Единое окно доступа к образовательным ресурсам

Фториды вокруг нас

Голосов: 0

Изложены аспекты химии и экологии одного из весьма интересных элементов Периодической системы - фтора, а также его наиболее важных соединений. Прослежен путь от открытия и укрощения наиболее агрессивногои разрушительного вещества до разумного использования уникальных свойств фтора и фторидов в передовых направлениях науки и техники.

Приведенный ниже текст получен путем автоматического извлечения из оригинального PDF-документа и предназначен для предварительного просмотра.
Изображения (картинки, формулы, графики) отсутствуют.
                             FLUORIDES AROUND US            ФТОРИДЫ ВОКРУГ НАС
                         V. N. PLAKHOTNIK
                                                        З. з. игДпйнзад
                         Aspects of chemistry and       СМВФ УФВЪ У‚ТНЛИ „УТЫ‰‡ ТЪ‚ВММ˚И ЪВıМЛ˜ВТНЛИ
                                                        ЫМЛ‚В ТЛЪВЪ КВОВБМУ‰У УКМУ„У Ъ ‡МТФУ Ъ‡
                         ecology of the fluorine as
                         one of very interesting
                         elements of Periodic sys-                Фтор и его соединения – это удивительный и
                         tem and its most impor-               разнообразный мир, быстрыми темпами вторгаю-
                                                               щийся в современную жизнь и деятельность чело-
                         tant     compounds       are          вечества. С ними связаны как важнейшие достиже-
                         described. An instructive             ния научно-технического прогресса, так и наиболее
                         history of the fluorine dis-          острые проблемы земной цивилизации: загадочная,
                                                               полная драматизма история открытия, последую-
                         covery and “taming” of                щий прорыв практически во все сферы жизни от
                         this most agressive and               атомной энергетики и ракетно-космической техни-
                         destructive substance                 ки до самых выдающихся достижений медицины и
                                                               одновременно нарастающая тревога по поводу по-
                         leading to a reasonable uti-          следствий этого вторжения. В настоящее время яс-
                         lization of the unique prop-          но только одно: широкому использованию соеди-
                         erties of fluorine and fluo-          нений фтора – фторидов должна предшествовать
                                                               систематическая и скрупулезная работа по углубле-
                         rides in very advanced                нию и расширению знаний об особенностях этого
                         branches of science and               элемента, веществ и материалов на его основе, об их
                         engineering is presented.             свойствах, реакционной способности и, что очень
                                                               важно, о влиянии его на объекты окружающей сре-
                                                               ды, в том числе человека. Хотя такой тезис спра-
                         аБОУКВМ˚ ‡ТФВНЪ˚ ıЛ-                  ведлив не только по отношению к фторидам, нео-
                         ПЛЛ Л ˝НУОУ„ЛЛ У‰МУ„У                 рдинарность этой группы соединений делает его
                                                               особенно острым и значительным. Целью статьи
                         ЛБ ‚ВТ¸П‡ ЛМЪВ ВТМ˚ı                  является первоначальное знакомство с фтором и
                         ˝ОВПВМЪУ‚ иВ ЛУ‰Л˜ВТ-                 его наиболее распространенными соединениями.
                         НУИ ТЛТЪВП˚ – ЩЪУ ‡, ‡
                                                               алнйкаь йндкхнаь
                         Ъ‡НКВ    В„У    М‡Л·УОВВ
                                                                   Соединения фтора, встречающиеся в природе,
                         ‚‡КМ˚ı       ТУВ‰ЛМВМЛИ.              были известны и использовались достаточно давно.
                         и УТОВКВМ ФЫЪ¸ УЪ УЪ-                 Как обычно, трудно назвать, кто и когда впервые
                         Н ˚ЪЛfl Л ЫН У˘ВМЛfl                    соприкасался с природными минералами фтора на
                                                               практике. Вероятнее всего, это были древние ме-
                         М‡Л·УОВВ ‡„ ВТТЛ‚МУ„У                 таллурги и алхимики, добивающиеся понижения
                         Л ‡Б Ы¯ЛЪВО¸МУ„У ‚В-                  температуры плавления шлаков под действием фто-
                         ˘ВТЪ‚‡ ‰У ‡БЫПМУ„У ЛТ-                рида кальция. Название этого минерала – “флюо-
                                                               рит” (от лат. флуоре – текущий) позднее отразилось
                         ФУО¸БУ‚‡МЛfl ЫМЛН‡О¸-                  в названии самого элемента “флюор” и, хотя это
                         М˚ı Т‚УИТЪ‚ ЩЪУ ‡ Л                   оказалось не вполне удачным и не отражало глав-
                         ЩЪУ Л‰У‚ ‚ ФВ В‰У‚˚ı                  ных свойств элемента, сохранилось в большинстве
                                                               мировых литературных источников. Интересно, что
                         М‡Ф ‡‚ОВМЛflı М‡ЫНЛ Л                  в русской химической литературе было принято на-
© иО‡ıУЪМЛН З.з., 1998




                         ЪВıМЛНЛ.                              звание “фтор”, то есть “разрушающий”, и, таким об-
                                                               разом, этот вариант представляется более удачным.
                                                                   Получение соединений фтора, не содержащихся
                                                               в природе, стало уже задачей химиков. Первым та-
                                                               ким соединением был фтористый водород, водный
                                                               раствор которого обычно называют плавиковой
                                                               кислотой. Способность этой кислоты реагировать
                                                               со стеклом используют и сейчас для его художествен-
                                                               ной обработки. Трудами К. Шееле и Г. Дэви было


                                                        игДпйнзад З.з. онйкаСх ЗйдкмЙ зДл                            95


     установлено, что в состав плавиковой кислоты вхо-      принципиально не изменился. В первой половине
     дит какой-то новый, чрезвычайно активный эле-          XX века инженеры-технологи, используя результа-
     мент. Нужно ли говорить о том, сколь интересным и      ты А. Муассана, довели его метод до промышлен-
     важным было его выделение в свободном состоя-          ных масштабов, сделали фтор доступным и недоро-
     нии? Получение и изучение фтора породили целый         гим продуктом. Среди них отметим Арго, Лебо и
     каскад исследований и разработок, явились одним        Дамьена, Кеди, И.В. Тананаева, Ю.А. Буслаева.
     из ключевых моментов овладения атомной энерги-         Когда в 1943 году И.В. Курчатов возглавил в Совет-
     ей, привели к созданию уникальных материалов.          ском Союзе проблему обогащения урана, производ-
                                                            ство фтора вышло на крупнотоннажный уровень и
         Однако исследователи, работавшие над пробле-
                                                            дало развитие другим областям использования это-
     мой получения элементного фтора, столкнулись с
                                                            го элемента.
     огромными трудностями. Более 100 лет продолжал-
     ся этот научный подвиг, он стоил здоровья, а иногда
     и жизни многим выдающимся ученым. В шеренге,           онйк а зЦйкЙДзауЦлдаЦ онйкаСх
     безуспешно штурмовавшей эту вершину, стоят То-             Фтор – газ, слегка окрашенный в желтый цвет,
     мас и Георг Ноксы, П. Лайет, Д. Никле, Ж. Гей-Люс-     превращающийся при 85 К в жидкость желтого цве-
     сак, Г. Тенар, Г. Дэви, А. Лавуазье, Э. Фреми и даже   та, замерзающую при 55 К [1, 2]. На внешнем элек-
     М. Фарадей. Впрочем, слово “безуспешно” здесь не       тронном слое у атома фтора находятся семь элек-
     совсем уместно. Каждый опыт, пусть неудачный с         тронов, что в сочетании с малым атомным радиусом
     точки зрения получения элемента, позволял что-то       (0,64 Е) делает этот элемент чрезвычайно реакци-
     прояснить, отсечь одно из тупиковых направлений,       онноспособным. Тенденция к присоединению элек-
     провести совершенствование эксперимента. И ког-        трона у фтора рекордно высока. Это элемент с наи-
     да А. Муассану в 1886 году удалось получить фтор       большими электроотрицательностью (4,0 по шкале
     электролизом безводного фторида водорода, славу        Л. Полинга) и потенциалом ионизации (I1 = 17,42 эВ).
     этого открытия и звание лауреата Нобелевской пре-      Стандартный электродный потенциал фтора оцени-
     мии 1906 года по праву должны разделять его пред-      вается в 2,85 В. Наличие на разрыхляющих орбиталях
     шественники.                                           молекулы фтора четырех электронов дополнительно
                                                            понижает энергию связи F–F (∼150 кДж/моль) и по-
         Примечательно мнение по поводу научных от-
                                                            вышает его химическую активность по сравнению с
     крытий одного из гигантов науки – Эрнеста Резер-
                                                            кислородом (см. молекулярные диаграммы фтора и
     форда: “В природе нет явления, которое человек
                                                            кислорода на рис. 1)1.
     мог бы открыть внезапно. Наука продвигается шаг
     за шагом, и любой человек зависит от труда своих           Фтор окисляет молекулу воды
     предшественников. Если вы услышали о внезапном                     2F2 + 2Н2О       4HF + O2 ,
     и неожиданном открытии, прогремевшем как гром
     среди ясного неба, вы всегда можете быть уверены в                ∆H ° = − 634 кДж/моль O2 ,
                                                                          298                                 (1)
     том, что оно выросло под влиянием одних людей на       и практически все элементы реакции окисления со-
     других и именно это взаимное влияние открывает         провождаются значительным выделением энергии.
     необычайные возможности прогресса науки. Наука         С этим связана перспективность использования
     зависит не от идей отдельного человека, а от объе-     фтора и его некоторых соединений в качестве окис-
     диненной мудрости тысяч людей, размышляющих            лителей ракетных топлив. Неудивительно в этой
     над одной и той же проблемой, и каждый вносит          связи, что Н. Бартлетту удалось получить первые
     свою небольшую лепту в великое здание знания,          соединения благородных газов именно с фтором.
     которое постепенно воздвигается”. Но отдадим           Очевидна теперь и безуспешность попыток полу-
     должное и самому А. Муассану – около четверти ве-      чить элементный фтор путем вытеснения его ка-
     ка он упорно работал над проблемой открытия фто-       ким-нибудь более сильным окислителем – такого
     ра, внес в достижения своих предшественников           окислителя нет. Не может находиться, естественно,
     массу усовершенствований. В частности, он ис-          свободный фтор и в природе, там могут быть пред-
     пользовал на первый взгляд странные материалы,         ставлены лишь его соединения – фториды.
     например медь, отличающуюся значительно боль-
     шей реакционной способностью, чем ранее приме-            Среди природных фторидов наиболее распрост-
     няемые сплавы из тяжелых (и дорогих) платиновых        ранен фторид кальция CaF2 , плавиковый шпат
     металлов. Однако, реагируя с первыми порциями          (флюорит). Быстрое развитие фторной промыш-
     фтора, медь (а также никель и некоторые другие ме-     ленности, а также качественной металлургии при-
     таллы) покрывается пленками чрезвычайно инерт-         вело к росту дефицита этого минерала. И хотя он ос-
     ных фторидов, и это позволяет не только получать,      тается главным сырьевым источником фтора и его
     но и хранить фтор под давлением в баллонах из этих     соединений, ученые и инженеры работают над
     материалов.                                            1
                                                              См. также статью Н.М. Витковской “Метод молекуляр-
       Несмотря на то что прошло уже более 100 лет с        ных орбиталей: Основные идеи и важные следствия”: Со-
     момента открытия фтора, метод А. Муассана              росовский Образовательный Журнал. 1996. № 6. С. 58.



96                                                             лйкйлйЗлдав йЕкДбйЗДнЦгъзхв ЬмкзДг, ‹2, 1998


      а                     σz
                             p
                                                        зованию этого соединения фтора, а также фторида
                                                        алюминия AlF3 удалось освоить промышленное про-
                                                        изводство наиболее распространенного в природе
                                                        металла – алюминия, сделать его дешевым и до-
                       πx        πy
                        p         p
                                                        ступным.
                                                           Фториды щелочных металлов NaF и KF получа-
                                                        ют нейтрализацией плавиковой кислоты карбона-
           2p          πx
                        c
                                 πy
                                  c      2p
                                                        тами или щелочным гидролизом фторидов кремния
                                                          Na2SiF6 + 6NaOH = Na2SiO3 + 6NaF + 3H2O      (3)
                                                        Фториды металлов с крупными одновалентными
                            σz
                             c
                                                        катионами способны присоединять фторид водоро-
                            σz
                             p                          да, образуя гидрофториды
      б
                                                                   MeF + xHF = MeHхFх + 1 ,            (4)
                                                        при этом прочность последних растет по мере уве-
                       πx
                        p
                                 πy
                                  p
                                                        личения атомного радиуса металла и снижения х. В
                                                        качестве примера можно привести полигидрофто-
                                                        риды калия: KHF2 , KH2F3 , KH3F4 , KH4F5 , методы
           2p                            2p             получения, структура и свойства которых подробно
                                 πy
                                  c
                       πx
                        c

                                                        описаны в [4].
                                                            Заметное распространение получили соли бор-
                                                        фтористоводородной кислоты – тетрафторобораты
                            σz
                             c
                                                        М(ВF4)n , а также трехфтористый бор BF3 . Послед-
                                                        ний используют как катализатор в процессах органи-
 Рис. 1. Диаграмма МО для кислорода (а) и фтора (б )    ческого синтеза, в частности при получении высоко-
                                                        октановых топлив [1]. Фторобораты – превосходные
                                                        флюсы для пайки, компоненты электролитов для
освоением альтернативных природных минералов.           гальванотехники, перспективные теплоносители
Среди последних выделяются фосфориты и апати-           для атомных реакторов.
ты, содержащие около 3% фтора и перерабатываю-
щиеся туковой промышленностью в очень больших               Отметим интересную группу фторидов азота –
масштабах. Выделяющиеся при этом летучие фтор-          NF3 , N2F4 , являющихся перспективными окисли-
содержащие соединения, а это главным образом            телями и фторирующими агентами, а также фтори-
фторид водорода HF и тетрафторид кремния SiF4 ,         дов фосфора PF5 , гексафторофосфорную кислоту и
улавливаются в виде кремнефтористоводородной            ее соли HPF6 и MePF6 . Из фторидов фосфора пред-
кислоты H2SiF6 , затем она превращается в соли или      ставляют интерес также промежуточные соедине-
перерабатывается с выделением фторида водорода.         ния – продукты замещения фтора в HPF6 на кисло-
                                                        род или гидроксил: монофторофосфорная кислота
   Способность фтора вступать в реакции практи-         H2PO3F и дифторофосфорная HPO2F2 , а также их
чески со всеми элементами приводит к распрост-          соли. Na2PO3F используется, в частности, в составе
раненности его неорганических соединений. По            зубных паст для профилактики кариеса.
оценке А.А. Опаловского [3], только неорганичес-
                                                            Кислород образует с фтором дифторид OF2 , яв-
ких фторидов насчитывается несколько тысяч. Мы
                                                        ляющийся сильнейшим окислителем и составляю-
познакомимся лишь с некоторыми из них. Ключе-
                                                        щий альтернативу элементному фтору в качестве
вой продукт – фторид водорода HF получают дей-
                                                        окислителя ракетных топлив. Широко известны со-
ствием концентрированной серной кислоты на
                                                        единения фтора с серой. Еще в 1902 году А. Муасса-
флюорит
                                                        ном был получен гексафторид серы SF6 . Гексафто-
          CaF2 + H2SO4 = 2HF↑ + CaSO4             (2)   рид серы – идеальный диэлектрик, он все более
                                                        широко используется в различных электротехниче-
Масштабы мирового производства фторида водо-            ских устройствах – от мощных электрических
рода около 1 млн т в год. Содержащиеся в природ-        прерывателей до микросхем [5]. Из химических
ном минерале примеси диоксида кремния приводят          свойств отметим чрезвычайно высокую стабиль-
к образованию SiF4 , очистка от которого ведется в      ность SF6 . Довольно высокой стабильностью (ки-
колоннах с серной кислотой. Обычная чистота про-        нетической устойчивостью) отличаются также
дукта 99,95%. Из неорганических фторидов боль-          фторсульфоновая кислота HSO3F и ее соли, являю-
шое значение для индустрии имеет также криолит          щиеся распространенными фторирующими агента-
Na3AlF6 , являющийся, кстати, и одним из природ-        ми в органическом синтезе. Элементы VII группы –
ных фторсодержащих минералов. Благодаря исполь-         галогены образуют с фтором группу соединений,


игДпйнзад З.з. онйкаСх ЗйдкмЙ зДл                                                                            97


     отличающихся высокой реакционной способнос-                  Интересную группу соединений представляют
     тью. Наиболее распространены из них трифториды            комплексные фториды лития, получившие распро-
     хлора и брома ClF3 и BrF3 – перспективные соедине-        странение в преобразователях и накопителях энер-
     ния для атомной и ракетной техники. Окислитель-           гии нового поколения – в литиевых батареях, супер-
     ная способность этих соединений позволяет перево-         конденсаторах и т.п. Нетривиальная способность
     дить тетрафторид урана в UF6 и проводить деление          этих солей растворяться в апротонных средах и про-
     изотопов с целью производства топлива атомных             водить электрический ток в сочетании с их электро-
     электростанций, а также атомных боеприпасов.              химической стабильностью, пожаро- и взрывобезо-
                                                               пасностью растворов в органических растворителях,
        Фтор – единственный элемент, способный к               более высокой электропроводностью и способнос-
     взаимодействию с инертными газами. Возникнове-            тью к перезарядке источника по сравнению с аль-
     ние и развитие химии инертных газов начались с ра-        тернативными материалами делает их перспектив-
     бот Бартлетта (1962 год), получившего O + PtF6 путем
                                                2              ными для практического использования. Не менее
     взаимодействия кислорода с гексафторидом плати-           важным является и то обстоятельство, что растворы
     ны. Способность фтора стабилизировать высшие              LiЭFх (где Э = В, As, Р; х = 4 или 6) в апротонных
     (нетипичные) степени окисления многих элемен-             средах проявляют необычные для проводников вто-
     тов была к тому времени известна. Хотя гексафто-          рого рода свойства: двухэкстремальный ход изотерм
     риды типа PtF6 , RuF6 , RhF6 , PuF6 , AuF6 термодина-     эквивалентной электропроводности, отрицатель-
     мически неустойчивы, они были выделены и                  ный температурный коэффициент электропровод-
     достаточно хорошо изучены. Так как потенциал ио-          ности, синергетические эффекты. Эти явления свя-
     низации кислорода близок к потенциалу иониза-             заны с высокой энергией сольватации частиц, а
     ции ксенона, Бартлетт высказал предположение о            также, вероятно, с новым механизмом транспорта
     способности этого элемента взаимодействовать с            зарядов [7, 8]. Завершая обзор по неорганическим
     PtF6 , что впоследствии подтвердил эксперимен-            фторидам, следует упомянуть еще об одном важном
     тально. Из фторидов благородных газов наиболее            для техники материале (соединении фтора и угле-
     распространены фториды ксенона, образующиеся              рода) – фторированном графите (CF)х , который
     при прямом контакте реагентов:                            также используют в энергоемких батареях в качест-
                               +F2          +F2
                                                               ве катодного материала. Это соединение содержит
           Xe + F2      XeF2         XeF4         XeF6   (5)   связи C–F и по этой причине может быть в равной
                                                               степени отнесено не только к неорганическим, но и
     Известны также дифторид криптона KrF2 , раз-              к органическим соединениям фтора.
     личные оксифториды, оксиды, комплексные со-
     единения. Наиболее распространены, естествен-
                                                               онйкйкЙДзауЦлдаЦ лйЦСазЦзаь
     но, фторидные соединения ксенона. Помимо
     перечисленных выше выделены и изучены XeOF4 ,                Зарождением и началом фторорганической хи-
     MXeF7 , M2XeF8 , (M = Na, K, Rb, Cs), XeF6 ⋅ 2SbF5 ,      мии многие авторы считают работы Ф. Свартса и
     XeF6 ⋅ BF3 и др.                                          Г. Шимана, относящиеся к началу XX века. В тот
                                                               период путем замещения галогенов или амино-
         Комплексные фториды заслуживают отдельного
                                                               групп в органических соединениях на фтор удалось
     обсуждения. Обладая значительной донорной спо-
                                                               получить некоторые фторуглеводороды. Но, по-ви-
     собностью, фторид-ион входит в состав внутренних
                                                               димому, первое фторорганическое соединение было
     координационных сфер многих комплексообразо-
                                                               получено известным российским химиком А.П. Бо-
     вателей, при этом достаточно устойчивыми являют-
                                                               родиным, получившим фтористый бензоил путем
     ся так называемые нетипичные комплексы, образу-
                                                               взаимодействия хлористого бензоила с гидрофто-
     емые непереходными элементами. Стабилизация
                                                               ридом калия.
     фторидов в процессе комплексообразования – рас-
     пространенное явление, характерное для многих                Чрезвычайно важным в истории химии фто-
     элементов, даже для благородных газов. Например,          рорганических соединений и вообще фтора был
     Rb2XeF8 и Cs2XeF8 являются уже достаточно устой-          1930 год, когда путевку в жизнь получили одни из
     чивыми и не разлагаются до температуры свыше              наиболее распространенных в настоящее время
     400° С. Вместе с тем наличие в составе фторокомп-         фторпродуктов – фреоны, хладагенты для холо-
     лексов поляризующих внешнесферных катионов                дильных устройств. Эти соединения имели удобные
     снижает их устойчивость. Например, фторокомп-             температуры сжижения, были нетоксичны, негорю-
     лексные кислоты – борфтористоводородная и                 чи, неагрессивны. Один из энтузиастов продвиже-
     кремнефтористоводородная не существуют как ин-            ния фреонов в холодильную технику – Т. Миджли
     дивидуальные соединения из-за мощного поляри-             продемонстрировал инертность фреона-12, диф-
     зующего влияния протона. Увеличение размеров              тордихлорметана, CCl2F2 на конференции Амери-
     внешнесферных катионов приводит к росту устой-            канского химического общества оригинальным об-
     чивости комплексов, в том числе их термической            разом – он вдохнул его и затем погасил свечу,
     устойчивости [6].                                         выдохнув фреон.


98                                                                лйкйлйЗлдав йЕкДбйЗДнЦгъзхв ЬмкзДг, ‹2, 1998


   Фторорганические соединения начали произво-        ние и скрупулезные работы по особенностям их
дить во всевозрастающих количествах. Это были         влияния на живые клетки, процессы обмена, жизнь
уже не только хладагенты, но и невоспламеняющие-      нуклеиновых кислот. Вот только один из уроков,
ся и незамерзающие жидкости для гидропередач,         которые фторидные соединения уже преподали че-
чрезвычайно устойчивые полимерные материалы с         ловечеству. Увлечение фторсодержащими хладаген-
уникальными свойствами, лекарственные препара-        тами и компонентами аэрозольных упаковок приве-
ты, моющие средства, долговечные смазки, средст-      ло к появлению в атмосфере планеты значительных
ва защиты растений, красители, компоненты ис-         концентраций этих соединений. Напрямую они не
кусственной крови и многое другое. Уникальные         влияют на растения, животных и человека. Однако
возможности фтора, пожалуй, в наиболее полной         высокая инертность позволяет им сохраняться в ат-
мере проявились в этой группе соединений, и толь-     мосфере, подниматься в ее верхние слои и там в усло-
ко ограниченный объем статьи вынуждает говорить       виях разрежения и жестких излучений соприкасать-
о них незаслуженно мало. Видимо, одним из наибо-      ся с озоном. Озон – аллотропическая модификация
лее крупнотоннажных продуктов фторорганической        кислорода – О3 . Он формируется в верхних слоях
химии является фторопласт-4, или тефлон, устойчи-     атмосферы, образуя слой этого соединения – озо-
вость которого к агрессивным средам оценивается       носферу. Молекулы озона поглощают жесткую сол-
выше, чем у золота или платины. И это при наличии     нечную радиацию – электромагнитное излучение с
в его составе свыше 75% самого агрессивного из        длиной волны менее 290 нМ. Организмы растений
элементов – фтора. Широкий диапазон температур        и животных очень чувствительны к жестким лучам,
устойчивости, низкий коэффициент трения, пре-         вызывающим болезни крови, гибель клеток и всего
красные электроизоляционные свойства в допол-         организма. Озоновый слой тысячелетиями служил
нение к очень высокой устойчивости выдвигают          надежным щитом жизни на Земле, защищая ее по-
этот материал для многих отраслей техники в разряд    верхность от губительного излучения. Появление
незаменимых.                                          фреонов на больших высотах приводит к уничтоже-
                                                      нию и распаду озонового слоя. Вначале под дейст-
онйк а щдйгйЙаь                                       вием жестких лучей от молекулы фреона отщепля-
                                                      ется атом хлора C•. Затем он взаимодействует с
   Особого внимания заслуживает влияние фтора и       молекулой озона
его соединений на окружающую среду, в том числе
на человека. В поистине огромном диапазоне ко-                    Cl• + O3      ClO• + O2              (6)
леблется физиологическая активность фторидов.
                                                      Имеющиеся в озоносфере радикалы – атомы кис-
Чрезвычайно высокая устойчивость и полное отсут-
                                                      лорода, образующиеся при диссоциации озона
ствие токсичности, с одной стороны, и хрестома-
тийные примеры мощнейших отравляющих ве-                              O3      O2 + O• ,                (7)
ществ – с другой. Еще во время второй мировой
                                                      взаимодействуют с ClO• по уравнению
войны были созданы боевые отравляющие вещест-
ва нервно-паралитического действия, представля-                   ClO• + O•      Cl• + O2 ,            (8)
ющие эфиры монофторангидрида фосфорной кис-
лоты – зарин и зоман.                                 в результате чего атомы хлора освобождаются и го-
                                                      товы к новому акту разрушения молекул озона.
    (CH3)2 CHO        O             CH3       O       Специалисты считают, что один атом хлора в состоя-
                  P                       P           нии уничтожить около 100 тыс. молекул озона. Озо-
                                                      новый слой начинает уменьшаться. В полярных об-
    (CH3)2 CHO        F    (CH3)2 CHO         F
                                                      ластях его осталось всего 30%, а в конце 1995 года
   Сейчас фториды широко используются в меди-         над Антарктидой учеными впервые зафиксировано
цине, растениеводстве и животноводстве [9]. С ними    локальное полное исчезновение слоя озона – “озо-
связывают перспективу лечения рака и регулирова-      новая дыра”. Человечество с тревогой следит за
ние наследственности, создание мощных психо-          развитием ситуации. Многие страны уже приняли
тропных средств, транквилизаторов и новых анти-       решение о прекращении производства фреонов,
биотиков.                                             спешно ищут альтернативные заменители (ведь не-
   Но эта ситуация не столько радужна, сколько тре-   возможно же обходиться без холодильной техники).
вожна. Физиологическое действие фторидов прак-        Кстати, одной из альтернатив может быть исполь-
тически не изучено. По мнению профессора Е. Ко-       зование фторорганических соединений, не содер-
баяси [9], организмы часто не отличают фтор от        жащих хлора – перфторированных.
кислорода или водорода в органических соедине-           Даже сравнительно простые и более изученные
ниях и за счет этого “эффекта маскировки” он про-     неорганические фториды имеют свою специфику
никает в жизненно важные центры организма с           взаимодействия с человеком. Уже в начале века бы-
опасной легкостью. Совершенно очевидно, что ис-       ло известно, что недостаток фтора в организме при
пользованию сложных фторсодержащих препара-           современных рационах питания вызывает появле-
тов должны предшествовать тщательные, многолет-       ние кариеса. Это самая распространенная болезнь


игДпйнзад З.з. онйкаСх ЗйдкмЙ зДл                                                                            99


      человечества. Многочисленные работы медиков во         даться серьезными исследованиями последствий
      всем мире отчетливо показывают корреляцию меж-         этого прогресса. Примеры из области химии фтора
      ду недостатком фтора в питьевой воде и процентом       достаточно поучительны.
      заболеваемости кариесом и парадонтом, особенно у
      детей. Установлена даже ориентировочная граница        ганЦкДнмкД
      минимума содержания фтора: 0,8–1,0 мг/л воды.
      Недостающий фтор восполняют фторированием                 1. Рысс И.Г. Химия фтора и его неорганических соеди-
      воды, введением фторсодержащих препаратов в               нений. М.: Госхимиздат, 1956. 718 с.
      зубные пасты и эликсиры, выпуском таблеток с              2. Саймонс Д. Фтор и его соединения. М.: Изд-во
      фторидами для детей.                                      иностр. лит., 1956. 495 с.
                                                                3. Опаловский А.А. На краю Периодической системы.
         Однако повышенное содержание фтора также               М.: Химия, 1985. 220 с.
      крайне опасно. Возникают флюороз, разрушение              4. Опаловский А.А., Федотова Т.Д. Гидрофториды. Но-
      костей, хромота, нарушение работы важных фер-             восибирск: Наука, 1973. 147 с.
      ментов, остеосклероз, заболевание почек, наруше-          5. Исикава Н., Кобаяси Е. Фтор: Химия и применение.
      ние функций воспроизводства потомства, глазные            М.: Мир, 1982. 276 с.
      и нервные болезни. Государственный стандарт на            6. Давидович Р.Л. Атлас дериватограмм комплексных
      питьевую воду ограничивает верхний предел содер-          фторидов металлов III–V групп. М.: Наука. 1976. 283 с.
      жания фтора в ней на уровне 1,5 мг/л. В столь узком       7. Плахотник В.Н., Товмаш Н.Ф., Ковтун Ю.В. // Докл.
      диапазоне концентраций не находится ни один эле-          АН СССР. 1987. Т. 292, № 6. С. 1426.
      мент Периодической системы. Отсюда чрезвычай-             8. Плахотник В.Н., Товмаш Н.Ф., Мишустин А.И. и др.
      но важной является роль фторидного мониторинга,           // Электрохимия. 1988. Т. 24, № 7. С. 964.
      полного и всеобъемлющего. Ведь источников вы-             9. Исикава Н. Новое в технологии соединений фтора.
      бросов фторидов в окружающую среду в промыш-              М.: Мир, 1984. 591 с.
      ленно развитых странах более чем достаточно. Не-          10. Гудериан Р. Загрязнение воздушной среды. М.:
      которые исследователи ставят этот элемент на              Мир, 1979. 225 с.
      второе-третье место среди загрязнителей атмосфе-
      ры [10]. Источниками выбросов фторидов служат
                                                                                      * * *
      металлургическое производство, электросварка,
      производство удобрений, алюминия, эмалевое про-           Владимир Николаевич Плахотник, профессор,
      изводство, отдельные виды получения стекол, обра-      доктор химических наук, зав. кафедрой химии Дне-
      ботка хрусталя, получение хладагентов, пластмасс,      пропетровского государственного технического
      обогащение урана, нанесение покрытий и многое          университета железнодорожного транспорта. Об-
      другое, без чего человечество обойтись уже не может.   ласть научных интересов: неорганическая и физи-
      Следует всегда помнить, что научно-технический         ческая химия фторидов, кинетика, теория раство-
      прогресс в любой области знаний должен сопровож-       ров. Автор свыше 200 научных статей.




100                                                             лйкйлйЗлдав йЕкДбйЗДнЦгъзхв ЬмкзДг, ‹2, 1998



    
Яндекс цитирования Яндекс.Метрика