9 F 18.998

Фтор

Неметалл Fluorum газ

[He] 2s² 2p⁵ · 2 · 7

← O Кислород Ne Неон →

Самый электроотрицательный и самый реакционноспособный элемент таблицы. Фтор отнимает электроны у чего угодно: в его струе горят вода, стекло и асбест, а несколько химиков погибли, пытаясь его выделить.

3D-модель

Модель Бора: ядро и электронные оболочки по конфигурации. Валентные электроны подсвечены.

Тяните, чтобы вращать; колесо — масштаб

Атомные свойства

Атомный номер: 9
Атомная масса: 18.998 а.е.м.
Электронная конфигурация: [He] 2s² 2p⁵
Электроны по оболочкам: 2 · 7
Блок: p-блок
Группа: Галогены
Период: 2
Электроотрицательность (Полинг): 3.98
Электроотрицательность (Аллен): 4.19
Атомный радиус: 42 pm
Ковалентный радиус: 57 pm
Ван-дер-ваальсов радиус: 147 pm
1-я энергия ионизации: 1 681 kJ/mol
2-я энергия ионизации: 3 374.2 kJ/mol
3-я энергия ионизации: 6 050.4 kJ/mol
4-я энергия ионизации: 8 407.7 kJ/mol
5-я энергия ионизации: 11 023 kJ/mol
Сродство к электрону: 328 kJ/mol
Характерные степени окисления: -1
Степени окисления: -1

Физические свойства

Состояние при 25 °C: газ
Плотность: 0.0017 g/cm³
Температура плавления: 53.48 K · -219.7 °C
Температура кипения: 85.03 K · -188.1 °C
Скорость звука: нет данных

Тепловые свойства

Теплота плавления: 0.51 kJ/mol
Теплота испарения: 6.62 kJ/mol
Удельная теплоёмкость: 0.824 J/(g·K)
Теплопроводность: 0.0277 W/(m·K)

Механические свойства

Модуль Юнга: нет данных
Модуль сдвига: нет данных
Модуль объёмного сжатия: нет данных
Коэффициент Пуассона: нет данных
Твёрдость по Моосу: нет данных
Твёрдость по Бринеллю: нет данных

Электрические и магнитные свойства

Удельное сопротивление: нет данных
Магнитный тип: диамагнетик
Точка Кюри: нет данных
Точка Нееля: нет данных
Температура сверхпроводимости: нет данных

Кристаллическая структура

Кристаллическая решётка: моноклинная
Параметры решётки: a = 550 pm · b = 328 pm · c = 728 pm

Распространённость

В земной коре: 585 mg/kg
В океане: 1.3 mg/L
Во Вселенной: 400 mg/kg
В теле человека: 37 mg/kg

Изотопы

Изотоп	Распространённость	Период полураспада	Тип распада
¹⁹F	100 %	стабилен	—

Фтор-19 — единственный стабильный изотоп, что делает ЯМР на ядрах ¹⁹F исключительно чувствительным методом. Фтор-18 с периодом 110 минут — рабочая метка в ПЭТ-диагностике.

Открытие

Год открытия: 1886
Кто открыл: Анри Муассан
Где: Франция
Происхождение названия: от латинского «fluere» — течь: плавиковый шпат снижал температуру плавления руд

История

Плавиковый шпат применяли как флюс с XVI века, но выделить сам элемент удалось только Анри Муассану в 1886 году — электролизом безводного HF при −50 °C. За это он получил Нобелевскую премию 1906 года.

Где встречается

13-й по распространённости элемент коры, 585 мг/кг. Главные минералы — флюорит, криолит и фторапатит.

Как получают

Исключительно электролизом расплава KF·2HF: химического окислителя сильнее фтора не существует, поэтому получить его реакцией замещения невозможно.

Роль в живой природе

Фторид-ион встраивается в эмаль зубов, превращая гидроксиапатит во фторапатит, который заметно устойчивее к кислоте. В остальном необходимость фтора для человека спорна.

Безопасность

Газообразный фтор смертельно опасен уже при десятках ppm. Плавиковая кислота коварна иначе: она почти не даёт немедленной боли, но проникает сквозь кожу и связывает кальций в крови, вызывая остановку сердца.

Применение

Гексафторид урана для разделения изотопов в атомной промышленности
Фторполимеры, прежде всего тефлон: химическая инертность и низкое трение
Хладагенты и вспениватели на основе фторуглеродов
Фторирование питьевой воды и зубных паст для профилактики кариеса
Плазменное травление кремния в производстве микросхем

Любопытные факты

Фтор возглавляет шкалу электроотрицательности Полинга со значением ровно 3,98 — выше не бывает.
Тефлон открыли случайно в 1938 году: газ в баллоне самопроизвольно полимеризовался в белый порошок.
Фтор — единственный элемент, реагирующий с ксеноном при обычных условиях.
Первые попытки выделить фтор стоили здоровья и жизни нескольким исследователям, которых называют «фторными мучениками».