Фтор

Фтор (F = 19), элемент, принадлежащий к группе галоидов VII группы периодической системы элементов.

В природе встречается в виде минералов плавикового шпата СаF₂, криолита Na₃АlF₆ и апатитов: Са₅(Сl.F) (РО₄)₃, Са₃(РO₄)₃, Са₂СlРО₄, Са₃(РO₄)₃, СаFРO₄. В минимальных количествах находится в морской воде; в организме человека или животных встречается в эмали зубов, а также, вероятно, в костях: зубы хищных животных, например, собак, содержат около 0,3% фтора. Свободный фтор находится в некоторых разновидностях полевого шпата, где он образуется из фтористого кальция вследствие радиоактивного действия урановых солей; запах такого полевого шпата обусловливается присутствием свободного фтора, а фиолетовая окраска — от растворенного кальция. Впервые фтор был получен Муассаном в 1886 году при электролизе раствора фтористого калия в безводном фтористом водороде. Фтор — газ с запахом, напоминающий хлор, при охлаждении до —187° обращается в жидкость, а при охлаждении до —233° (в жидком водороде) в твердое кристаллическое тело. Он является самым деятельным элементом: с водородом соединяется в темноте, причем происходит взрыв. Йод, сера, фосфор загораются в атмосфере фтора; мелко раздробленный уголь в нем загорается, образуя 4-фтористый углерод СF₄. Вода разлагается от его действия при обыкновенной температуре, причем образуется фтористый водород и озонированный кислород (Н₂О + F₂ = 2НF + O); фтор выделяет хлор из хлористых солей и соединяется с большинством металлов (даже с золотом и платиной), причем образуются фтористые соли; с кислородом же он не соединяется. Органические соединения: скипидар, керосин, пробка и т. п., загораются во фторе. Известь, окись бария, глинозем ярко накаливаются в струе фтора, выделяя кислород и переходя во фтористые металлы. Магнитный железняк и окись железа на холоде не изменяются, при нагревании же происходит энергичная реакция; так же относится к фтору окись цинка, свинца, меди, ртути и проч. Таким же образом действует он на сернистые металлы. Карбиды лития, стронция, бария, урана воспламеняются в струе фтора. Фтор  вытесняет элементы фосфорной кислоты из фосфорнокислых солей. Фосфорнокислый кальций воспламеняется в атмосфере фтора, переходя в СаF₂.

Жидкий фтор представляет подвижную светло-желтую жидкость удельного веса 1,14 при температуре — от 187° до - 200°. Кипит при —187°. Температура плавления твердого фторf —233°. Жидкий фтор растворяется во всех отношениях в жидких кислороде и воздухе. Кремний, бор, углерод, сера, фосфор и железо, охлажденные в жидком кислороде, помещенные в жидкий фтор не загораются; при этой низкой температуре фтор не вытесняет йода из йодистого калия; при —210° фтор не действует на ртуть, между тем как с водородом и скипидаром происходит реакция с выделением света.

Фтористый водород (HF) получается при действии серной кислоты на плавиковый шпат СаF₂ + Н₂SO₄ = 2HF + CaSO₄; так как фтористый водород действует на стекло, то реакцию ведут в платиновых или свинцовых сосудах. Фтористый водород при охлаждении сгущается и образует жидкость, кипящую при 19,4°, очень едкую; пары его очень ядовиты. При температуре —102° жидкость затвердевает в прозрачную кристаллическую массу. Удельный вес ее при 13° = 0,9870. Плотность паров фтористого водорода меняется с температурой и давлением: так, при давлении 745 мм  ртутного столба удельный вес паров по отношению к воздуху при 26,4° — 1,773, а при 69,3° — 0,726, откуда молекулярный вес при 26,4° — 51,18, а при 69° — 20,96; на основании этих и других данных следует заключить, что формула молекул фтористого водорода не HF, а H_xF_x и пары представляют смесь молекулы различной сложности Н₃F₂, Н₃F₃ и т. д.

Фтористый водород сильно растворяется в воде, и водный раствор его известен под именем плавиковой кислоты, легко проводящей электричество; безводный же жидкий водород электричества не проводит. Плавиковая кислота, подобно соляной, обладает всеми свойствами сильных кислот: ее хранят не в стеклянных сосудах, а в гуттаперчевых, ибо она разъедает стекло (см. ниже); на животные ткани, например на кожу, она действует разрушительно; растворяет большинство металлов. Плавиковая кислота образует кислые и средние соли: например, известны кислый фтористый калий КНF₂ и средний K₂F₂. При насыщении аммиаком раствора плавиковой кислоты и выпаривании раствора досуха получается кислый фтористый аммоний NH₄HF₂, который вместо свободной кислоты употребляется при анализе силикатов.

При электролизе плавиковой кислоты получить фтор нельзя, ибо при своем выделении на положительном полюсе он действует на воду, отнимая от нее водород и выделяя кислород (уравнение см. выше). Плавиковая кислота, как и газообразный фтористый водород, действует на кремнезем, образуя летучий фтористый кремний SiF₄:SiО₂ + 2HF = Н₂О + SiF₄. Соединения фтора с металлоидами аналогичны хлористым, например PF₃ и РСl₃; РOF₃ и РОСl₃; SiF₄ и SiCl₄; BF₃ и BCl₃; CF₄ и ССl₄; причем все упомянутые соединения фтора представляют собой газы, тогда как хлористые соединения являются жидкостями.

Фтор с кислородом не соединяется, но известно много солей, где часть кислорода замещена фтором; сюда относятся соли борной, кремневой, ванадиевой, хромовой, молибденовой, вольфрамовой фосфорной, серной и др.; в этих солях одна или несколько гидроксильных групп заменены фтором. Известны также соли йодноватой кислоты HJO₃, в коих часть атомов кислорода заменена фтором, например, параллельно KJО₃ известен KJF₂О₂, NH₄JО₃ — NH₄JF₂О₂ и пр.

Как пример фторо-солей можно привести для фторо-борной кислоты калиевую соль BF₃KP, для мышьяковой кислоты калиевую соль состава К₂AsF₄+Н₂S и кальциевую состава Са₅(AsО₄)₃F; для кремневой кислоты — фтор силикат калия К₂SiF₆ и аммония (NH₄)₂ SiF₆ и пр. С хлором фтор не соединяется, с бромом и йодом соединяется очень энергично, для йода известно жидкое соединение JF₅. См. Н. Moissan, «Le Fluor et ses composés» (1900).

Ив. Кб.