ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
ется только в виде соединений (с металлами): в основном это CaF
2
, криолит K
3
AlF
6
и фтора-
патит 3Ca
3
(PO
4
)
2
⋅ CaF
2
; в небольшом количестве фториды есть в природных водах, что свя-
зано с присутствием в них солей кальция (CaF
2
плохо растворим в воде).
4.2.1. Получение
Получение F
2
основано на окислении F
−
в его соединениях. Так как F
2
наиболее сильный
химический окислитель, то его получают электролизом. Электролитом служит расплавлен-
ный дифторид калия KHF
2
(KF ⋅ HF) при 250 °С, насыщенный фтористым водородом (40…41
% HF). Процесс проводят в медных или стальных электролизёрах. Катоды медные или
стальные, аноды – графитовые или никелевые (эти материалы электродов не разрушаются
фтором при температуре электролиза); соль предварительно обезвоживается, катодное и
анодное пространства во избежание взрыва (в результате взаимодействия продуктов элек-
тролиза Н
2
и F
2
) – тщательно изолируют друг от друга.
Аппараты и коммуникации для работы с фтором изготавливают из меди или никеля; ни-
кель наиболее стойкий по отношению к фтору металл; он покрывается очень прочной плен-
кой фторида, предотвращающей дальнейшее взаимодействие.
4.2.2. Особенности элемента фтора
Фтор – светло-жёлтый газ с резким, очень неприятным запахом, t
пл
= −219 °С, t
кип
= −188
°С. Фтор и его соединения сильно ядовиты (исключение составляют СF
4
, SF
6
и некоторые
другие химически инертные вещества).
Вместе с хлором, бромом и йодом фтор образует семейство галогенов.
Электронное строение атома F таково: 1s
2
2s
2
2p
5
2s 2p
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑
Поэтому в соединениях cтепень окисления равна −1, т.е. все они, в том числе кислород-
ные соединения, должны называться фторидами. Существование F
+
в соединениях исключе-
но: величина первой энергии ионизации I
F
(1735 кДж/моль) меньше лишь I
He
и I
Ne
. Это озна-
чает, что если бы даже удалось получить катион F
+
, − а химическим путём это неосуществи-
мо, так как фтор наиболее электроотрицательный элемент, то при столкновении с любой час-
тицей (кроме атомов He или Ne) он превратился бы в атом F.
Отличие фтора от других галогенов – в невозможности образования в молекуле F
2
до-
норно-акцепторной связи, так как отсутствуют d-орбитали. Поэтому связь F-F непрочна E
F-F
= 151 кДж/моль (для сравнения Е
Cl-Cl
= = 238 кДж/моль). Отсюда легкость диссоциации мо-
лекулы F
2
при сравнительно невысоких температурах, и энергия активации реакций с эле-
ментарным фтором обычно невелика. Процессы с участием фтора протекают очень быстро.
Вместе с тем большая энергия связей Э-F (E
Э-F
), особенно для Э = H (566 кДж/моль) и Si
(582 кДж/моль) является следствием малого размера атома F и наибольшей его электроотри-
цательности. Отсюда и очень высокая химическая активность фтора. Он вытесняет галогены
при взаимодействии с галогенидами и т.д.
Большая величина E
F-Э
объясняет, почему F
−
входит в состав многих прочных комплек-
сов (BF
4
–
, SiF
6
2–
, AlF
6
3–
и т.д.). Большое отрицательное значение ∆G° для образования коорди-
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 34
- 35
- 36
- 37
- 38
- …
- следующая ›
- последняя »