Galogenlar birikmalari orasida D. I. Mendeleyev kimyoviy elementlar davriy sistemasi asosiy kichik guruhining 7-guruh elementlari - ftor vodorod katta amaliy ahamiyatga ega. Boshqa galogen vodorodlar bilan bir qatorda, u xalq xo'jaligining turli tarmoqlarida: ftor o'z ichiga olgan plastmassalar, gidroflorik kislota va uning tuzlarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Ushbu ishda biz molekulaning tuzilishini, ushbu moddaning fizik va kimyoviy xususiyatlarini o'rganamiz va uni qo'llash sohalarini ko'rib chiqamiz.
Kashfiyot tarixi
XVII asrda K. Shvankvard mineral florshpat va sulfat kislota bilan tajriba o'tkazdi. Olim reaksiya jarayonida gaz ajralib chiqishini aniqladi, bu gaz probirkani reagentlar aralashmasi bilan qoplagan shisha plastinkani yo'q qila boshladi. Bu gazsimon birikma vodorod ftorid deb ataladi.
Hidroflorik kislota 19-asrda Gay-Xuddi shu xom ashyolardan lussac: florit va sulfat kislota. Amper o'z tajribalari bilan HF molekulasining tuzilishi vodorod xloridga o'xshashligini isbotladi. Bu vodorod galogenidlarining suvli eritmalariga ham tegishli. Farqlar kislotalarning kuchiga bog'liq: gidroftorik kuchsiz, xlorid esa kuchli.
Jismoniy xususiyatlar
HF kimyoviy formulali gaz o'tkir xarakterli hidga ega, rangsiz, havodan biroz engilroq. HI-HBr-HCl- vodorod galogenidlari qatorida qaynash va erish nuqtalari silliq o'zgaradi va HF ga o'tishda ular keskin ortadi. Ushbu hodisaning izohi quyidagicha: molekulyar vodorod ftorid assotsiatsiyalarni hosil qiladi (ular orasida vodorod aloqalari paydo bo'ladigan neytral zarralar guruhlari). Ularni sindirish uchun qo'shimcha energiya talab qilinadi, shuning uchun qaynash va erish nuqtalari ortadi. Gaz zichligi ko'rsatkichlariga ko'ra, qaynash nuqtasiga (+19,5) yaqin diapazonda ftor vodorod HF2 o'rtacha tarkibiga ega bo'lgan agregatlardan iborat. 25 oS dan yuqori qizdirilganda bu komplekslar asta-sekin parchalanadi va taxminan 90 oS haroratda ftor vodoroddan iborat. HF molekulalari.
Ftorgidrid qanday qazib olinadi
Biz yuqorida aytib oʻtganimizdek, laboratoriya sharoitida emas, balki sanoatda moddani olish usullari amalda bir-biridan farq qilmaydi: reagentlar bir xil ftor shpati (ftorit) va sulfat kislotadir.
Konlari Primorye, Transbaykaliya, Meksika, AQShda joylashgan mineral avval flotatsiya usulida boyitiladi, so'ngra texnologik jarayonda qo'llaniladi.maxsus po'lat pechlarda amalga oshiriladigan HFni olish. Ularga ruda yuklanadi va sulfat kislota bilan aralashtiriladi. Boyitilgan ruda 55-60% ftoritni o'z ichiga oladi. Pechning devorlari ftor vodorodni ushlab turuvchi qo'rg'oshin plitalari bilan qoplangan. U yuvish kolonnasida tozalanadi, sovutiladi va keyin kondensatsiyalanadi. Vodorod ftoridini ishlab chiqarish uchun bilvosita elektr energiyasi bilan isitiladigan aylanma pechlar ishlatiladi. HF ning chiqish massa ulushi taxminan 0,98 ni tashkil qiladi, ammo jarayonning kamchiliklari bor. Bu ancha uzun va sulfat kislotaning katta iste'molini talab qiladi.
HF molekulalarining qutblari
Suvsiz vodorod ftorid bir-biri bilan bog'lanish va agregatlar hosil qilish qobiliyatiga ega bo'lgan zarralardan iborat. Bu molekulaning ichki tuzilishi bilan izohlanadi. Vodorod va ftor atomlari o'rtasida kuchli kimyoviy bog'lanish paydo bo'ladi, bu qutbli kovalent bog'lanish deb ataladi. U ko'proq elektronegativ ftor atomiga siljigan umumiy elektron juftligi bilan ifodalanadi. Natijada, ftorgidrid molekulalari qutbga aylanadi va dipollar shakliga ega bo'ladi.
Ularning o'rtasida elektrostatik tortishish kuchlari paydo bo'ladi, bu esa sheriklarning paydo bo'lishiga olib keladi. Vodorod va ftor atomlari orasidagi kimyoviy bog'lanish uzunligi 92 nm, energiyasi esa 42 kJ/mol. Gazsimon va suyuq holatda ham modda H2F2, H shaklidagi polimer aralashmasidan iborat. 4 F4.
Kimyoviy xossalari
Suvsiz vodorod ftorid tuzlar bilan ta'sir o'tkazish qobiliyatiga egakarbonat, silikat, nitrit va sulfid kislotalar. Oksidlovchi xususiyatlarni ko'rsatib, HF yuqoridagi birikmalarni karbonat angidrid, kremniy tetraflorid, vodorod sulfidi va azot oksidlariga kamaytiradi. Suvli 40% li ftoridli vodorod eritmasi beton, shisha, teri, kauchukni yo'q qiladi, shuningdek Cu2O kabi ba'zi oksidlar bilan o'zaro ta'sir qiladi. Mahsulotlarda erkin mis, mis ftorid va suv mavjud. HF reaksiyaga kirishmaydigan moddalar guruhi mavjud, masalan, og'ir metallar, shuningdek, magniy, temir, alyuminiy, nikel.
Ftorid vodorodining suvli eritmasi
Bu gidroflorik kislota deb ataladi va 40% va 72% eritmalar shaklida qo'llaniladi. Kimyoviy xossalari kontsentratsiyasiga bog'liq bo'lgan vodorod ftorid suvda cheksiz eriydi. Bunday holda issiqlik chiqariladi, bu jarayonni ekzotermik deb tavsiflaydi. O'rtacha kuchli kislota bo'lib, HF ning suvdagi eritmasi metallar bilan o'zaro ta'sir qiladi (almashtirish reaktsiyasi). Tuzlar - ftoridlar hosil bo'ladi va vodorod ajralib chiqadi. Passiv metallar gidroflorik kislota - platina va oltin, shuningdek qo'rg'oshin bilan reaksiyaga kirishmaydi. Kislota uni passivlashtiradi, ya'ni metall yuzasida erimaydigan qo'rg'oshin ftorididan iborat himoya plyonka hosil qiladi. HF ning suvli eritmasi tarkibida temir, mishyak, oltingugurt dioksidi aralashmalari bo'lishi mumkin, bu holda u texnik kislota deb ataladi. Konsentrlangan 60% HF eritmasi organik sintez kimyosida muhim ahamiyatga ega. U polietilen yoki teflon idishlarda va katta tonnali ftorda saqlanadikislota po'lat baklarda tashiladi.
Florid kislotasining xalq xo'jaligidagi o'rni
Ftor vodorod eritmasi qora va rangli metallurgiyadagi oqimlarning tarkibiy qismi bo'lgan ammoniy bor ftoridini olish uchun ishlatiladi. Bundan tashqari, sof bor olish uchun elektroliz jarayonida qo'llaniladi. Hidroflorik kislota Na2SiF6 kabi silikofloridlarni ishlab chiqarishda ishlatiladi. Mineral kislotalarga chidamli sement va emal ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
Fluat qurilish materiallarini suv o'tkazmaydigan qiladi. Ulardan foydalanish jarayonida ehtiyot bo'lish kerak, chunki barcha sililikofloridlar toksikdir. HF ning suvli eritmasi sintetik moylash moylarini ishlab chiqarishda ham qo'llaniladi. Mineral moylardan farqli o'laroq, ular yopishqoqlikni saqlaydi va ishlaydigan qismlar yuzasida himoya plyonka hosil qiladi: kompressorlar, vites qutilari, podshipniklar ham yuqori, ham past haroratlarda. Suvli vodorod ftorid shishani matlashda (matlashda), shuningdek kremniyni silliqlash uchun ishlatiladigan yarimo'tkazgich sanoatida katta ahamiyatga ega.
Ftorli plastmassalar
Ulardan eng mashhuri teflon (ftoroplast - 4). Bu tasodifan topilgan. Freonlarni sintez qilish bilan shug'ullangan organik kimyogar Roy Plunkett g'ayritabiiy darajada past haroratda saqlanadigan gazsimon etilen tetrakloridli silindrlarda gaz emas, balki teginish uchun yog'li oq kukunni topdi. Ma'lum bo'lishicha, yuqori bosim va past haroratdatetrafloroetilen polimerlangan.
Bu reaksiya yangi plastik massa hosil boʻlishiga olib keldi. Keyinchalik u Teflon deb nomlandi. U ajoyib issiqlik va sovuqqa chidamliligiga ega. Teflon qoplamalari oziq-ovqat va kimyo sanoatida, yopishmaydigan xususiyatlarga ega kostryulkalar ishlab chiqarishda muvaffaqiyatli qo'llaniladi. Hatto 70 oS da ftoroplastikdan tayyorlangan mahsulotlar - 4 o'z xususiyatlarini yo'qotmaydi. Istisno - teflonning yuqori kimyoviy inertligi. Agressiv moddalar - gidroksidi va kislotalar bilan aloqa qilish orqali buzilmaydi. Bu nitrat va sulfat kislotalari, ammoniy gidroksidi va kaustik soda ishlab chiqarish uchun texnologik jarayonlarda qo'llaniladigan uskunalar uchun juda muhimdir. Ftoroplastiklar qo'shimcha komponentlarni - modifikatorlarni, masalan, shisha tolalar yoki metallarni o'z ichiga olishi mumkin, buning natijasida ular o'z xususiyatlarini o'zgartiradilar, masalan, issiqlikka chidamlilik va aşınma qarshiligini oshiradilar.
Vodorod ftoridining dissotsiatsiyasi
Avvalroq biz HF molekulalarida kuchli kovalent boglanish hosil boʻlishini, qoʻshimcha ravishda ularning oʻzlari vodorod bogʻlarini hosil qilib, agregatlarga birlasha olishini aytib oʻtgan edik. Shuning uchun vodorod ftoridning dissotsilanish darajasi past bo'lib, suvli eritmada ionlarga yomon bo'linadi. Hidroflorik kislota xlorid yoki bromiddan kuchsizroqdir. Uning dissotsiatsiyasining bu xususiyatlari turg'un, kislotali tuzlarning mavjudligini tushuntiradi, ammo ularni na xlorid, na yod hosil qiladi. Vodorod ftoridining suvli eritmasining dissotsilanish konstantasi 7x10-4 ga teng, bu uning eritmasida ko’p miqdorda dissotsilanmagan moddalar mavjudligini tasdiqlaydi.molekulalar va vodorod va ftor ionlarining kam miqdori mavjud.
Ftorgidrid qanday xavfli
Shuni ta'kidlash kerakki, gazsimon va suyuq vodorod ftorid ham zaharli hisoblanadi. Moddaning kodi 0342. Hidroflorik kislota ham giyohvandlik xususiyatiga ega. Uning inson tanasiga ta'siri haqida biroz keyinroq to'xtalamiz. Tasniflagichda bu modda, shuningdek, suvsiz ftorgidrid ikkinchi xavfli sinfga kiradi. Bu, birinchi navbatda, ftor birikmalarining osongina alangalanish qobiliyatiga bog'liq. Xususan, bu xususiyat, ayniqsa, yong'in va portlash xavfi yuqori bo'lgan gazsimon vodorod ftorid kabi birikmalarda namoyon bo'ladi.
Nima uchun havodagi vodorod ftorid darajasini aniqlash kerak
Florshpat va sulfat kislotadan olingan HFni sanoat ishlab chiqarishda bug'lari atmosferaga kiradigan gazsimon mahsulot yo'qolishi mumkin. Eslatib o'tamiz, vodorod ftorid (xavf klassi ikkinchi) juda zaharli moddadir va uning kontsentratsiyasini doimiy o'lchashni talab qiladi. Sanoat chiqindilari ko'p miqdordagi zararli va potentsial xavfli kimyoviy moddalarni, birinchi navbatda azot va oltingugurt oksidlarini, og'ir metallarning sulfidlarini va gazsimon vodorod galogenidlarini o'z ichiga oladi. Ularning orasida katta ulush vodorod ftoridiga to'g'ri keladi, uning MPC atmosfera havosida kuniga ftor bo'yicha 0,005 mg/m3 ni tashkil qiladi. Barabanli pechlar joylashgan zavod maydonchalari uchun ruxsat etilgan maksimal konsentratsiya (MPC) 0,1 bo'lishi kerak.mg/m3.
Vodorod ftorid gaz analizatorlari
Atmosferaga qanday zararli gazlar va qancha miqdorda kirganini bilish uchun maxsus oʻlchash asboblari mavjud. HF bug'larini aniqlash uchun fotokolorimetrik gaz analizatorlari qo'llaniladi, ularda nurlanish manbalari sifatida cho'g'lanma lampalar va yarim o'tkazgichli yorug'lik diodlari ishlatiladi, fotodiodlar va fototransistorlar esa fotodetektor rolini o'ynaydi. Atmosfera havosidagi vodorod ftoridini aniqlash ham infraqizil gaz analizatorlari yordamida amalga oshiriladi. Ular ancha sezgir. HF molekulalari 1-15 mkm oralig'ida uzoq to'lqinli nurlanishni o'zlashtiradi. Atmosfera havosidagi va sanoat korxonalarining ish joylarida zaharli chiqindilarni aniqlash uchun ishlatiladigan asboblar ruxsat etilgan me'yor doirasida ham, alohida ekstremal holatlarda ham (texnogen ofatlar, elektr ta'minotidagi uzilishlar tufayli texnologik tsikllarning buzilishi) HF kontsentratsiyasining o'zgarishini qayd etadi., va boshqalar.). Bu funktsiyalar vodorod ftoridining termokonduktometrik gaz analizatorlari tomonidan amalga oshiriladi. Bitiruv kechasi. ular gaz aralashmasi tarkibiga HF issiqlik o'tkazuvchanligining bog'liqligi asosida emissiyalarni farqlaydilar.
Ftorgidridning inson organizmiga zararli ta'siri
Suvsiz vodorod ftorid ham, uning suvdagi eritmasi bo'lgan gidroftorik kislota ham ikkinchi xavfli sinfga tegishli. Ushbu birikmalar ayniqsa hayotiy tizimlarga salbiy ta'sir ko'rsatadi: yurak-qon tomir, ekskretor, nafas olish, shuningdek teri va shilliq pardalar. Teri orqali moddaning kirib borishisezilmaydi va asemptomatik o'tadi. Toksikoz hodisalari ertasi kuni paydo bo'lishi mumkin va ular ko'chki sifatida tashxis qilinadi, ya'ni: terida yaralar paydo bo'ladi, ko'zning shilliq qavati yuzasida kuyish joylari hosil bo'ladi. Alveolalarning nekrotik lezyonlari tufayli o'pka to'qimalari yo'q qilinadi. Keyin interstitsial suyuqlikka kirgan ftor ionlari hujayralarga kirib, ulardagi magniy va k altsiy zarralarini bog'laydi, ular asab to'qimalariga, qonga, shuningdek buyrak kanalchalari - nefronlarning tuzilmalariga kiradi. Shuning uchun atmosferadagi gazsimon vodorod ftorid va gidroftorik kislota bug'lari tarkibini diqqat bilan kuzatib borish ayniqsa dolzarbdir.
