フッ素の最も重要な性質。フッ素

フッ素は化学元素 (記号 F、原子番号 9) であり、ハロゲンのグループに属する非金属です。それは最も活性で電気陰性の物質です。常温常圧では、フッ素分子は式 F 2 で表される淡黄色です。他のハロゲン化物と同様、フッ素分子は非常に危険であり、皮膚に触れると重度の化学火傷を引き起こします。

使用法

フッ素とその化合物は、医薬品、農薬、燃料、潤滑剤、繊維の製造などに広く使用されています。ガラスのエッチングにはフッ素プラズマが、半導体などの製造にはフッ素プラズマが使われています。歯磨き粉や飲料水中の低濃度の F イオンは虫歯の予防に役立ちますが、一部の殺虫剤には高濃度の F イオンが含まれています。多くの全身麻酔薬はハイドロフルオロカーボン誘導体です。 18F 同位体は、陽電子放出断層撮影法を使用した医療画像用の陽電子源であり、六フッ化ウランはウラン同位体を分離して原子力発電所用に製造するために使用されます。

発見の歴史

フッ素化合物を含む鉱物は、この化学元素が単離される何年も前から知られていました。たとえば、フッ化カルシウムからなる鉱物ホタル石（または蛍石）は、1530 年にジョージアグリコラによって記載されました。彼は、これがフラックス、つまり金属または鉱石の融点を下げ、目的の金属を精製するのに役立つ物質として使用できることに気づきました。したがって、フッ素のラテン語名は、fluere（「流れる」）という言葉に由来しています。

1670 年、ガラス吹き職人のハインリヒシュワンハルトは、酸で処理したフッ化カルシウム (蛍石) によってガラスがエッチングされることを発見しました。カールシェーレと、ハンフリーデイビー、ジョゼフルイゲイリュサック、アントワーヌラヴォアジエ、ルイテナールを含むその後の多くの研究者は、CaF を濃硫酸で処理することによって簡単に調製できるフッ化水素酸 (HF) を実験しました。

最終的に、HFにはこれまで知られていなかった元素が含まれていることが明らかになりました。しかし、この物質はその過剰な反応性のため、長年単離できませんでした。化合物から分離するのが難しいだけでなく、すぐに他の成分と反応してしまいます。フッ化水素酸からフッ素元素を分離することは非常に危険であり、初期の試みでは失明して何人かの科学者が死亡しました。これらの人々は「フッ化物の殉教者」として知られるようになりました。

発見と生産

最後に、1886 年にフランスの化学者アンリモアッサンは、溶融フッ化カリウムとフッ化水素酸の混合物の電気分解によってフッ素を単離することに成功しました。この功績により、彼は 1906 年のノーベル化学賞を受賞しました。彼の電解的アプローチは、今日でもこの化学元素の工業生産に使用され続けています。

最初の大規模なフッ素生産は第二次世界大戦中に始まりました。これは、マンハッタン計画の一環として原子爆弾を製造する段階の 1 つで必要でした。フッ素は六フッ化ウラン (UF 6) の製造に使用され、次にそれは 235 U と 238 U の 2 つの同位体を分離するために使用されました。現在、UF 6 ガスは原子力発電用の濃縮ウランを製造するために必要です。

フッ素の最も重要な性質

周期表では、この元素は 17 族 (以前は 7A 族) の最上位にあり、ハロゲン元素と呼ばれます。他のハロゲンには、塩素、臭素、ヨウ素、アスタチンなどがあります。さらに、F は酸素とネオンの間の第 2 周期にあります。

純粋なフッ素は、体積 1 リットルあたり 20 nl の濃度で検出される特有の刺激臭を持つ腐食性ガス (化学式 F2) です。すべての元素の中で最も反応性が高く電気陰性であるため、ほとんどの元素と容易に化合物を形成します。フッ素は元素の形で存在するには反応性が高すぎるため、シリコンを含むほとんどの材料と親和性が高いため、ガラス容器で調製したり保存したりすることはできません。湿った空気中では水と反応し、同様に危険なフッ化水素酸を生成します。

フッ素は水素と相互作用すると、低温や暗闇でも爆発します。水と激しく反応してフッ化水素酸と酸素ガスを生成します。フッ素ガスの流れの中で、金属やガラスなどのさまざまな素材が明るい炎を上げて燃えます。さらに、この化学元素は希ガスのクリプトン、キセノン、ラドンと化合物を形成します。ただし、窒素や酸素とは直接反応しません。

フッ素の極度の活性にもかかわらず、その安全な処理と輸送の方法が現在では利用可能になっています。これらの材料の表面にはフッ化物が形成され、さらなる反応が防止されるため、元素は鋼鉄またはモネル（ニッケルを多く含む合金）でできた容器に保管できます。

フッ化物は、フッ化物がいくつかの正に帯電した元素と結合した負に帯電したイオン (F - ) として存在する物質です。金属とのフッ素化合物は最も安定な塩の一つです。水に溶けるとイオンに分離します。他の形態のフッ素は、例えば - および H 2 F + などの錯体です。

同位体

このハロゲンの同位体には 14 F から 31 F までの範囲の多くの同位体があります。しかし、フッ素の同位体組成にはそのうちの 1 つ、中性子 10 個を含む 19 F しか含まれていません。これは安定しているのはこの 19 F だけです。放射性同位体 18 F は貴重な陽電子源です。

生物学的影響

体内のフッ化物は主にイオンの形で骨や歯に存在します。米国科学アカデミーの国立研究評議会によると、1ppm未満の濃度で飲料水にフッ素を添加すると、虫歯の発生率が大幅に減少します。一方で、過剰なフッ化物の蓄積はフッ素症を引き起こす可能性があり、それはまだらな歯として現れます。この影響は通常、飲料水中のこの化学元素の含有量が 10 ppm の濃度を超える地域で観察されます。

フッ素元素およびフッ化物塩は有毒であるため、細心の注意を払って取り扱う必要があります。皮膚や目との接触は慎重に避けてください。皮膚で反応を起こし、すぐに組織に浸透し、骨内のカルシウムと反応して、骨に永久的な損傷を与えます。

環境中のフッ素

蛍石鉱物の世界の年間生産量は約 400 万トンで、探査された鉱床の総量は 1 億 2,000 万トン以内であり、この鉱物の主な採掘地域はメキシコ、中国、西ヨーロッパです。

フッ素は地殻内で自然に発生し、岩石、石炭、粘土の中に含まれています。フッ化物は土壌の風食によって空気中に侵入します。フッ素は地殻内で 13 番目に豊富な化学元素であり、その含有量は 950 ppm です。土壌中の平均濃度は約 330 ppm です。フッ化水素は、産業における燃焼プロセスの結果として空気中に放出される可能性があります。空気中のフッ化物は、最終的には地面や水中に落ちます。フッ素が非常に小さな粒子と結合すると、空気中に長期間残留する可能性があります。

大気中には、この化学元素の 0.6 ppb が塩霧および有機塩素化合物の形で存在します。都市環境では、濃度は 50 ppb に達します。

接続

フッ素は、広範囲の有機および無機化合物を形成する化学元素です。化学者は水素原子を水素原子に置き換えて、多くの新しい物質を作り出すことができます。反応性の高いハロゲンは、希ガスと化合物を形成します。 1962 年、ニールバートレットはヘキサフルオロ白金酸キセノン (XePtF6) を合成しました。クリプトンやラドンのフッ化物も得られています。もう 1 つの化合物はフッ化水素化アルゴンですが、これは極低温でのみ安定です。

産業用途

フッ素は、原子および分子の状態で、半導体、フラットパネルディスプレイ、マイクロ電気機械システムの製造におけるプラズマエッチングに使用されます。フッ化水素酸は、ランプやその他の製品のガラスをエッチングするために使用されます。

フッ素は、一部の化合物と同様に、医薬品、農薬、燃料、潤滑剤、繊維製品の製造において重要な成分です。この化学元素はハロゲン化アルカン (ハロン) の生成に必要であり、ハロゲン化アルカンは空調や冷凍システムで広く使用されています。クロロフルオロカーボンは上層大気のオゾン層の破壊に寄与するため、この使用は後に禁止されました。

六フッ化硫黄は、温室効果ガスとして分類される極めて不活性で無毒のガスです。フッ素がなければテフロンなどの低摩擦プラスチックは製造できません。多くの麻酔薬 (セボフルラン、デスフルラン、イソフルランなど) はハイドロフルオロカーボン誘導体です。ヘキサフルオロアルミン酸ナトリウム（氷晶石）はアルミニウムの電気分解に使用されます。

NaF を含むフッ素化合物は、虫歯を防ぐために歯磨き粉に使用されています。これらの物質は、水をフッ素化するために市の水道に添加されていますが、この行為は人間の健康に影響を与えるため物議を醸していると考えられています。高濃度の NaF は殺虫剤として、特にゴキブリを駆除するために使用されます。

過去には、鉱石を還元して流動性を高めるためにフッ化物が使用されていました。フッ素は六フッ化ウランの製造において重要な成分であり、同位体を分離するために使用されます。 18 F は、110 分の放射性同位体で陽電子を放出し、医療用陽電子放出断層撮影法でよく使用されます。

フッ素の物性

化学元素の基本的な特性は次のとおりです。

原子量 18.9984032 g/mol。
電子配置は 1s 2 2s 2 2p 5 です。
酸化状態は-1。
密度1.7g/l。
融点53.53K。
沸点85.03K。
熱容量 31.34 J/(K mol)。

破壊と死。これは名前をギリシャ語から翻訳したものです フッ化物。この名前は、その発見の歴史に関連付けられています。シェーレが最初にその存在を示唆した元素を分離しようとして、数十人の科学者が負傷または死亡した。彼はフッ化水素酸を入手しましたが、そこから新しい物質であるフッ素を抽出することはできませんでした。

名前は、フッ化水素酸の基礎となる鉱物と主要な鉱物に関連しています。 フッ化物源。イギリスのノックス兄弟、フランスのゲイ＝リュサックとテナールも電気分解によってそれを入手しようと試みた。彼らは実験中に死亡した。

ナトリウム、カリウム、カルシウムを発見したデイビーは、フッ素と接触して中毒を起こし、障害を負った。その後、科学界はこの元素の名前を変更しました。しかし、化学実験室の外ではそれは本当に危険なのでしょうか?また、なぜそれが必要なのでしょうか? これらの質問にさらに答えていきます。

フッ素の化学的および物理的性質

フッ素で9位を占めています。自然界では、元素は単一の安定核種から構成されます。これは、観測や科学研究に十分なライフサイクルを持つ原子に与えられた名前です。重さ フッ素原子– 18,998。分子の中には原子が 2 つあります。

フッ素 – 元素電気陰性度が最も高い。この現象は、原子が他の原子と結合し、電子を自分自身に引き寄せる能力に関連しています。ポーリングスケールにおけるフッ素の指数は 4 です。これは、9 番目の元素が最も活性な非金属として名声を高めるのに貢献しています。通常の状態では、黄色がかったガスです。有毒で、オゾンと塩素の中間のような刺激臭があります。

フッ素は物質ですガスの沸点は異常に低く、摂氏わずか 188 度です。残りのハロゲン、つまり周期表の第 7 族の典型的な非金属は、高速で沸騰します。これは、それらが 1.5 結合を担う d サブレベルを持っているという事実によるものです。 フッ素分子はありません。

フッ素の活性は、他の元素と起こり得る反応の数と性質で表されます。それらのほとんどに接続すると、燃焼や爆発が伴います。水素と接触すると、低温でも炎が発生します。フッ素雰囲気では水も燃えます。さらに、黄色がかったガスのある部屋では、最も不活性で貴重な元素が発火します。

フッ素化合物ネオン、アルゴン、ヘリウムだけでは不可能です。 3 つのガスはすべて軽くて不活性です。ガス由来ではないため、フッ素の影響を受けません。高温でのみ反応が可能な元素が数多くあります。はい、カップルです クロロフッ素摂氏 200 ～ 250 度でのみ相互作用します。

フッ素の応用

フッ素なしテフロンコーティングは必要ありません。学名はテトラフルオロエチレンです。この化合物は有機グループに属しており、非粘着性の特性を持っています。本質的に、テフロンはプラスチックですが、異常に重いです。水の密度は2倍になります - これがコーティングとそれを含む皿の過剰な重量の理由です。

原子力産業では フッ素もっている 繋がりウラン同位体を分離するプロセス。科学者たちは、9番目の元素がなければ原子力発電所は存在しないだろうと述べています。あらゆるウランが燃料として機能するのではなく、その同位体のうちのいくつか、特に 235 のみが燃料として機能します。分離方法は、気体と揮発性液体用に設計されています。

しかし、ウランは摂氏3500度で沸騰します。カラムや遠心分離機のどのような材質がそのような熱に耐えられるかは不明です。幸いなことに、57度でのみ沸騰する揮発性の六フッ化ウランがあります。これから金属部分が分離されます。

フッ素の酸化より正確には、ロケット燃料の酸化は航空産業の重要な要素です。そこで役立つのは気体要素ではなく、液体です。この状態では、フッ素は明るい黄色に変わり、最も反応性が高くなります。

冶金学では標準ガスが使用されます。 フッ素配合変身します。この元素はアルミニウムの製造に必要な化合物に含まれています。電気分解により生成されます。ここにヘキサフルオロアルミン酸塩が関係します。

光学分野では接続が便利です フッ素マグネシウム、つまりフッ素です。真空紫外から赤外放射までの光波の範囲で透明です。特殊な光学機器のレンズやプリズムとの接続がここにあります。

9番目の要素は医師、特に歯科医にも注目されました。彼らは歯から0.02%のフッ化物を発見した。すると、物質が不足している地域では虫歯の発生率が高いことが分かりました。

含まれている 水中のフッ素、どこから体内に入るのか。希少地域では、人工的に元素を水に添加し始めた。状況は改善されました。したがって、それは作成されました フッ素入りペースト.

歯科におけるフッ素エナメル質はフッ素症、つまり組織の黒ずみや斑点を引き起こす可能性があります。これは元素の過剰な結果です。したがって、通常の水組成の地域では、を選択することをお勧めします。 フッ素を含まない歯磨き粉。食品中の含有量も監視する必要があります。フッ素添加ミルクもあります。魚介類を強化する必要はありません。魚介類にはすでに第 9 要素が多く含まれています。

フッ素不使用のパスタ– 歯の状態に関連した選択。しかし、医療において、この要素は歯科の分野だけで必要とされるわけではありません。フッ化物製剤は、バセドウ病などの甲状腺の問題に対して処方されます。それとの戦いで主役は夫婦だ フッ化ヨウ素.

慢性糖尿病患者には第9要素を含む薬が必要です。緑内障やがんも治療対象となる病気のリストに含まれています。 フッ化物。どうやって酸素この物質は、気管支疾患やリウマチの診断に必要となる場合があります。

フッ素抽出

フッ素が採掘される要素を開くのに役立つのと同じ方法ですべて行います。一連の死亡の後、科学者の一人が生き残っただけでなく、少量の黄色がかったガスを放出することに成功しました。栄冠はアンリ・モアッサンに贈られた。このフランス人はその発見によりノーベル賞を受賞した。 1906年に発行されました。

モアッサンでは電解法を採用しました。煙による中毒を避けるために、化学者は鋼製の電気装置で反応を実行しました。この装置は現在でも使用されています。酸味が入っている フッ化カリウム.

このプロセスは摂氏100度の温度で行われます。陰極は鋼製です。装置内のアノードはカーボンです。システムの緊密性を維持することが重要です。 フッ素蒸気有毒。

研究室は密閉性を高めるために特別なプラグを購入します。彼らの構成: フッ素カルシウム。実験室のセットアップは 2 つの銅製容器で構成されています。最初のものは溶融物で満たされ、2番目のものはその中に浸されます。内容器の底には穴が開いています。ニッケル陽極がその中を通過します。

カソードは最初の容器に配置されます。チューブがデバイスから伸びています。 1 つ目からは水素が放出され、2 つ目からはフッ素が放出されます。気密性を維持するには、プラグとフッ化カルシウムだけでは十分ではありません。潤滑も必要です。その役割はグリセリンまたは酸化物によって果たされます。

9 番目の要素を取得するための実験室の方法は、教育用のデモンストレーションにのみ使用されます。この技術は実用化されていません。しかし、その存在は、電気分解なしで行うことが可能であることを証明しています。ただし、これは必須ではありません。

フッ素の価格

フッ素自体には費用はかかりません。周期表の9番目の元素を含む製品にはすでに価格が設定されています。たとえば、歯磨き粉の価格は通常 40 ルーブルから 350 ルーブルです。薬も安いものと高いものがあります。それはすべて、メーカーと、市場での他社の同様の製品の入手可能性によって異なります。

については フッ素の価格健康のためには、明らかに高い可能性があります。この元素は有毒です。取り扱いには注意が必要です。フッ化物は有益であり、治療することさえできます。

しかし、そのためには、その物質について多くのことを知り、その挙動を予測し、そしてもちろん専門家に相談する必要があります。フッ素は地球上の普及率で13位にランクされています。悪魔のダースと呼ばれる数字自体は、その要素に注意する必要があります。

フッ素は、他のサブグループのすべての特徴を備えていますが、バランス感覚のない人間のようなものです。すべてが極端に、限界まで増加しています。これは主に、周期表における元素番号 9 の位置とその電子構造によって説明されます。周期表におけるその位置は、右上隅の「非金属特性の極」です。フッ素の原子モデル: 核電荷 9+、内殻に 2 個の電子、外殻に 7 個の電子が位置します。それぞれの原子は常に安定した状態を目指しています。これを行うには、外側の電子層を埋める必要があります。この意味ではフッ素原子も例外ではありません。 8 番目の電子が捕捉され、目標は達成されます。「飽和」外殻を持つフッ素イオンが形成されます。

結合している電子の数は、フッ素の負の価数が 1- であることを示しています。他のハロゲンとは異なり、正の価数を示すことができません。

フッ素が外側の電子層を満たして 8 電子構成になる傾向は非常に強いです。そのため、異常な反応性を持ち、ほぼすべての元素と化合物を形成します。最近では、ほとんどの化学者が、希ガスでは真の化合物を形成できないと、正当な理由で信じていました。しかしすぐに、6 つの「世捨て人」要素のうち 3 つが、驚くほど攻撃的なフッ素の猛攻撃に抵抗できなくなりました。 1962 年以来、フッ化物が得られ、それを通じてクリプトン、キセノン、ラドンの他の化合物が得られました。

フッ素の反応を防ぐことは非常に困難ですが、化合物からフッ素原子を除去することは多くの場合簡単ではありません。ここでは、フッ素原子とイオンのサイズが非常に小さいという別の要因が影響します。それらは塩素の約1.5倍少なく、ヨウ素の半分です。

明らかに、ハロゲン原子が大きくなるほど、モリブデン原子の周囲に位置するハロゲン原子の数は少なくなります。モリブデンの可能な最大価数は、フッ素原子との組み合わせでのみ実現されます。フッ素原子のサイズが小さいため、分子が最も密に「詰め込まれる」ことが可能になります。

フッ素原子は非常に高い電気陰性度、つまり電子を引き付ける能力を持っています。酸素と相互作用すると、フッ素は酸素が正に帯電した化合物を形成します。熱水はフッ素の流れの中で燃焼して酸素を生成します。例外的なケースではないでしょうか？酸素は燃焼の原因ではなく、燃焼の結果であることが突然判明しました。

水だけでなく、アスベスト、レンガ、多くの金属など、通常は不燃性の物質もフッ素の流れで発火します。臭素、ヨウ素、硫黄、セレン、テルル、リン、ヒ素、アンチモン、シリコン、木炭は、常温でもフッ素中で自然発火し、わずかに加熱すると、化学的不動態で知られる貴白金金属にも同じ運命が降りかかります。

したがって、フッ素という名前自体は驚くべきことではありません。ギリシャ語から翻訳されたこの言葉は「破壊」を意味します。

フッ素かフッ素か？

フッ素 - 破壊的 - 驚くほど適切な名前。ただし、元素番号 9 の別名は、海外ではラテン語で「流体」を意味するフルオールという名前が一般的です。

この名前はフッ素ではなく、その化合物の一部に適しており、人類が最初に使用したフッ素化合物である蛍石または蛍石に由来しています。どうやら、古代でも人々はこの鉱物が鉱石や冶金スラグの融点を下げる能力について知っていたようですが、当然のことながら、その組成については知りませんでした。この鉱物の主成分は、化学者にはまだ知られていない元素であり、フッ素と呼ばれていました。

この名前は科学者の心に深く根付いているため、1816 年に提案されたこの元素の名前を変更するという論理的に正当な提案は支持されませんでした。しかし、この数年間、フッ素の探索が強化され、フッ素とその化合物の破壊能力を確認する多くの実験データがすでに蓄積されていました。そして、この提案の著者は誰でもではなく、当時最も偉大な科学者であるアンドレ・アンペールとハンフリー・デイビーでした。それでもフッ素はフッ素のままでした。
被害者？ - いや、英雄たちよ

フッ素と蛍石について最初に言及されたのは 15 世紀にまで遡ります。

18世紀初頭。フッ化水素酸（フッ化水素の水溶液）が発見され、1780 年に有名なスウェーデンの化学者カールヴィルヘルムシェーレがこの酸に新しい活性元素が含まれていることを初めて示唆しました。しかし、シェーレの推測を確認し、フッ素 (またはフッ素) を分離するには、化学者たちが 100 年以上、つまり、さまざまな国の多くの科学者による 1 世紀にわたる懸命な努力が必要でした。

今日、私たちはフッ素が非常に有毒であり、フッ素とその化合物を扱うには細心の注意と思慮深い保護措置が必要であることを知っています。フッ素の発見者はこれについて推測することしかできませんでしたが、それでも必ずしもそうではありませんでした。したがって、フッ素の発見の歴史は、多くの科学の英雄の名前と関連付けられています。英国の化学者トーマスとジョージのノックス兄弟は、銀とフッ化鉛からフッ素を得ようとしました。実験は悲劇的に終わりました。ゲオルグ・ノックスは障害を負い、トーマスは亡くなりました。同じ運命がD.ニックルズとP.レイエにも降りかかった。 19世紀の傑出した化学者。酸の水素理論の創始者であるハンフリー・デイビーは、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムを最初に入手し、塩素の元素の性質を証明した人物ですが、すべての破壊的な元素を入手するという問題を解決できませんでした。。これらの実験中に、彼は毒物を盛られて重篤な状態に陥った。 J. ゲイ＝リュサックと L. テナードは、何の有望な結果も得られずに健康を失いました。

さらに成功したのは、A. ラヴォアジエ、M. ファラデー、E. フレミーでした。フッ素は彼らを「救った」が、彼らも成功しなかった。 1834 年、ファラデーは、ついにとらえどころのないガスを入手することに成功したと考えました。しかし、彼はすぐに次のように認めざるを得ませんでした。厳密な分析を受けた私の思い込みは、次々と崩れていった…」 50年（！）年間、この科学の巨人はフッ素入手の問題を解決しようと試みましたが、決して克服できませんでした。

科学者たちは失敗に悩まされましたが、新しい実験が行われるたびに、フッ素の存在と単離の可能性に対する確信が深まりました。それは、フッ素化合物の挙動と特性における、すでに知られているハロゲン（塩素、臭素、ヨウ素）の化合物との数多くの類似性に基づいていました。

その過程でいくつかの成功もありました。フレミーは、電気分解を使用してフッ化物からフッ素を抽出しようとして、無水フッ化水素を生成する方法を発見しました。それぞれの経験は、たとえ失敗したものであっても、驚くべき元素に関する知識ベースを補充し、その発見の日を近づけました。そしてこの日がやって来ました。 1886 年 6 月 26 日、フランスの化学者アンリモアッサンは無水フッ化水素を電気分解しました。 -23℃の温度で、彼は陽極で非常に反応性の高い新しいガス状物質を取得しました。モアッサンはいくつかの気泡を集めることに成功した。フッ素でした！

モアッサンは彼の発見をパリのアカデミーに報告した。すぐに委員会が設立され、数日以内にモアッサンの研究室に到着し、すべてを自分の目で確認することになっていた。モアッサンは実験を繰り返すために注意深く準備をしました。彼は元のフッ化水素をさらに精製しましたが、…上級委員会はフッ素を認識しませんでした。実験は再現されず、フッ素の放出を伴う電気分解は観察されませんでした。スキャンダル？！

しかし、モアサンはその理由を見つけることができました。フッ化水素に含まれるフッ化カリウムはほんの少量であるため、電気を通すことが分かりました。最初の実験では追加の精製を行わずにフッ化水素を使用したため、確実に成功しました。不純物が存在し、電気分解が起こりました。 2 番目の実験の慎重な準備が失敗の原因でした。

それでも、運は間違いなくモアッサンの側にあった。すぐに、彼はフッ素が生成されるデバイス用の安価で信頼性の高い材料を見つけることに成功しました。この問題は、難解な要素を入手するのと同じくらい難しいものでした。フッ化水素とフッ素はあらゆる機器を破壊しました。デイビー氏はまた、結晶性硫黄、石炭、銀、白金で作られた容器もテストしましたが、これらの材料はすべてフッ素化合物の電気分解中に破壊されました。

モアッサンは、イリジウム-プラチナ合金製の電極を備えた白金電解槽で最初のフッ素を取得しました。実験が行われた低温にもかかわらず、フッ素1グラム当たり5～6グラムの白金が「破壊」された。

モアッサンはプラチナの容器を銅の容器に取り替えました。もちろん、銅もフッ素の作用を受けやすいのですが、アルミニウムが酸化皮膜で空気から守られているのと同じように、銅もフッ素に抗えないフッ化銅の皮膜でフッ素から「隠され」ていたのです。

電気分解は依然としてフッ素を製造する実質的に唯一の方法です。 1919 年以来、重フッ化物溶融物が電解質として使用されてきました。最新の電解槽と電極の材料は、銅、ニッケル、鋼、グラファイトです。これらすべてにより、要素番号 9 の製造が何倍も安くなり、工業規模での製造が可能になりました。しかし、フッ素を得る原理は、デイビーとファラデーによって提案され、モアッサンによって最初に実行されたものと同じままでした。

フッ素とその化合物の多くは、理論的に非常に興味深いだけでなく、広範な実用化にも応用されています。フッ素化合物はたくさんあり、その用途は非常に多用途かつ広範であるため、この元素に関連する興味深いすべてを説明するには 100 ページでも不十分です。したがって、私たちの物語では、私たちの業界、私たちの生活、日常生活、さらには芸術の分野でさえしっかりと確立されている最も興味深いフッ素化合物だけを見つけることができます。化合物なしでは（これは誇張せずに言うことができます）進歩はありません。考えられない。

フッ素水素化物と…水

すべてを破壊するフッ素と「平和な」身近な水の共通点は何でしょうか? それは何もないようです。ただし、性急な結論には注意しましょう。結局のところ、水は酸素の水素化物と考えることができ、フッ化水素酸 HF はフッ素の水素化物にすぎません。したがって、私たちは最も近い化学的「親戚」、つまり 2 つの強力な酸化剤の水素化物を扱っています。

すべてのハロゲンの水素化物が知られています。それらの特性は自然に変化しますが、フッ化水素は他のハロゲン化水素よりも多くの点で水に近いです。誘電率を比較してください。HF と H 2 O では非常に近い値 (83.5 と 80) ですが、臭素、ヨウ素、塩素水素化物の場合、この特性ははるかに低くなります (わずか 2.9 ～ 4.6)。 HF の沸点は +19°C ですが、HI、HBr、および HCl は氷点下の温度ですでにガス状態になります。

天然のフッ素化合物の 1 つである氷晶石は、溶けない氷と呼ばれます。実際、巨大な氷晶石の結晶は氷の塊に非常に似ています。

SF 作家 I. A. エフレモフの物語の 1 つは、酸素ではなくフッ素がすべての重要な酸化プロセスに関与している惑星の住民との宇宙での出会いについて説明しています。もしそのような惑星が存在するなら、その住民がフッ化水素で喉の渇きを潤していることは間違いありません。

地球上では、フッ化水素は他の目的にも役立ちます

1670 年に遡り、ニュルンベルクの芸術家シュヴァンガルトは蛍石と硫酸を混合し、この混合物を使ってガラスに絵を描きました。シュワンガルドは、混合物の成分が互いに反応することを知りませんでしたが、反応生成物を「引き出し」ました。これはシュワンガルドの発見の実施を妨げるものではなかった。彼らは今でもそれを使っています。パラフィンの薄い層がガラス容器に適用されます。アーティストはこの層の上に絵を描き、容器をフッ化水素酸の溶液に浸します。フッ化水素に対して無敵であるパラフィンの「鎧」が取り除かれた場所では、酸がガラスを腐食し、そのデザインが永久に刻印されます。これはフッ化水素の最も古い使用法ですが、決して唯一のものではありません。

フッ化水素を生産するための最初の工業施設が設立されてから 20 年も経たないうちに、米国におけるフッ化水素の年間生産量は、ガラス、食品、石油、原子力、冶金、化学、航空、紙に達したと言えば十分でしょう。 - これはフッ化水素が最も広く使用されている産業の完全なリストではありません。フッ化水素は多くの反応速度を変えることができ、さまざまな化学変化の触媒として使用されます。現代の化学における主な傾向の 1 つは、非水性媒体中で反応を行うことです。フッ化水素は最も興味深い非水溶媒であり、すでに広く使用されています。

フッ化水素は非常に攻撃的で危険な試薬ですが、現代産業の多くの分野では不可欠です。したがって、フッ化水素の取り扱い方法は非常に改良されており、今日の有能な化学者にとって、フッ化水素は未知のフッ素惑星の住民にとってとほぼ同じくらい安全になっています。

フッ化物が欠乏している場所の水にフッ化物を人為的に添加すると、新たなフッ化物感染者の排除と病人の虫歯の減少につながります。すぐに予約しましょう - 水中の過剰なフッ素は急性疾患 - フッ素症（斑点状エナメル質）を引き起こします。医療の永遠のジレンマ: 大量摂取は毒、少量摂取は薬。

多くの場所で、水を人工的にフッ素化するための施設が建設されています。この方法は、小児の虫歯を予防するのに特に効果的です。したがって、一部の国ではフッ素化合物が（極微量で）添加されています。牛乳。

フッ素は生きた細胞の発達に必要であり、リンとともに動植物の組織の組成に含まれているという仮定があります。

フッ素はさまざまな医薬品の合成に広く使用されています。有機フッ素化合物は、甲状腺疾患、特にバセドウ病、慢性型糖尿病、気管支疾患およびリウマチ疾患、緑内障および癌の治療に使用されて成功しています。それらはマラリアの予防と治療にも役立ち、連鎖球菌やブドウ球菌感染症に対する優れた治療法です。一部の有機フッ素系薬剤は信頼できる鎮痛剤です。

フッ素と生命 - フッ素化学のこの分野こそ最大の発展に値し、未来はそこにあります。フッ素と死? この分野で作業することは可能であり、必要ですが、致命的な有毒物質ではなく、げっ歯類やその他の農業害虫と戦うためのさまざまな薬物を入手するためです。このような用途の例には、モノフルオロ酢酸およびフルオロ酢酸ナトリウムが含まれる。

夏の暑い日に、冷蔵庫から冷えたミネラルウォーターを取り出すのは、なんて気持ちいいんだろう…。

産業用と家庭用のほとんどの冷蔵庫では、冷媒、つまり冷気を生み出す物質は有機フッ素の液体であるフロンです。

フレオンは、最も単純な有機化合物の分子内の水素原子をフッ素、またはフッ素と塩素で置き換えることによって得られます。最も単純な炭化水素はメタン CH4 です。メタン中のすべての水素原子がフッ素で置換されると、テトラフルオロメタン CF 4 (フレオン-14) が形成され、2 つの水素原子だけがフッ素で置換され、残りの 2 つが塩素で置換されると、ジフルオロジクロロメタン CF 2 Cl 2 (フレオン) が形成されます。 -12)が得られます。

家庭用冷蔵庫には通常フロン-12が使用されています。エーテルに似た臭気を持つ、無色、水不溶性、不燃性の気体です。フロン 11 および 12 はエアコンでも機能します。使用されているすべての冷媒を対象に集計された「有害性尺度」では、フロン類が最下位を占めています。これらは固体二酸化炭素である「ドライアイス」よりもさらに無害です。

フロンは非常に安定しており、化学的に不活性です。ここでも、フッ素樹脂の場合と同様に、同じ驚くべき現象に直面しています。最も活性な元素であるフッ素の助けを借りて、化学的に非常に不活性な物質を得ることが可能です。これらは酸化剤の作用に対して特に耐性があり、これは驚くべきことではありません。結局のところ、それらの炭素原子は最も酸化された状態にあります。したがって、フルオロカーボン (特にフロン) は、純酸素雰囲気中でも燃焼しません。強力な加熱では破壊が起こります - 分子の分解は起こりますが、酸化は起こりません。これらの特性により、他の多くの場合にフロンを使用することが可能になります。フレオンは、フレームアレスタ、不活性溶媒、およびプラスチックや潤滑剤の製造用の中間製品として使用されます。

現在、さまざまな種類の数千の有機フッ素化合物が知られています。それらの多くは、現代テクノロジーの最も重要な分野で使用されています。フロンでは、フッ素は「低温産業」に役立ちますが、その助けを借りて非常に高い温度を得ることが可能です。これらの数字を比較してください。酸素と水素の火炎の温度は 2800 ℃、酸素とアセチレンの火炎は 3500 ℃、フッ素中で水素が燃えると 3700 ℃の温度が発生します。この反応はすでに金属切断用のフッ化水素トーチで実用化されています。さらに、フッ化塩化物（フッ素と塩素の化合物）、および三フッ化窒素と水素の混合物で作動するバーナーが知られている。三フッ化窒素は機器の腐食を引き起こさないため、後者の混合物は特に便利です。当然のことながら、これらすべての反応においてフッ素およびその化合物は酸化剤の役割を果たします。液体ジェットエンジンの酸化剤としても使用できます。フッ素とその化合物が関与する反応については多くのことが支持されています。温度が高くなるということは、燃焼室内の圧力が高くなり、ジェットエンジンの推力が増加することを意味します。このような反応の結果として固体の燃焼生成物は形成されないため、この場合、ノズルの詰まりやエンジンの破損の危険性もありません。

しかし、ロケット燃料の成分としてのフッ素には、多くの大きな欠点があります。非常に有毒で腐食性があり、沸点が非常に低いです。他の気体に比べて液体として維持するのが難しい。したがって、ここでは酸素とハロゲンを含むフッ素化合物がより許容されます。

これらの化合物の中には、酸化特性が液体フッ素に劣らないものもありますが、通常の状態では液体または容易に液化する気体であるという大きな利点があります。

フッ素（緯度フルオルム）、F、原子番号9、原子質量18.998403の化学元素。天然フッ素は 1 つの安定核種 19 F から構成されます。外側の電子層の構成は 2s2p5 です。化合物では、酸化状態 –1 (価数 I) のみを示します。フッ素はメンデレーエフの元素周期表の第 VIIA 族の第 2 周期に位置し、ハロゲンに属します。通常の状態では、ガスは淡黄色で刺激臭があります。

フッ素の発見の歴史は、15 世紀後半に記載された鉱物の蛍石、または蛍石に関連しています。現在知られているように、この鉱物の組成は式 CaF 2 に対応しており、人類が使用し始めた最初のフッ素含有物質を表しています。古代には、金属製錬中に蛍石を鉱石に添加すると、鉱石とスラグの融点が下がり、プロセスが大幅に促進されることが注目されました（したがって、ラテン語のフルオからこの鉱物の名前が付けられました）。
1771 年、スウェーデンの化学者 K. シェーレは、蛍石を硫酸で処理して「フッ酸」と呼ぶ酸を調製しました。フランスの科学者 A. ラボアジエは、この酸には新しい化学元素が含まれていると示唆し、それを「フルオレム」と呼ぶことを提案しました（ラボアジエによれば、すべての酸には酸素が含まれているはずであるため、フッ化水素酸はフッ素と酸素の化合物であるとラボアジエは考えていました）。。しかし、新しい元素を特定することはできませんでした。
この新しい元素には「フルオル」という名前が付けられ、ラテン語名にもそれが反映されています。しかし、この元素を遊離形態で単離する長期的な試みは失敗に終わりました。それを自由な形で入手しようとした多くの科学者は、そのような実験中に死亡したり、障害を負ったりしました。彼らはイギリスの化学者T.ノックス兄弟とG.ノックス兄弟、そしてフランスのJ.-L.ノックス兄弟です。ゲイ＝リュサック、L. J. テナール、その他多数。ナトリウム (Na)、カリウム (K)、カルシウム (Ca) などの元素を初めて遊離形で入手した G. デイビー自身も、電気分解によるフッ素の生成実験の結果、中毒になり重篤な状態に陥りました。。おそらく、これらすべての失敗の印象を受けて、1816年に、音は似ているが意味がまったく異なる新しい元素であるフッ素（ギリシャ語のフトロスから、破壊、死）という名前が提案されました。この元素の名前はロシア語でのみ受け入れられており、フランス人とドイツ人はフッ素をフッ素と呼び続け、イギリス人はフッ素と呼びます。
M. ファラデーのような優れた科学者でさえ、フッ素を遊離の形で入手することはできませんでした。 1886 年になって初めて、フランスの化学者 A. モアッサンは、-23°C の温度に冷却した液体フッ化水素 HF の電気分解を使用して、次のことを行うことができました (液体には、導電性を確保するために少量のフッ化カリウム KF が含まれている必要があります)。新しい、非常に反応性の高いガスの最初の部分をアノードで取得します。最初の実験で、モアッサン氏はフッ素を生成するためにプラチナ (Pt) とイリジウム (Ir) で作られた非常に高価な電解槽を使用しました。さらに、得られたフッ素1グラム当たり、最大6グラムの白金を「食べた」。その後、モアッサンははるかに安価な銅電解槽を使用し始めました。フッ素は銅 (Cu) と反応しますが、その反応によりフッ化物の薄膜が形成され、金属のさらなる破壊が防止されます。
フッ素化学は 1930 年代に発展し始め、特に第二次世界大戦中 (1939 ～ 1945 年) と戦後、原子力産業やロケット工学のニーズに関連して急速に発展しました。 1810年にA.アンペールによって提案された「フッ素」（ギリシャ語のフトロス（破壊、死）に由来する）という名前は、ロシア語でのみ使用されています。多くの国で「フッ素」という名前が受け入れられています。

自然界での存在: 地球の地殻中のフッ素含有量は非常に高く、重量で 0.095% に達します (グループ内でフッ素に最も近い類似体である塩素 (Cl) よりも大幅に多い)。フッ素は化学活性が高いため、もちろん遊離形では存在しません。フッ素は多くの鉱物に含まれる不純物であり、地下水や海水に含まれています。フッ素は火山ガスや温泉水に存在します。最も重要なフッ素化合物は、蛍石、氷晶石、トパーズです。合計 86 種類のフッ素含有鉱物が知られています。フッ素化合物はアパタイト、フォスフォライトなどにも含まれています。フッ素は重要な生体元素です。地球の歴史において、生物圏に入るフッ素の源は火山噴火の生成物（ガスなど）でした。

通常の状態では、フッ素は刺激臭のある気体 (密度 1.693 kg/m3) です。沸点 –188.14℃、融点 –219.62℃。固体状態では 2 つの修飾を形成します。a 型は融点から –227.60°C まで存在し、b 型は –227.60°C より低い温度で安定します。
他のハロゲンと同様に、フッ素は二原子の F 2 分子の形で存在します。分子内の核間距離は 0.14165 nm です。 F2 分子は、原子への解離エネルギーが異常に低い (158 kJ/mol) という特徴があり、これが特にフッ素の高い反応性を決定します。直接フッ素化は連鎖機構を持ち、容易に燃焼や爆発を引き起こす可能性があります。
フッ素の化学活性は非常に高いです。フッ素を含むすべての元素のうち、フッ化物を形成しない軽不活性ガスはヘリウム、ネオン、アルゴンの 3 つだけです。通常の条件下では、フッ素、表示されている不活性ガスのほか、窒素 (N)、酸素 (O)、ダイヤモンド、二酸化炭素、一酸化炭素と直接反応させないでください。すべての化合物において、フッ素は 1 つの酸化状態のみを示します。
フッ素は、多くの単純な物質や複雑な物質と直接反応します。したがって、水と接触するとフッ素が反応し（「水はフッ素で燃える」とよく言われます）、OF 2 と過酸化水素 H 2 O 2 も生成されます。
2F2+2H2O=4HF+O2
フッ素は水素 (H) と接触するだけで爆発的に反応します。
H 2 + F 2 = 2HF
これによりフッ化水素ガス HF が生成され、これは水に無限に溶解し、比較的弱いフッ化水素酸が形成されます。
これはグロー放電で酸素と相互作用し、低温で酸素フッ化物 O 2 P 3 、O 3 F 2 などを形成します。
フッ素と他のハロゲンの反応は発熱を伴い、ハロゲン間化合物が形成されます。塩素は 200 ～ 250 °C に加熱するとフッ素と反応し、一フッ化塩素 ClF および三フッ化塩素 ClF 3 が生成します。ＣｌＦ３も知られており、２５ＭＮ／ｍ２（２５０ｋｇｆ／ｃｍ２）の高温高圧でＣｌＦ３をフッ素化することによって得られる。臭素とヨウ素は常温のフッ素雰囲気中で発火し、BrF 3 、BrF 5 、IF 5 、IF 7 が得られます。フッ素はクリプトン、キセノン、ラドンと直接反応して、対応するフッ化物 (XeF 4、XeF 6、KrF 2 など) を形成します。酸フッ化物およびキセノンも知られています。
フッ素と硫黄の相互作用は熱の放出を伴い、多数のフッ化硫黄が形成されます。セレンとテルルは高級フッ化物 SeF 6 と TeF 6 を形成します。フッ素は放電時にのみ窒素と反応します。木炭はフッ素と反応すると常温で発火します。グラファイトは強い加熱下で反応し、固体のフッ化グラファイトまたはガス状のパーフルオロカーボン CF 4 および C 2 F 6 が形成される可能性があります。フッ素は低温でシリコン、リン、ヒ素と反応し、対応するフッ化物を形成します。
フッ素はほとんどの金属と激しく結合します。アルカリ金属およびアルカリ土類金属は、低温のフッ素雰囲気中で、Bi、Sn、Ti、Mo、W - わずかに加熱すると発火します。 Hg、Pb、U、V は室温でフッ素と反応し、Pt は暗赤色の加熱温度で反応します。金属がフッ素と相互作用すると、通常、UF 6、MoF 6、HgF 2 などの高級フッ化物が形成されます。一部の金属 (Fe、Cu、Al、Ni、Mg、Zn) はフッ素と反応して、さらなる反応を防ぐフッ化物の保護膜を形成します。
フッ素が低温で金属酸化物と反応すると、金属フッ化物と酸素が形成されます。金属酸フッ化物 (MoO2F2 など) の形成も可能です。非金属酸化物にはフッ素が添加されます。たとえば、
SO 2 + F 2 =SO 2 F 2
または、それらに含まれる酸素がフッ素に置き換えられます。
SiO 2 + 2F 2 = SiF 4 + O 2。
ガラスはフッ素と非常にゆっくりと反応します。水の存在下では反応は急速に進行します。窒素酸化物 NO と NO 2 は容易にフッ素を付加して、それぞれフッ化ニトロシル FNO とフッ化ニトリル FNO 2 を形成します。一酸化炭素は加熱するとフッ素を付加してフッ化カルボニルを形成します。
CO + F 2 = COF 2
金属水酸化物はフッ素と反応して金属フッ化物と酸素を形成します。
2Ba(OH) 2 + 2F 2 = 2BaF 2 + 2H 2 O + O 2
NaOH と KOH の水溶液は 0 ℃ でフッ素と反応して OF2 を形成します。
金属または非金属のハロゲン化物は低温でフッ素と反応し、フッ素はすべてのハロゲンを混合します。
硫化物、窒化物、炭化物は容易にフッ素化されます。金属水素化物は、低温でフッ素を含む金属フッ化物とHFを形成します。アンモニア (蒸気中) - N 2 および HF。フッ素は、酸の水素やその塩の金属を置き換えます。
НNO 3 (または NaNO 3) + F 2 → FNO 3 + HF (または NaF)
より厳しい条件下では、フッ素がこれらの化合物から酸素を置換し、フッ化スルフリルを形成します。
アルカリ金属およびアルカリ土類金属の炭酸塩は常温でフッ素と反応します。これにより、対応するフッ化物、CO 2 および O 2 が生成されます。
フッ素は有機物質と激しく反応します。

フッ素製造の最初の段階では、フッ化水素 HF が分離されます。フッ化水素およびフッ化水素酸の調製は、通常、フッ素アパタイトのリン酸塩肥料への加工と同時に行われます。フッ素アパタイトの硫酸処理中に発生するフッ化水素ガスは回収され、液化されて電気分解に使用されます。電気分解は、HF と KF の液体混合物 (プロセスは 15 ～ 20°C の温度で実行されます) として、または KH 2 F 3 の溶融物 (70 ～ 120°C の温度で実行されます) として実行できます。Ｃ）またはＫＨＦ２の溶融物（温度２４５～３１０℃）。実験室では、少量の遊離フッ素を調製するには、MnF 4 を加熱してフッ素を除去するか、K 2 MnF 6 と SbF 5 の混合物を加熱します。
フッ素は、ニッケルおよびそれをベースとした合金、銅、アルミニウムおよびその合金、ステンレス鋼真鍮で作られた装置内に、気体状態（圧力下）および液体状態（液体窒素で冷却された場合）で貯蔵されます。

フッ素ガスは、UF 4 から UF 6 へのフッ素化に使用され、ウランの同位体分離に使用されるほか、三フッ化塩素 ClF 3 (フッ素化剤)、六フッ化硫黄 SF 6 (電気産業におけるガス状絶縁体) の製造にも使用されます。金属フッ化物（W や V など）。液体フッ素はロケット燃料の酸化剤です。
フッ化水素、フッ化アルミニウム、フッ化ケイ素、フルオロスルホン酸など、数多くのフッ素化合物が有機化合物の製造用の溶媒、触媒、試薬として広く使用されています。
フッ素は、テフロン、その他のフッ素樹脂、フッ素ゴム、フッ素含有有機物質、技術分野で広く使用されている材料の製造に使用され、特に過酷な環境や高温などへの耐性が必要な場合に使用されます。

フッ素は動物や植物の組織に常に含まれています。微量元素。無機化合物の形で、主に動物や人間の骨に含まれます - 100-300 mg/kg。特に歯にはフッ素が多く含まれています。海洋動物の骨には、陸上動物の骨に比べてフッ素が豊富に含まれています。主に飲料水とともに動物や人間の体内に入りますが、その最適なフッ素含有量は 1 ～ 1.5 mg/l です。
フッ化物が不足すると、虫歯が発生します。したがって、フッ素化合物が歯磨き粉に添加されたり、場合によっては飲料水に添加されたりすることもあります。しかし、水中の過剰なフッ化物も健康に有害です。それはフッ素症、つまりエナメル質と骨組織の構造の変化、骨の変形につながります。高濃度のフッ化物イオンは、多くの酵素反応を阻害し、生物学的に重要な元素（リン、カルシウム、マグネシウムなど）に結合して体内のバランスを崩す能力があるため、危険です。
有機フッ素誘導体は一部の植物にのみ存在します。主なものはフルオロ酢酸の誘導体であり、他の植物や動物の両方に有毒です。生物学的な役割はよくわかっていません。フッ化物代謝と骨格骨組織、特に歯の形成との間に関連性が確立されています。植物にとってフッ素の必要性は証明されていません。

化学工業、フッ素含有化合物の合成、リン酸肥料の製造に従事している人が可能です。フッ素は気道を刺激し、皮膚の火傷を引き起こします。急性中毒では、喉頭や気管支、目の粘膜の炎症、唾液分泌、鼻血が起こります。重篤な場合 - 肺水腫、中枢、神経系の損傷など。慢性の場合 - 結膜炎、気管支炎、肺炎、肺硬化症、フッ素症。湿疹などの皮膚病変が特徴的です。
応急処置：目を水で洗い流し、皮膚の火傷の場合は70％アルコールで洗浄します。吸入中毒の場合 - 酸素の吸入。
予防：安全規制の遵守、特別な衣服の着用、定期的な健康診断、食事へのカルシウムとビタミンの摂取。

沸点クリティカルポイントウド。融解熱

(F-F) 0.51 kJ/mol

ウド。気化熱

6.54 (F-F) kJ/mol

モル熱容量単体の結晶格子格子構造

単斜晶系

格子パラメータその他の特徴熱伝導率

(300K) 0.028W/(m・K)

CAS番号

9

2秒 2 2p 5

話

フッ化水素酸の原子の 1 つとして、フッ素元素は 1810 年に予測され、わずか 76 年後の 1886 年にアンリモアッサンによって、酸性フッ化カリウム KHF 2 の混合物を含む液体無水フッ化水素の電気分解によってフリーの形で単離されました。

名前の由来

土壌中のフッ素含有量は火山ガスによるもので、その組成には通常大量のフッ化水素が含まれています。

同位体組成

自然界にはフッ素の安定同位体 19 F が 1 つだけ存在するため、フッ素は単同位体元素です。フッ素の別の 17 の放射性同位体は質量数 14 から 31 で知られており、1 つの核異性体 - 18 F m が知られています。フッ素の最も長寿命の放射性同位体は 18 F で、半減期は 109.771 分で、陽電子放射断層撮影法で使用される重要な陽電子源です。

フッ素同位体の核性質

アイソトープ	相対質量、a.m.u.	人生の半分	虫歯の種類	核スピン	核磁気モーメント
17F	17,0020952	64.5秒	β+ - 17 O に崩壊	5/2	4.722
18階	18,000938	1.83時間	β+ - 18 O に崩壊	1
19F	18,99840322	安定した	-	1/2	2.629
20F	19,9999813	11秒	20Neでβ−崩壊	2	2.094
21F	20,999949	4.2秒	21Neでβ−崩壊	5/2
22階	22,00300	4.23秒	22Neでβ−崩壊	4
23階	23,00357	2.2秒	23Neでβ−崩壊	5/2

原子核の磁性

19 F同位体の核は半整数スピンを持っているため、これらの核は分子のNMR研究に使用できます。 19 ＦＮＭＲスペクトルは、有機フッ素化合物に非常に特徴的なものである。

電子構造

フッ素原子の電子配置は次のとおりです: 1s 2 2s 2 2p 5。化合物中のフッ素原子は、酸化状態 -1 を示すことがあります。フッ素は最も電気陰性度の高い元素であるため、化合物では正の酸化状態は実現されません。

フッ素原子の量子化学項は 2 P 3/2 です。

分子構造

分子軌道理論の観点から、二原子フッ素分子の構造は次の図で特徴付けることができます。この分子には 4 つの結合性軌道と 3 つの反結合性軌道が含まれています。分子内の結合次数は 1 です。

結晶格子

フッ素は、大気圧で安定な 2 つの結晶変態を形成します。

レシート

フッ素を得る工業的方法には、蛍石鉱石の抽出と濃縮、その濃縮物の硫酸分解による無水物形成、およびその電解分解が含まれます。

実験室でフッ素を得るには、特定の化合物の分解が使用されますが、それらはすべて自然界に十分な量が存在するわけではなく、遊離フッ素を使用して得られます。

実験室での方法

\mathsf( 2K_2MnF_6 + 4SbF_5 \rightarrow 4KSbF_6 + 2MnF_3 + F_2 \uparrow )

この方法には実際の応用はありませんが、電気分解が必要なく、フッ素ガスを使用せずにこれらの反応のすべての成分を調製できることが実証されました。

また、実験室でフッ素を製造するには、フッ化コバルト (III) を 300 ℃ に加熱する方法や、フッ化銀の分解 (高価すぎる) などの方法を使用できます。

工業的方法

フッ素の工業的生産は、酸性フッ化カリウム KF・2HF の溶融物（多くの場合フッ化リチウムを添加）の電気分解によって行われます。この溶融物は、KF 溶融物が 40 ～ 41% の HF 含有量までフッ化水素で飽和されたときに形成されます。。電気分解プロセスは、鋼製陰極と炭素製陽極を備えた鋼製電解槽内で約 100 °C の温度で実行されます。

物理的性質

淡黄色のガスで、低濃度ではオゾンと塩素の両方に似た臭いがあり、非常に攻撃的で有毒です。

フッ素は沸点（融点）が異常に低い。これは、フッ素は他のハロゲンとは異なり、d 準位を持たず、セスキ半結合を形成できないという事実によるものです (他のハロゲンの結合多重度は約 1.1)。

化学的性質

\mathsf( 2F_2 + 2H_2O \rightarrow 4HF \uparrow + O_2 \uparrow )

\mathsf( Pt + 2F_2 \ \xrightarrow(350-400^oC)\ PtF_4 )

フッ素が正式に還元剤となる反応には、次のような高級フッ化物の分解が含まれます。

$\mathsf( 2CoF_3 \rightarrow 2CoF_2 + F_2 \uparrow )$ $\mathsf( 2MnF_4 \rightarrow 2MnF_3 + F_2 \uparrow )$

フッ素はまた、放電中に酸素を酸化して、フッ化酸素 OF 2 およびジオキシ二フッ化物 O 2 F 2 を形成する能力があります。

すべての化合物において、フッ素は酸化状態 -1 を示します。フッ素が正の酸化状態を示すには、エキシマー分子の生成またはその他の極端な条件が必要です。これにはフッ素原子の人為的なイオン化が必要です。

ストレージ

フッ素は、ニッケルおよびそれをベースにした合金（モネル金属）、銅、アルミニウムおよびその合金、真鍮、ステンレス鋼（これはこれは、これらの金属や合金がフッ素に耐えられないフッ化物の膜でコーティングされているため可能です。

応用

フッ素は以下を得るために使用されます。

フロンは広く使用されている冷媒です。
フッ素樹脂は化学的に不活性なポリマーです。
SF6 ガスは、高電圧電気工学で使用されるガス状絶縁体です。
六フッ化ウラン UF 6。原子力産業でウラン同位体を分離するために使用されます。
ヘキサフルオロアルミン酸ナトリウム - 電気分解によりアルミニウムを製造するための電解質。
金属フッ化物 (W や V など)。いくつかの有益な特性があります。

ロケット工学

フッ素とその化合物の一部は強力な酸化剤であるため、ロケット燃料の酸化剤として使用できます。フッ素の効率が非常に高いため、フッ素とその化合物に対する大きな関心が呼び起こされました。宇宙時代の幕開けに、ソ連と他の国々はフッ素含有ロケット燃料の研究プログラムを持っていました。しかし、フッ素含有酸化剤による燃焼生成物は有毒です。したがって、フッ素ベースの燃料は現代のロケット技術では普及していません。

医学への応用

フッ素化炭化水素（パーフルオロデカリンなど）は、血液代替物として医療に使用されています。構造中にフッ素を含む薬剤は数多くあります (フルオロタン、フルオロウラシル、フルオキセチン、ハロペリドールなど)。

生物学的および生理学的役割

フッ素は体にとって欠かせない元素です。人体では、フッ素は主にフッ素アパタイト - Ca 5 F (PO 4) 3 の一部として歯のエナメル質に含まれています。フッ化物の摂取が不十分（飲料水 1 リットルあたり 0.5 mg 未満）または過剰（1 mg/リットル以上）になると、体は歯科疾患、それぞれ虫歯とフッ素症（エナメル質の斑点）と骨肉腫を発症する可能性があります。

虫歯を予防するには、フッ化物添加物（ナトリウムおよび/またはスズ）を含む歯磨き粉を使用するか、フッ化物添加水（濃度 1 mg/l まで）を飲むか、1 ～ 2% フッ化ナトリウム溶液を局所的に塗布することをお勧めします。またはフッ化スズ。このような行動により、虫歯の可能性を 30 ～ 50% 減らすことができます。

工業施設の空気中の結合フッ素の最大許容濃度は、空気 1 リットルあたり 0.0005 mg です。

毒物学

こちらも参照

記事「フッ素」についてレビューを書く

文学

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注意事項

。 2013 年 3 月 14 日に取得。
マイケル・E・ヴィーザー、ノーマン・ホールデン、タイラー・B・コプレン、ジョン・K・ベルケ、マイケル・ベルグルンド、ウィリー・A・ブランド、ポール・ド・ビエーブル、マンフレッド・グルーニング、ロバート・D・ロス、ジュリス・メイヤ、平田隆文、トーマス・プロハスカ、ロニー・シェーンベルク、グレンダ・オコナー、トーマス・ワルチック、米田成、朱シャンクン。(英語) // 純粋化学と応用化学。 - 2013年。 - Vol. 85、いいえ。 5. - P. 1047-1078。 - DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02。
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		F




希ガス	特性が不明

フッ素の特徴を示す抜粋

ロシア人の目標がナポレオンと元帥らを遮断して捕らえることであり、この目標が達成されなかっただけでなく、この目標を達成するためのすべての試みがそのたびに最も恥ずべき形で破壊されたとすれば、戦役の最終期間は終わったことになる。まったく当然のことながらフランスの勝利に近いように見え、ロシアの歴史家によって完全に不当に勝利者として提示されている。
ロシアの軍事史家は、論理が義務である限りにおいて、無意識のうちにこの結論に達し、勇気や献身などについて叙情的に訴えているにもかかわらず、フランスのモスクワからの撤退はナポレオンにとっての勝利と敗北の連続であることを無意識のうちに認めざるをえない。クトゥーゾフにとって。
しかし、国家の誇りを完全に脇に置くと、この結論自体に矛盾が含まれているように感じられます。なぜなら、フランス軍の一連の勝利は彼らを完全な破壊に導き、ロシア軍の一連の敗北は彼らを敵と完全な破壊に導いたからです。祖国の浄化。
この矛盾の原因は、君主や将軍の手紙、報告書、報告書、計画などから出来事を研究する歴史家たちが、1812年の戦争の最終期間について、決して存在しない誤った目標を想定しているという事実にある。その目標は、元帥と軍隊とともにナポレオンを切り離して捕まえることであったと考えられている。
この目標は決して存在しなかったし、存在することはできませんでした。なぜなら、それは何の意味も持たず、それを達成することは完全に不可能だったからです。
この目標は何の意味もなかった。第一に、不満を抱いたナポレオン軍はできるだけ早くロシアから逃亡したからだ。つまり、この目標はロシア人全員が望むまさにそのことを実現したのだ。なぜできるだけ早く逃げたフランス人に対してさまざまな作戦を実行する必要があったのでしょうか？
第二に、全力を尽くして逃げようとする人々の前に立ちはだかるのは無意味だということ。
第三に、フランス軍を破壊するために軍隊を失うことは無意味であり、フランス軍は外的理由もなく破壊され、道を何ら遮断されずに12月に移動した量以上に国境を越えて移動することはできなかった。つまり全軍の100分の1です。
第四に、当時最も有能な外交官たち（J・メストルら）が認めたように、皇帝、国王、公爵、つまり捕虜になればロシア側の行動が非常に複雑になる人々を捕らえようとするのは無意味だった。さらに愚かだったのは、フランス軍団がクラースヌイまで半分で溶けてしまい、輸送船団を捕虜軍団から分離しなければならず、フランス軍兵士が必ずしも十分な食料を受け取っていず、すでに捕らえられた捕虜が死んでいるときに、フランス軍団を占領したいという願望だった。飢えの。
ナポレオンとその軍隊を遮断して捕まえる周到な計画全体は、尾根を踏みにじった牛を庭から追い出し、門に向かって走ってこの牛の頭を殴り始める庭師の計画に似ていた。庭師を正当化する一つのことは、彼が非常に怒っていたことだろう。しかし、これはプロジェクトの起草者についてさえ言えることではありません。彼らは踏み荒らされた尾根に苦しんだ人ではないからです。
しかし、ナポレオンと軍隊を遮断するのは無意味であるという事実を除けば、それは不可能でした。
第一に、これは不可能であった。経験上、一度の戦闘で五マイルにわたる縦隊の移動は決して計画と一致しないことがわかっており、チチャゴフ、クトゥーゾフ、ウィトゲンシュタインが時間通りに約束の場所に集合する可能性は非常にわずかであったため、クトゥーゾフは、計画を受け取ったとしても不可能だと考えていたように、長距離での妨害行為は望ましい結果をもたらさないと述べた。
第二に、ナポレオン軍が後退する慣性の力を麻痺させるためには、比較するまでもなくロシア軍よりも大規模な軍隊が必要だったため、それは不可能であった。
第三に、軍事用語を遮断しても意味がないので不可能である。一切れのパンを切り取ることはできますが、軍隊を切り取ることはできません。軍隊を遮断する方法、つまりその進路を妨害する方法はありません。なぜなら、軍事科学者さえも確信しているように、周囲には常に歩き回ることができる多くのスペースがあり、その間は何も見えない夜があるからです。クラスヌイとベレジナの例から。ツバメが手に止まったら捕まえることはできますが、捕まえるのが不可能であるのと同じように、捕虜にされる人の同意なしに捕虜にすることは不可能です。戦略と戦術のルールに従って、ドイツ人のように降伏した者を捕虜にすることができます。しかし、フランス軍は、当然のことながら、これが都合のよいことではなかった。なぜなら、逃亡中でも捕虜になっても同じ飢えと寒さの死が彼らを待っていたからである。
第四に、そして最も重要なことは、これは不可能であったということである。なぜなら、1812年に起こったような悲惨な状況下での戦争は世界が存在して以来一度も存在したことがなく、フランス軍を追跡するロシア軍は全力を尽くしても戦わなかったからだ。自分自身が破壊されずにもっと多くのことができたでしょう。
タルティーノからクラスノエまでのロシア軍の移動中に、5万人が病気で後退した。これは、大きな地方都市の人口に等しい数である。国民の半数は戦わずして軍隊を脱落した。
そして、戦役のこの時期については、ブーツも毛皮のコートも履かず、不完全な食料を持ち、ウォッカも持たない軍隊が、氷点下15度の雪の中で何か月も夜を過ごすことになる。 1日のうち7時間と8時間しかなく、残りは夜であり、その間は規律の影響を受けることはありません。戦闘の場合とは異なり、数時間だけ人々が死の世界に導かれ、そこではもはや規律はなくなりますが、人々が何か月も生き、毎分飢えと寒さによる死と闘い続けるとき。 1ヶ月で軍の半数が死ぬとき - 歴史家は、遠征のあの頃とあの時期について、ミロラドヴィッチがあちらに側面行軍をするはずだった、トルマソフがあちらに進軍するはずだった、そしてチチャゴフがあちらに移動するはずだったなどについて語っている（雪の中で膝より上に移動した）、そして彼がどのように倒れて切断されたかなど。
ロシア人は、半ば瀕死の状態で、国民にふさわしい目標を達成するためにできることはすべてやったし、やるべきことはすべてやったし、暖かい部屋に座っている他のロシア人が同じことをするだろうと思っていたという事実については何の責任もない。不可能。
この奇妙で今では理解できない事実と歴史の記述との矛盾はすべて、この出来事について書いた歴史家が出来事の歴史ではなく、さまざまな将軍たちの素晴らしい感情や言葉の歴史を書いたためにのみ発生します。
彼らにとって、ミロラドヴィッチの言葉、この将軍とあの将軍が受け取った賞、そして彼らの仮定は非常に興味深いようです。そして、病院や墓に残った5万人の問題は、彼らの研究の対象ではないため、彼らには興味すらありません。
その間、あなたは報告書や全体的な計画を検討することから目を背け、イベントに直接直接参加した何十万人もの人々の動きと、以前は解決できないように見えたすべての疑問を、突然、並外れた方法で掘り下げなければなりません。簡単さとシンプルさで、疑いのないソリューションが得られます。
ナポレオンとその軍隊を遮断するという目標は、十数人の想像の中にしか存在しませんでした。それは無意味であり、達成することが不可能であるため、存在することはできません。
人々の目標はただ一つ、侵略から自分たちの土地を浄化することだった。この目標は、第一に、フランス人が逃亡したため、それ自体で達成されたため、この運動を止めなければよいだけでした。第二に、この目標はフランス軍を破壊した人民戦争の行動によって達成され、第三に、フランス軍の動きを止めれば武力行使も辞さない大規模なロシア軍がフランス軍に追従したという事実によって達成された。
ロシア軍は走る動物を鞭で打つかのように行動しなければならなかった。そして、経験豊富な運転手は、走っている動物の頭を鞭で打つのではなく、鞭を上げて威嚇するのが最も有益であることを知っていました。

人が瀕死の動物を見ると、恐怖が彼を襲います。彼自身であるもの、彼の本質は明らかに彼の目に破壊され、存在しなくなります。しかし、死にゆく人が人間であり、愛する人の存在を感じるとき、生命の破壊の恐怖に加えて、人はギャップと精神的な傷を感じます。それはちょうど物理的な傷と同じように、時には人を殺し、時には殺します。治りますが、いつも痛くて、外部からの刺激的な接触を恐れています。
アンドレイ王子の死後、ナターシャとマリア王女も同じように感じました。彼らは道徳的にかがみ、覆いかぶさる恐ろしい死の雲から目を閉じ、命を直視しようとはしなかった。彼らは開いた傷を攻撃的で痛みを伴う接触から注意深く保護しました。すべて：通りを急いで走る馬車、昼食についてのリマインダー、準備が必要なドレスについての女の子の質問。さらに悪いことに、不誠実で弱い同情の言葉は傷を痛烈に刺激し、侮辱のように見え、想像の中でまだ止んでいなかった恐ろしく厳格な合唱を聞こうとする二人の必要な沈黙を侵害し、それを妨げた。目の前に一瞬開いた、神秘的な無限の距離を見つめる。
二人だけで、不快でも苦痛でもなかった。彼らはお互いにほとんど話しませんでした。彼らが話すとしたら、それは最も取るに足らない話題についてでした。両者とも同様に、将来に関する言及を避けた。
未来の可能性を認めることは、彼らにとって彼の記憶に対する侮辱のように思えた。彼らは、会話の中で故人に関連する可能性のあるすべてのことを避けるようさらに慎重になりました。彼らが経験したこと、感じたことは言葉では言い表せないようでした。彼らには、彼の人生の詳細について言葉で言及することは、彼らの目に行われた聖餐の偉大さと神聖さを侵害しているように見えました。
絶え間なく言論を慎み、彼についての言葉を暗示するあらゆるものを常に熱心に避けてきた。これらの言葉にできないことの境界線でさまざまな側面に立ち止まることは、彼らの想像力をさらに純粋かつ明確にもたらした。

しかし、純粋で完全な悲しみは、純粋で完全な喜びと同じくらい不可能です。マリア王女は、運命の一人の独立した愛人、甥の保護者、教育者としての立場にあり、最初の2週間を過ごした悲しみの世界から最初に呼び出されました。彼女は親戚から返事をしなければならない手紙を受け取りました。ニコレンカさんが置かれていた部屋は湿気が多く、ニコレンカさんは咳き始めた。アルパティチは、事件に関する報告と、モスクワのヴズドヴィジェンスキーの家に移るという提案とアドバイスを持ってヤロスラヴリに来たが、家は無傷のままであり、軽微な修理だけで済んだ。命は止まらず、私たちは生きなければなりませんでした。マリア王女にとって、これまで生きてきた孤独な思索の世界から離れることがどれほど困難であったとしても、ナターシャを一人にしておくことがどれほど哀れで恥ずかしいことであったとしても、人生の悩みが彼女に参加を求め、彼女は思わず参加したのです。彼らに降伏した。彼女はアルパティチの口座を確認し、甥についてデサールに相談し、モスクワへの引っ越しの指示と準備を整えた。
ナターシャは一人で残り、マリア王女が出発の準備を始めて以来、彼女も避けました。
マリア王女は伯爵夫人に、ナターシャをモスクワまで一緒に行かせるよう誘った。父と母は日ごとに娘の体力の衰えに気づき、場所を変えてモスクワの医師の助けが得られると信じてこの提案に喜んで同意した。彼女の役に立ちますように。
この提案をされたとき、ナターシャは「どこにも行かないよ」と答え、「どうか私から離れてください」と言い、悲しみというよりも悔しさと怒りで涙をこらえながら、かろうじて部屋を飛び出した。
マリア王女に見捨てられ、一人で悲しみに暮れていると感じた後、ナターシャはほとんどの場合、部屋で一人でソファの隅に足を投げ出して座り、緊張した細い指で何かをちぎったり、こねたりしながら、じっと見つめていた。目が置かれているものに対する持続的で動かない視線。この孤独は彼女を疲れさせ、苦しめた。しかしそれは彼女にとって必要だった。誰かが彼女に会いに来るとすぐに、彼女はすぐに立ち上がって、位置と表情を変え、本や裁縫物を手に取り、明らかに彼女を邪魔した人の立ち去るのを待ち焦がれていました。
彼女には、今では自分の力を超えた恐ろしい質問によって自分の魂のこもった視線が向けられているものを理解し、突き抜けるように思えた。
12月末、ナターシャは、三つ編みを無造作におだんごに結んだ黒いウールのドレスを着て、痩せていて色白で、ソファの隅に両脚を立てて座り、ベルトの端を緊張してくしゃくしゃにしてほどいて、次のようなものを見つめた。ドアの角。
彼女は彼がどこへ行ったのか、人生の反対側に目を向けました。そして、これまで彼女が考えたこともなかった、以前は彼女にとってとても遠くて信じられないように思えた人生の側面が、今では彼女にとってより近くて愛おしく、すべてが空虚か破壊のどちらかだった人生のこちら側よりも理解できるものになりました。または苦しみと侮辱。
彼女は彼がどこにいるのかを知った場所に目を向けた。しかし彼女には、彼がここにいるとき以外には彼を見ることができませんでした。彼女は、ヤロスラヴリのトリニティでミティシにいたときと同じように彼を再び見た。
彼女は彼の顔を見て、彼の声を聞き、彼の言葉と彼に語られた自分の言葉を繰り返し、時には自分自身と彼にその時に言える新しい言葉を思いつきました。
ここで彼はベルベットの毛皮のコートを着て肘掛け椅子に横たわり、薄くて青白い手の上に頭を置いています。胸がひどく低く、肩が上がっています。唇はしっかりと圧縮され、目は輝き、青白い額にはしわが跳ね上がって消えます。彼の片方の足は、ほとんど目に見えるほど早く震えています。ナターシャは、自分が耐え難い痛みと闘っていることを知っています。「この痛みは何ですか？なぜ痛みがあるのでしょうか？彼はどう感じていますか? なんて痛いんだろう！」 - ナターシャは考えます。彼は彼女の注意に気づき、目を上げ、笑みを浮かべずに話し始めた。
「恐ろしいことの一つは、苦しんでいる人と永遠に付き合うことだ。これは永遠の苦しみだ。」そして彼は彼女を探し求めるような表情で見つめました - ナターシャは今この表情を目にしました。ナターシャはいつものように、自分が何を答えているか考える暇がないうちに答えた。彼女は、「このままではいけない、そんなことは起こらない、あなたは完全に健康になるでしょう」と言いました。
彼女は今、彼を初めて目にし、その時感じたことをすべて経験しました。彼女は、これらの言葉を見つめる彼の長く、悲しく、厳しい視線を思い出し、この長い視線の非難と絶望の意味を理解しました。
「私も同意しました」とナターシャは今自分に言い聞かせていました。私がそのように言ったのは、それが彼にとってひどいことになるからでした。しかし、彼はそれを違う方法で理解しました。彼はそれは私にとってひどいことになるだろうと思った。当時彼はまだ生きていたかったのですが、死が怖かったのです。そして私は彼にとても失礼で愚かなことを言いました。そんなことは思わなかった。全く違うことを考えていました。もし私が思ったことを言ったら、たとえ彼が目の前でずっと死んでいくとしても、今と比べれば私は幸せだろう、と言うだろう。今は...何もありません、誰もいません。彼はこれを知っていましたか? いいえ。知りませんでしたし、これからも知りません。そして今、これを正すことは決して、そして決して不可能です。」そして再び彼は同じ言葉を彼女に言った、しかし今、彼女の想像の中でナターシャは彼に違った答えをした。彼女は彼を呼び止めてこう言いました。「あなたにとってはひどいことですが、私にとってはそうではありません。あなたなしでは私の人生には何もないことはご存知でしょう、そしてあなたと一緒に苦しむことが私にとって最高の幸せです。」そして彼は彼女の手を取り、死の4日前のあの恐ろしい夜に握ったのと同じように握りしめた。そして想像の中で、彼女は当時言えたかもしれない他の優しく愛のこもったスピーチを彼に語りました、そしてそれを今彼女は言いました。「愛しています…あなたを…愛しています、愛しています…」と彼女は痙攣するように手を握り締め、激しい努力で歯を食いしばって言った。

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