Галогенийн нэгдлүүдийн дотроос Д. И. Менделеевийн химийн элементүүдийн үечилсэн системийн үндсэн дэд бүлгийн 7-р бүлгийн элементүүд - устөрөгчийн фтор нь практик ач холбогдолтой юм. Бусад галоген устөрөгчийн хамт үүнийг үндэсний эдийн засгийн янз бүрийн салбарт ашигладаг: фтор агуулсан хуванцар, фторын хүчил, түүний давс үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Энэ ажилд бид молекулын бүтэц, энэ бодисын физик, химийн шинж чанарыг судалж, хэрэглэх чиглэлийг авч үзэх болно.
Нээлтийн түүх
17-р зуунд К. Шванквард хайлуур жонш, сульфатын хүчлийг туршиж үзсэн. Эрдэмтэд урвалын явцад хий ялгарч, туршилтын хоолойг бүрхсэн шилэн хавтанг урвалжийн хольцоор устгаж эхэлснийг олж мэдэв. Энэхүү хийн нэгдлийг фтор устөрөгч гэж нэрлэдэг.
Фторын устөрөгчийн хүчлийг 19-р зуунд Гей-Ижил түүхий эдээс Луссак: флюорит ба хүхрийн хүчил. Ампер өөрийн туршилтаар HF молекулын бүтэц нь устөрөгчийн хлоридтой төстэй болохыг баталсан. Энэ нь эдгээр галоген устөрөгчийн усан уусмалд мөн хамаарна. Ялгаа нь хүчлүүдийн хүч чадалтай холбоотой: фторын ус сул, хлорид нь хүчтэй.
Физик шинж чанар
HF химийн томъёотой хий нь хурц үнэртэй, өнгөгүй, агаараас арай хөнгөн. HI-HBr-HCl- устөрөгчийн галидын цувралд буцлах, хайлах цэгүүд жигд өөрчлөгдөж, HF-д шилжих үед огцом нэмэгддэг. Энэ үзэгдлийн тайлбар нь дараах байдалтай байна: фторын молекул устөрөгч нь ассоциац үүсгэдэг (устөрөгчийн холбоо үүсдэг төвийг сахисан хэсгүүдийн бүлгүүд). Тэдгээрийг задлахад нэмэлт эрчим хүч шаардагддаг тул буцалгах, хайлах цэгүүд нэмэгддэг. Хийн нягтын үзүүлэлтүүдийн дагуу буцалгах цэгийн ойролцоо (+19.5) фтор устөрөгч нь HF2 дундаж найрлагатай дүүргэгчээс бүрдэнэ. 25 оС-ээс дээш халаахад эдгээр цогцолборууд аажмаар задарч, 90 орчим оС-ийн температурт устөрөгчийн фтор HF молекулуудын
Фторгидридийг хэрхэн олборлодог
Бодисыг лабораторийн нөхцөлд бус харин үйлдвэрт бидний өмнө дурьдсан аргаар олж авах арга нь бие биенээсээ бараг ялгаагүй: урвалжууд нь ижил жонш (флюорит) ба сульфатын хүчил юм.
Орд нь АНУ-ын Өвөрбайгалийн нутаг, Мексикийн Приморье хотод байрладаг уг ашигт малтмалыг эхлээд флотацийн аргаар баяжуулж, дараа нь технологийн процесст ашигладаг.тусгай ган зууханд хийгддэг HF-ийг олж авах. Тэдэнд хүдрийг ачиж, сульфатын хүчилтэй холино. Баяжуулсан хүдэр нь 55-60%-ийн флюорит агуулдаг. Зуухны ханыг фтор устөрөгчийг барьж байдаг тугалган цаасаар бүрсэн байна. Угаах баганад цэвэршүүлж, хөргөөд дараа нь өтгөрүүлнэ. Устөрөгчийн хайлуур жонш үйлдвэрлэхийн тулд цахилгаанаар шууд бус халаадаг эргэлтэт зуухыг ашигладаг. ЭМС-ийн гаралтын массын хэсэг нь ойролцоогоор 0.98 боловч процесс нь сул талуудтай. Энэ нь нэлээд урт бөгөөд сульфатын хүчлийн их хэрэглээг шаарддаг.
HF молекулуудын туйлшрал
Усгүй устөрөгчийн хайлуур жонш нь бие биетэйгээ холбогдож дүүргэгч үүсгэх чадвартай хэсгүүдээс тогтдог. Үүнийг молекулын дотоод бүтцээр тайлбарладаг. Устөрөгч ба фторын атомуудын хооронд хүчтэй химийн холбоо үүсдэг бөгөөд үүнийг туйлын ковалент холбоо гэж нэрлэдэг. Энэ нь илүү электрон сөрөг фторын атом руу шилжсэн нийтлэг электрон хосоор илэрхийлэгддэг. Үүний үр дүнд фторгидридын молекулууд туйлширч, диполь хэлбэртэй болно.
Тэдний хооронд цахилгаан статик таталцлын хүч үүсдэг бөгөөд энэ нь холбоотнууд гарч ирэхэд хүргэдэг. Устөрөгч ба фторын атомуудын химийн холбооны урт нь 92 нм, энерги нь 42 кЖ/моль юм. Хийн болон шингэн төлөвт аль алинд нь бодис нь H2F2, H хэлбэрийн полимер хольцоос бүрдэнэ. 4 F4.
Химийн шинж чанар
Усгүй фтор устөрөгч нь давстай харилцан үйлчлэх чадвартайкарбонат, силикат, нитрит, сульфидын хүчил. Исэлдүүлэх шинж чанарыг харуулсан HF нь дээрх нэгдлүүдийг нүүрстөрөгчийн давхар исэл, цахиурын тетрафторид, сульфид, азотын исэл болгон бууруулдаг. 40%-ийн устөрөгчийн хайлуур жоншны уусмал нь бетон, шил, арьс шир, резинийг устгаж, Cu2O зэрэг зарим исэлтэй харилцан үйлчилдэг. Бүтээгдэхүүнд үнэ төлбөргүй зэс, зэсийн фтор, ус агуулагддаг. ЭМС-ийн урвалд ордоггүй бүлэг бодисууд байдаг, тухайлбал, хүнд металл, түүнчлэн магни, төмөр, хөнгөн цагаан, никель.
Фторын устөрөгчийн усан уусмал
Үүнийг фторын хүчил гэж нэрлэдэг бөгөөд 40%, 72% -ийн уусмал хэлбэрээр хэрэглэдэг. Химийн шинж чанар нь түүний концентрацаас хамаардаг фтор устөрөгч нь усанд хязгааргүй уусдаг. Энэ тохиолдолд дулаан ялгардаг бөгөөд энэ процессыг экзотермик гэж тодорхойлдог. Дунд зэргийн хүч чадлын хүчил болох HF-ийн усан уусмал нь металуудтай харилцан үйлчилдэг (орлуулах урвал). Давсууд - фторууд үүсч, устөрөгч ялгардаг. Идэвхгүй металлууд нь цагаан алт, алт, түүнчлэн хар тугалга зэрэг гидрофторын хүчилтэй урвалд ордоггүй. Хүчил нь үүнийг идэвхгүйжүүлдэг, өөрөөр хэлбэл, уусдаггүй хар тугалга фтороос бүрдсэн металл гадаргуу дээр хамгаалалтын хальс үүсгэдэг. ЭМС-ийн усан уусмал нь төмөр, хүнцэл, хүхрийн давхар ислийн хольц агуулсан байж болох бөгөөд энэ тохиолдолд үүнийг техникийн хүчил гэж нэрлэдэг. 60% ЭМС-ийн төвлөрсөн уусмал нь органик синтезийн химид зайлшгүй шаардлагатай. Энэ нь полиэтилен эсвэл тефлон саванд хадгалагдаж, том тонн фтор юмхүчлийг ган саванд тээвэрлэдэг.
Фторын хүчлийн улсын эдийн засагт гүйцэтгэх үүрэг
Фторын устөрөгчийн уусмалыг хар ба өнгөт металлургийн флюсийн бүрэлдэхүүн хэсэг болох аммонийн бор фторыг үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Мөн цэвэр борыг авахын тулд электролизийн процесст ашигладаг. Усны фторын хүчил нь Na2SiF6 зэрэг цахиурын фторидын үйлдвэрлэлд ашиглагддаг. Эрдсийн хүчилд тэсвэртэй цемент, паалан үйлдвэрлэхэд ашигладаг.
Fluates нь барилгын материалыг ус нэвтэрдэггүй болгодог. Бүх цахиурын фторидууд хортой байдаг тул тэдгээрийг хэрэглэх явцад болгоомжтой байх хэрэгтэй. HF-ийн усан уусмалыг синтетик тосолгооны тос үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Ашигт малтмалын тосноос ялгаатай нь тэдгээр нь зуурамтгай чанарыг хадгалж, ажлын хэсгүүдийн гадаргуу дээр хамгаалалтын хальс үүсгэдэг: компрессор, хурдны хайрцаг, холхивч, өндөр ба бага температурт хоёуланд нь. Устөрөгчийн хайлуур жонш нь шилийг сийлбэрлэх, мөн цахиурыг сийлэхэд ашигладаг хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлд чухал ач холбогдолтой.
Фторжуулсан хуванцар
Тэдний хамгийн алдартай нь Teflon (фторопласт - 4) юм. Энэ нь санамсаргүй байдлаар нээгдсэн. Фреонуудын нийлэгжилтэнд оролцож байсан органик химич Рой Плункетт хийн этилен тетрахлорид бүхий цилиндрээс хэвийн бус бага температурт хадгалсан, хий биш харин цагаан нунтаг, хүрэхэд тослог байгааг олж илрүүлжээ. Энэ нь өндөр даралт, бага температурт байсан нь тогтоогдсонтетрафторэтилен полимержүүлсэн.
Энэ урвал нь шинэ хуванцар масс үүсэхэд хүргэсэн. Дараа нь үүнийг Teflon гэж нэрлэжээ. Энэ нь онцгой дулаан, хүйтэнд тэсвэртэй байдаг. Teflon бүрээсийг хүнс, химийн үйлдвэрт, наалддаггүй шинж чанартай аяга таваг үйлдвэрлэхэд амжилттай ашигладаг. 70 оС ч гэсэн фторопластикаар хийсэн бүтээгдэхүүн - 4 нь шинж чанараа алддаггүй. Онцгой зүйл бол Teflon-ийн өндөр химийн идэвхгүй байдал юм. Энэ нь түрэмгий бодисууд - шүлт ба хүчилтэй харьцах замаар устдаггүй. Энэ нь нитрат ба сульфатын хүчил, аммонийн гидроксид, идэмхий натри үйлдвэрлэх технологийн процесст хэрэглэгддэг тоног төхөөрөмжийн хувьд маш чухал юм. Фторопластик нь шилэн утас, металл зэрэг нэмэлт бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг агуулж болох бөгөөд үүний үр дүнд шинж чанараа өөрчилдөг, жишээлбэл, халуунд тэсвэртэй, элэгдэлд тэсвэртэй байдаг.
Фторт устөрөгчийн диссоциаци
Өмнө нь бид HF молекулуудад хүчтэй ковалент холбоо үүсдэг, үүнээс гадна тэд өөрсдөө нэгтгэж, устөрөгчийн холбоо үүсгэдэг гэж дурдсан. Тийм ч учраас фтор устөрөгчийн диссоциацийн түвшин бага бөгөөд усан уусмал дахь ионуудад муу хуваагддаг. Усны фторын хүчил нь хлорид эсвэл бромидоос сул байдаг. Түүний задралын эдгээр шинж чанарууд нь байнгын, хүчиллэг давсууд байдгийг тайлбарладаг бол хлорид, иод аль нь ч тэдгээрийг үүсгэдэггүй. Устөрөгчийн хайлуур жоншны усан уусмалын диссоциацийн тогтмол нь 7x10-4 байгаа нь түүний уусмалд олон тооны салангид бодис агуулагддаг болохыг баталж байна.молекулууд ба устөрөгч болон фторын ионуудын агууламж бага байдаг.
Фторгидрид ямар аюултай вэ
Хий болон шингэн устөрөгчийн фтор хоёулаа хортой гэдгийг анхаарах хэрэгтэй. Бодисын код нь 0342. Усны фторын хүчил нь бас хар тамхины шинж чанартай байдаг. Хүний биед үзүүлэх нөлөөний талаар бид хэсэг хугацааны дараа ярих болно. Ангилагчийн хувьд энэ бодис, түүнчлэн усгүй фторгидрид нь хоёр дахь аюулын ангилалд багтдаг. Энэ нь юуны түрүүнд фторын нэгдлүүд амархан гал авалцах чадвартай холбоотой юм. Ялангуяа энэ шинж чанар нь хийн устөрөгчийн хайлуур жоншны нэгдэлд онцгой илэрдэг бөгөөд галын болон дэлбэрэлтийн аюул онцгой өндөр байдаг.
Агаар дахь фторын устөрөгчийн хэмжээг яагаад тодорхойлох ёстой вэ
Хайлуур жонш, хүхрийн хүчлээс гаргаж авсан ЭМС-ийн үйлдвэрийн үйлдвэрлэлд уур нь агаар мандалд орох хийн бүтээгдэхүүн алдагдаж болзошгүй. Устөрөгчийн фтор (аюулын ангилал нь хоёрдугаарт ордог) нь маш хортой бодис бөгөөд түүний концентрацийг тогтмол хэмжих шаардлагатай байдаг гэдгийг санаарай. Аж үйлдвэрийн ялгаралт нь маш олон тооны хортой, аюултай химийн бодис, ялангуяа азот, хүхрийн исэл, хүнд металлын сульфид, хийн устөрөгчийн галогенид агуулдаг. Тэдгээрийн дотроос устөрөгчийн фторид ихээхэн хувийг эзэлдэг бөгөөд түүний MPC нь агаар мандлын агаар дахь фторын хувьд өдөрт 0.005 мг/м3 байна. Бөмбөрийн зуух байрладаг үйлдвэрийн газруудын хувьд зөвшөөрөгдөх дээд концентраци (MPC) 0.1 байх ёстой.мг/м3.
Фторын устөрөгчийн хийн анализатор
Агаар мандалд ямар хортой хий, хэр их хэмжээгээр орж ирснийг мэдэхийн тулд тусгай хэмжих хэрэгсэл байдаг. HF уурыг илрүүлэхийн тулд фотоколориметрийн хийн анализаторыг ашигладаг бөгөөд үүнд улайсдаг чийдэн, хагас дамжуулагч гэрэл ялгаруулах диод хоёуланг нь цацрагийн эх үүсвэр болгон ашигладаг бөгөөд фотодиод ба фототранзисторууд нь фотодетекторын үүрэг гүйцэтгэдэг. Агаар мандлын агаар дахь хайлуур жоншны устөрөгчийн хэмжээг мөн хэт улаан туяаны хийн анализатороор тодорхойлно. Тэд нэлээд мэдрэмтгий байдаг. HF молекулууд нь 1-15 мкм-ийн зайд урт долгионы цацрагийг шингээдэг. Агаар мандлын агаар болон аж үйлдвэрийн аж ахуйн нэгжийн ажлын талбай дахь хорт хаягдлыг тодорхойлоход ашигладаг багаж хэрэгсэл нь зөвшөөрөгдөх норм ба тусгаарлагдсан онцгой тохиолдлуудад (технологийн гамшиг, цахилгаан хангамжийн доголдолоос үүдэлтэй технологийн мөчлөгийн тасалдал) ЭМС-ийн концентрацийн хэлбэлзлийг бүртгэдэг., гэх мэт). Эдгээр функцийг устөрөгчийн фторын термокондуктометрийн хийн анализатор гүйцэтгэдэг. Төгсөлтийн баяр. тэд хийн хольцын найрлагаас ЭМС-ын дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийн хамааралд үндэслэн ялгаралтыг ялгадаг.
Фторгидридын хүний биед үзүүлэх хортой нөлөө
Усгүй фторын устөрөгч ба түүний усан дахь уусмал болох фторын хүчил хоёулаа аюулын хоёрдугаар ангилалд хамаарна. Эдгээр нэгдлүүд нь зүрх судасны, ялгадас, амьсгалын замын, түүнчлэн арьс, салст бүрхэвч зэрэг амин чухал системд сөрөг нөлөө үзүүлдэг. Арьсаар дамжин бодис нэвтрэн ороханзаарагдахгүй, шинж тэмдэггүй явдаг. Токсикозын үзэгдлүүд дараагийн өдөр нь илэрч болох бөгөөд тэдгээр нь нуранги гэж оношлогддог, тухайлбал: арьсны шархлаа, нүдний салст бүрхэвчийн гадаргуу дээр түлэгдэх хэсгүүд үүсдэг. Цулцангийн үхжил гэмтлийн улмаас уушигны эд эсүүд устдаг. Завсрын шингэнд орсон фторын ионууд дараа нь эсүүдэд нэвтэрч, тэдгээрийн доторх мэдрэлийн эд, цус, бөөрний хоолой - нефроны бүтэц болох магни, кальцийн хэсгүүдийг холбодог. Иймээс агаар мандалд хийн устөрөгчийн хайлуур жонш, устөрөгчийн хүчлийн уурын агууламжийг сайтар хянах нь онцгой ач холбогдолтой юм.
