тончайшая пленка фторида, которая препятствует дальнейшему разрушению металла.

 

Автор: Гончарова Вероника Витальевна, генеральный директор компании «VERJONIA», город Москва.

 

 





  • Источник: http://masterclassy.ru/
  • 06.05.2014
  •   Просмотров: 3 271


«Мастерклассы» © 2011-2016.
Все статьи на сайте авторские, копирование строго запрещено. При частичном цитировании прямая индексируемая ссылка на сайт «Мастерклассы» обязательна.

 
Специально для вас, наш сайт подготовил новый обучающий курс на 3х дисках "1000 лучших мастер классов".

В этом курсе, мы собрали для вас 1000 подробных мастерклассов с нашего сайта на различные рукодельные тематики.

Подробнее с содержанием курса вы можете ознакомиться по этой ссылке.

Встречайте еще один обучающий курс на 3х дисках "1000 лучших мастер классов - часть2".

В этом курсе, мы собрали для вас еще 1000 подробных мастерклассов с нашего сайта на различные рукодельные тематики.

Подробнее с содержанием курса вы можете ознакомиться по этой ссылке.














Комментариев к новости "Курсовая работа по химии на тему «Фтор»" Уже: 0

Внимание! Запрещено использование выражений в нецензурной и оскорбительной форме. HTML-теги и URL запрещены.

Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив