Фтор нь химийн элемент (тэмдэг F, атомын дугаар 9), галогенийн бүлэгт хамаарах металл бус металл юм. Энэ бол хамгийн идэвхтэй, электрон сөрөг бодис юм. Хэвийн температур, даралттай үед фторын молекул нь F2 томьёотой цайвар шар өнгийн хортой хий юм. Бусад галидын нэгэн адил молекул фтор нь маш аюултай бөгөөд арьсанд хүрэхэд химийн хүчтэй түлэгдэлт үүсгэдэг.
Ашиглах
Фтор ба түүний нэгдлүүдийг эм, агрохими, шатах тослох материал, нэхмэлийн үйлдвэрлэлд өргөнөөр ашигладаг. Усны фторын хүчлийг шилийг сийлэхэд ашигладаг бол фторын плазмыг хагас дамжуулагч болон бусад материалыг үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Шүдний оо болон ундны усанд бага концентрацитай F ионы агууламж нь шүд цоорох өвчнөөс урьдчилан сэргийлэхэд тусалдаг бол зарим шавьж устгах бодисуудад өндөр концентрацитай байдаг. Ихэнх ерөнхий мэдээ алдуулагч нь гидрофторкарбоны дериватив юм. 18F изотоп нь анагаах ухаанд зориулсан позитроны эх үүсвэр юм.позитрон ялгаралтын томографийн дүрслэл, ураны гексафторидыг ураны изотопуудыг ялгаж, атомын цахилгаан станцуудад баяжуулсан уран үйлдвэрлэхэд ашигладаг.
Нээлтийн түүх
Фторын нэгдлүүд агуулсан эрдсүүд нь энэхүү химийн элементийг тусгаарлахаас олон жилийн өмнө мэдэгдэж байсан. Жишээлбэл, хайлуур жонш (эсвэл флюорит) нь кальцийн хайлуур жоншоос бүрдэхийг 1530 онд Жорж Агрикола тайлбарласан байдаг. Энэ нь метал эсвэл хүдрийн хайлах цэгийг бууруулж, хүссэн металлыг цэвэршүүлэхэд тусалдаг бодис болох флюс болгон ашиглаж болохыг анзаарсан. Тиймээс фтор нь латин нэрээ fluere (“урсгах”) гэсэн үгнээс авсан.
1670 онд шилэн үлээгч Хайнрих Шванхард хүчилээр боловсруулсан кальцийн фтор (жонш)-ийн үйлчлэлээр шил сийлсэн болохыг олж мэдсэн. Карл Шееле болон Хамфри Дэви, Жозеф-Луи Гэй-Люссак, Антуан Лавуазье, Луис Тенард зэрэг хожмын олон судлаачид CaF-ийг төвлөрсөн хүхрийн хүчлээр боловсруулснаар амархан гаргаж авсан фторын хүчил (HF) дээр туршилт хийсэн.
Эцэст нь HF нь урьд өмнө мэдэгдээгүй элемент агуулсан нь тодорхой болсон. Гэсэн хэдий ч хэт их урвалын улмаас энэ бодисыг олон жилийн турш тусгаарлах боломжгүй байв. Энэ нь нэгдлүүдээс салгахад хэцүү төдийгүй бусад бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй шууд урвалд ордог. Фторын элементийн фторыг гидрофторын хүчлээс тусгаарлах нь маш аюултай бөгөөд эхний оролдлогууд нь хэд хэдэн эрдэмтдийн нүдийг сохруулж, үхэлд хүргэжээ. Эдгээр хүмүүсийг "алагдсан хүмүүс" гэж нэрлэдэгфтор."
Нээлт ба үйлдвэрлэл
Эцэст нь 1886 онд Францын химич Анри Мойсан хайлсан калийн фторид ба фторын хүчлийн холимогоос электролиз хийх замаар фторыг ялгаж чаджээ. Үүнийхээ төлөө тэрээр 1906 онд химийн салбарт Нобелийн шагнал хүртжээ. Түүний электролитийн аргыг өнөөг хүртэл энэхүү химийн элементийг үйлдвэрийн үйлдвэрлэлд ашигласаар байна.
Фторын анхны томоохон үйлдвэрлэл Дэлхийн 2-р дайны үед эхэлсэн. Энэ нь Манхэттэний төслийн нэг хэсэг болох атомын бөмбөг бүтээх үе шатуудын нэгд шаардлагатай байв. Фторыг ураны гексафторид (UF6) үйлдвэрлэхэд ашигласан бөгөөд энэ нь эргээд 235U болонхоёр изотопыг бие биенээсээ салгахад ашигласан. 238U. Өнөөдөр цөмийн эрчим хүч үйлдвэрлэхэд баяжуулсан уран үйлдвэрлэхэд хийн UF6 хэрэгтэй байна.
Фторын хамгийн чухал шинж чанарууд
Тогтмол системд элемент нь галоген гэж нэрлэгддэг 17-р бүлгийн (өмнөх 7А бүлэг) дээд талд байрладаг. Бусад галогенд хлор, бром, иод, астатин орно. Нэмж хэлэхэд, F нь хүчилтөрөгч ба неон хоёрын хоорондох хоёр дахь үе юм.
Цэвэр фтор нь идэмхий хий (химийн томъёо F2) бөгөөд нэг литр эзэлхүүн дэх 20 нл-ийн агууламжтай хурц үнэртэй байдаг. Бүх элементүүдээс хамгийн реактив, электрон сөрөг шинж чанартай тул тэдгээрийн ихэнхтэй нь амархан нэгдэл үүсгэдэг. Фтор нь элемент хэлбэрээр оршин тогтнохын тулд хэт идэвхтэй бөгөөд ийм байдагихэнх материал, түүний дотор цахиуртай холбоотой тул үүнийг бэлтгэх эсвэл шилэн саванд хадгалах боломжгүй. Чийглэг агаарт устай урвалд орж ижил аюултай фторын хүчил үүсгэдэг.
Фтор нь устөрөгчтэй харилцан үйлчилж, бага температур, харанхуйд ч дэлбэрдэг. Устай хүчтэй урвалд орж, фторын хүчил ба хүчилтөрөгчийн хий үүсгэдэг. Төрөл бүрийн материалууд, түүний дотор нарийн тархсан металл, шил зэрэг нь хийн фторын тийрэлтэт галд тод дөлөөр шатдаг. Нэмж дурдахад энэхүү химийн элемент нь криптон, ксенон, радон зэрэг үнэт хийтэй нэгдлүүдийг үүсгэдэг. Гэхдээ энэ нь азот болон хүчилтөрөгчтэй шууд урвалд ордоггүй.
Фторын хэт идэвхтэй үйл ажиллагаанаас үл хамааран түүнийг аюулгүй тээвэрлэх, тээвэрлэх аргууд одоо бэлэн болсон. Элементийг ган эсвэл монелийн (никельээр баялаг хайлш) саванд хадгалж болно, учир нь эдгээр материалын гадаргуу дээр фторууд үүсдэг бөгөөд энэ нь цаашдын урвалд орохоос сэргийлдэг.
Фтор нь зарим эерэг цэнэгтэй элементүүдтэй хослуулан фтор нь сөрөг цэнэгтэй ион (F-) хэлбэрээр агуулагддаг бодис юм. Металлтай фторын нэгдлүүд нь хамгийн тогтвортой давсуудын нэг юм. Усанд ууссан үед тэдгээр нь ионуудад хуваагддаг. Фторын бусад хэлбэрүүд нь цогцолбор юм, жишээлбэл, [FeF4]-, H2F+.
Изотопууд
Энэ галогенийн 14F-ээс 31F хүртэлх олон изотопууд байдаг. Гэхдээ фторын изотопын найрлагад зөвхөн нэг нь л орно.19F нь 10 нейтрон агуулдаг, учир нь энэ нь цорын ганц тогтвортой байдаг. 18F цацраг идэвхт изотоп нь позитронуудын үнэ цэнэтэй эх үүсвэр юм.
Биологийн нөлөө
Бие дэхь фтор нь голчлон яс, шүдэнд ион хэлбэрээр агуулагддаг. Ундны усыг сая тутамд нэгээс бага концентрацитай фторжуулж байгаа нь шүд цоорох өвчний тохиолдлыг эрс бууруулдаг гэж АНУ-ын Үндэсний Шинжлэх Ухааны Академийн Үндэсний Судалгааны Зөвлөл мэдэгджээ. Нөгөөтэйгүүр, фторын хэт их хуримтлал нь флюороз үүсэхэд хүргэдэг бөгөөд энэ нь алаг шүдэнд илэрдэг. Энэ нөлөө нь ундны усан дахь химийн элементийн агууламж 10 ppm-ээс хэтэрсэн газарт ихэвчлэн ажиглагддаг.
Фтор болон фторын элементийн давс нь хортой тул маш болгоомжтой харьцах хэрэгтэй. Арьс, нүдтэй харьцахаас болгоомжтой зайлсхийх хэрэгтэй. Арьсанд үзүүлэх урвал нь фторын хүчил үүсгэдэг бөгөөд энэ нь эд эсэд хурдан нэвтэрч, яс дахь кальцитай урвалд орж, тэдгээрийг бүрмөсөн гэмтээдэг.
Орчны фтор
Флюоритын ашигт малтмалын дэлхийн жилийн олборлолт 4 сая орчим тонн, хайгуулын ордын нийт хүчин чадал 120 сая тонн орчим байдаг. Энэ ашигт малтмалын гол олборлолт нь Мексик, Хятад, Баруун Европ юм.
Фтор нь байгалийн жамаар газрын царцдас, чулуулаг, нүүрс, шаварт байдаг. Хөрсний салхины элэгдлээс болж фторидууд агаарт гардаг. Фтор нь дэлхийн царцдасын 13 дахь хамгийн элбэг байдаг химийн элемент бөгөөд түүний агууламж950 ppm-тэй тэнцэнэ. Хөрсөнд түүний дундаж агууламж 330 ppm орчим байдаг. Устөрөгчийн хайлуур жонш нь үйлдвэрийн шаталтын процессын үр дүнд агаарт цацагдах боломжтой. Агаарт байгаа фторидууд газар эсвэл ус руу унадаг. Фтор нь маш жижиг тоосонцортой холбогдвол агаарт удаан хугацаагаар үлдэж болно.
Агаар мандалд энэхүү химийн элементийн 0.6 тэрбум хувь нь давсны манан болон органик хлорын нэгдлүүд хэлбэрээр агуулагддаг. Хот суурин газарт төвлөрөл нь тэрбум тутамд 50 хэсэгт хүрдэг.
Холболтууд
Фтор нь олон төрлийн органик болон органик бус нэгдлүүдийг үүсгэдэг химийн элемент юм. Химичид устөрөгчийн атомыг түүгээр сольж, улмаар олон шинэ бодис үүсгэж чаддаг. Өндөр реактив галоген нь үнэт хийтэй нэгдлүүдийг үүсгэдэг. 1962 онд Нейл Бартлетт ксенон гексафтороплатинатыг (XePtF6) нийлэгжүүлсэн. Мөн криптон, радон фторыг олж авсан. Өөр нэг нэгдэл бол аргон фторгидрид бөгөөд зөвхөн маш бага температурт тогтвортой байдаг.
Үйлдвэрлэлийн хэрэглээ
Фторыг атомын болон молекулын төлөвт нь хагас дамжуулагч, хавтгай дэлгэц, микро цахилгаан механик систем үйлдвэрлэхэд плазмын сийлбэр хийхэд ашигладаг. Усны фторын хүчил нь чийдэн болон бусад бүтээгдэхүүний шилийг сийлэхэд ашигладаг.
Фтор нь зарим нэгдлүүдийн хамт эм, агрохими, шатах тослох материалын үйлдвэрлэлд чухал бүрэлдэхүүн хэсэг болдог.материал, нэхмэл эдлэл. Химийн элемент нь галогенжүүлсэн алкан (галон) үйлдвэрлэхэд шаардлагатай бөгөөд энэ нь эргээд агааржуулагч, хөргөлтийн системд өргөн хэрэглэгддэг. Хожим нь хлорфтор нүүрстөрөгчийг агаар мандлын дээд давхаргад озоны давхаргыг устгахад хувь нэмэр оруулдаг тул ийм төрлийн хэрэглээг хориглосон.
Хүхрийн гексафторид нь маш идэвхгүй, хоргүй хий бөгөөд хүлэмжийн хийн ангилалд багтдаг. Фторгүйгээр Teflon зэрэг үрэлт багатай хуванцар үйлдвэрлэх боломжгүй юм. Олон мэдээ алдуулагч (жишээлбэл, севофлуран, десфлуран, изофлуран) нь CFC-ийн дериватив юм. Натрийн гексафтороалюминат (криолит) нь хөнгөн цагааны электролизэд ашиглагддаг.
Фторын нэгдлүүд, түүний дотор NaF нь шүд цоорохоос сэргийлж шүдний оонд хэрэглэдэг. Эдгээр бодисыг усны фторжуулах зорилгоор хотын усан хангамжид нэмдэг боловч хүний эрүүл мэндэд үзүүлэх нөлөөллийн улмаас энэ нь маргаантай гэж үздэг. Өндөр концентрацид NaF-ийг шавьж устгах бодис болгон, ялангуяа жоомтой тэмцэхэд ашигладаг.
Өмнө нь фторыг металл болон хүдрийн хайлах цэгийг бууруулж, шингэн чанарыг нэмэгдүүлэхэд ашигладаг байсан. Фтор нь ураны гексафторидын үйлдвэрлэлийн чухал бүрэлдэхүүн хэсэг бөгөөд изотопыг нь салгахад ашигладаг. 18F, хагас задралын хугацаа нь 110 минутын цацраг идэвхт изотоп нь позитрон ялгаруулдаг бөгөөд ихэвчлэн эмнэлгийн позитрон ялгаралтын томографид ашиглагддаг.
Фторын физик шинж чанар
Үндсэн шинж чанарууддараах химийн элемент:
- Атомын масс 18.9984032 г/моль.
- Цахим тохиргоо 1s22s22p5.
- Исэлдэлтийн төлөв -1.
- Нягт 1.7 г/л.
- Хайлах цэг 53.53 К.
- Буцлах цэг 85.03 К.
- Дулааны багтаамж 31.34 Ж/(К моль).
