Разрушительный фтор

Cоединение кальция и фтора, флюорит (плавиковый шпат, CaF₂), описано ещё в 15 веке под названием «флюор». В 1771 году известный шведский химик Карл Шееле при обработке этого минерала серной кислотой выделил водный раствор фтористого водорода, назвав это соединение плавиковой кислотой. Тогда же было высказано предположение, что в этой кислоте содержится новый весьма активный элемент. Однако, чтобы подтвердить эту гипотезу и выделить новый элемент в чистом виде, химикам многих стран потребовалось более 100 лет упорной и кропотливой работы. Название «фтор» (от греч.φθόρος— разрушительный), предложенноеАндре Ампером вначале 19 века и употребляемое в наше время в русском и некоторых других языках, без всякого преувеличения очень точно отражает природу этого чрезвычайно агрессивного и опасного элемента. История его открытия полна трагизма, так как учёные, пытавшиеся получить фтор в чистом виде, не догадывались о его летальной токсичности. Кто бы мог подумать, что флюорит – простое соединение фтора с кальцием, камень, используемый со времён античности для изготовления некрупных видов посуды, вазочек, шкатулок и украшений, и который иногда ценился выше золота из-за своей красоты, содержит компонент, убивающий всё живое.

Кристалл тёмно-зелёного флюорита (2х2 см), Намибия, горы Эронго.
Фото: взято из en.wikipedia.org

На рубеже 18 и 19 веков жертвами экспериментов по выделению фтора стали многие учёные-экспериментаторы. Член Ирландской Академии наук Томас Нокс скончался от отравления фтороводородом, его брат Георг, тоже академик, стал инвалидом. Полин Лайет, бельгийский химик, скончался от отравления в ходе опытов по выделению фтора. При таких же обстоятельствах умер французский химик Джером Никлес. Получили отравление или серьёзные ожоги французские химики Жозеф Гей-Люссак, Луи Тенар, английский химик Гемфри Дэви и многие другие учёные. Череда многолетних трагических неудач дали повод заявить британскому химику Генри Роско во второй половине 19 века, что проблема выделения свободного фтора составляет одну из труднейших задач современной химии. Только в 1886 году французскому химику Анри Муассану с огромным трудом удалось получить фтор в результате электролиза фтористого водорода. Учёный также пострадал при опытах по выделению фтора. В момент демонстрации своего открытия в Парижской академии наук один глаз химика был закрыт чёрной повязкой. Исследование фтора не принесло ему здоровья. Он говорил, что фтор отнял у него десять лет жизни. Позже за это открытие Муассан получил Нобелевскую премию по химии. Он скоропостижно скончался в возрасте 54 лет в Париже в феврале 1907 года, вскоре после возвращения с церемонии вручения Нобелевской премии в Стокгольме. Причиной смерти был, как считают, острый аппендицит. Однако многие ислледователи полагают, что его ранней смерти также способствовало многократное воздействие фтора.

Международное название – fluorum (символ F, от лат.fluere— течь), было принято, как производное от старинного названия минерала флюорита CaF₂, который в свою очередь происходит от его способности понижать температуру плавления металлургического шлака, образующегося при восстановлении металлов из руд, и увеличивать его текучесть.Флюорит является также флюоресцирующим минералом. При нагревании и после облучения ультрафиолетовым светом он светится в темноте и термин «флюоресценция» происходит именно от названия этого минерала.

Как простое вещество,при нормальных условиях фтор представляет собой двухатомный газ(F₂) бледно-жёлтого цвета с резким запахом. Это самый химически активный неметалл и сильнейший окислитель. Фтор относится к группе галогенов, занимая клетку № 9, является самым лёгким элементом из этой группы.

В земной коре среднее содержание фтора составляет 650 г/т. Главным рудным минералом является флюорит. Подтверждённые мировые запасы этого сырья в настоящее время около 220 млн тонн. Крупнейшие страны по запасам в млн тонн: ЮАР (41), Мексика (32), Россия (29), Китай (21, Монголия (12), Казахстан (6), остальные страны по 5 и менее тонн. В Россиии по состоянию на 2023год балансовые запасы флюорита, учтённые в 39месторождениях, составляют 29 млн тонн. Почти 60% запасов этих руд сосредоточено в Республике Бурятия и Забайкальском крае.

Флюоритовая руда CaF₂, Забайкалье, размер образца 15х16х8см.
Коллекция Московского Планетария.

Главное массовое применение фтора – получение фреонов – широко распространённых хладагентов, используемых в промышленных и домашних холодильниках. В ядерной промышленности фтор используют для получения гексафторида урана UF6 — соединения, необходимого для разделения изотопов урана. В сельском хозяйстве фтор применяют для нормального роста многих культур. Растения требуют фтор в микроскопических количествах, так как этот элемент участвует в процессах фотосинтеза и дыхания, влияя на образование органических кислот и активность ферментов.