Ионы (F-) и атомы фтора очень малы, поэтому, образовав связь с каким-либо другим атомом, оторвать его крайне тяжело. К тому же, здесь еще начинает играть роль геометрия молекул. Да-да, молекулы имеют определенные геометрические формы, достаточно точные углы, определенные длины связей. Например, молибден образует соединение со фтором, присоединяя целых шесть атомов фтора (MoF6). Если взять другой галоген больших размеров, например, йод, то он образует с тем же самым молибденом молекулу, содержащую только три атома йода (MoI3).
Как мы уже сказали, фтор самый элеткроотрицательный элемент. То есть он способен притягивать электроны сильнее всех остальных. В потоке фтора горит даже вода, с выделением кислорода. Теперь вы понимаете, что фтор выгоняет из молекулы воды сам кислород. Обычно под горением понимают взаимодействие какого-то вещества с кислородом. Здесь же горение идет не из-за кислорода, а из-за фтора. Также в струе фтора горят такие не горючие вещества, как асбест, кирпич, различные металлы. Кремний и древесный уголь вовсе самовоспламеняются в потоке фтора. Явно напрашивается вопрос: а как же тушить такое возгорание? Ответ банален: либо прекратить доступ фтора, либо дождаться, когда весь фтор прореагирует и все сгорит. Фтор с греческого переводится, как «разрушающий». И это имя ему более чем подходит. К тому же, стоит отметить, что фтор очень токсичен, что делает его очень опасным и требует осторожности при работе с ним.
В начале XVIII века была открыта плавиковая кислота (HF). Из нее впервые был получен газообразный фтор Карлом Вильгельмом Шееле. Так как фтор очень токсичен, о чем не знали ученые тех времен, то и пострадали они от него не мало. Английские химики братья Томас и Георг Нокс пытались получить фтор. В итоге первый погиб, а второй стал инвалидом. Аналогично закончили свою жизнь Д. Никлес и П. Лайет. Гемфри Дэви, ученый, впервые получивший натрий, калий, магний, кальций, стронций, барий в результате попыток получить фтор сильно отравился и тяжело заболел. Ж. Гей-Люссак и Л. Тенар тоже пытались получить фтор, но только потеряли свое здоровье при этих попытках. Также пытались получить фтор А. Лавуазье, М. Фарадей и Э. Ферми. Получить не получили, но зато остались живы и здоровы. Как видите, в списке «неудачников» значатся такие великие фамилии, которые заложили основы современных наук. Но фтор им не давался и стремился убить своих первооткрывателей. Прямо серийный киллер великих ученых.
Работа со фтором очень опасна. Малейшая оплошность, и у человека разрушаются зубы, ногти, становятся хрупкими кости, кровеносные сосуды в свою очередь становятся ломкими.
Только 26 июня 1886 года французский химик Анри Муассан при помощи электролиза безводного фтористого водорода при температуре — 23 °C смог получить газообразный фтор. Электролизер был сделан из платины, а электроды из сплава иридия и платины. Но и это не спасало от образующегося фтора. Он постепенно разъедал электролизер. Стоит отметить, что и в настоящее время электролиз является единственным способом получения фтора. Только промышленные установки делают из меди, никеля, стали и графита — более дешевых материалов.
Фтор, а точнее его многочисленные соединения имеют очень широкое применение. Самое банальное, которое вы можете встретить — тефлон. Им покрывают сковородки, делая их антипригарными.
С помощью фтора делают фторопласт, который применяется в химической промышленности. Например, в чем-то надо хранить концентрированные кислоты. Просто стальные емкости не подойдут — их разъест. Поэтому в них делают вкладыши из фторопласта и только потом заливают кислоты. Со фторопластом они не реагируют. Такой метод защиты емкостей называется футеровкой. И в таких емкостях можно безопасно хранить ту же самую плавиковую кислоту. А она в свою очередь применяется в стекольной, нефтяной, пищевой, атомной, металлургической, химической, бумажной и других отраслях промышленности.
В тонне воды содержится около 0,2 мг фтора в виде его соединений. Даже в состав зубной эмали входит 0,02 % фтора. Без него зубы быстро бы сгнивали от кариеса. В медицине применяется множество лекарственных средств с содержанием фтора, от разных заболеваний от малярии и диабета, до глаукомы и рака. Естественно, здесь важно понимать, что большие дозы фтора — яд, малые дозы — лекарство. Этот принцип распространяется не только на фтор, но и на большое количество веществ, используемых в медицине.
В старых холодильниках в качестве хладагента применялся фреон. А это фторорганическая жидкость. Также соединения фтора с другими галогенами использовали в качестве окислителя для жидкого ракетного топлива.
Хлор. Первое химическое оружие
1915-ый год, I Мировая война, городок Ипр. Столкнулись германские и англо-французские войска. Утром 22 апреля немецкая армия применила впервые в истории человечества газовую атаку. Одновременно было открыто 6000 баллонов с хлором. Ветер дул в сторону англо-французских войск. 180 тонн ядовитого облака поглотило целую армию. Укрытия нигде не было, а противогазы не применялись. 5000 человек погибло, 10 000 пострадало. Интересно, что ветер впоследствии изменил свое направление, и хлор частично накрыл саму германскую армию. Была нарушена Гаагская конвенция о запрете применения отравляющих веществ от 1907 года.
1917 год, снова город Ипр. Здесь же было применено отравляющее вещество, впоследствии названное ипритом S(CH2CH2Cl)2.
Впервые хлор получил Карл Вильгельм Шееле. Но он не понял, что это был элементарный газ. Он считал его «духом» соляной кислоты. И только Дэви понял, что на самом деле этот газ состоит из нового элемента. Он назвал его chlorine gas, что означало «желто-зеленый». Позже Гей-Люссак дал более короткое имя — хлор. Также этому элементу присваивали имя галоген, но оно не привилось, а потом стало общим для всех элементов этой группы.
Как вы уже поняли, хлор ядовит. Это обусловлено тем, что попадая в легкие человека, он реагирует с малыми количествами воды, образуя смесь из двух кислот прямо внутри грудной клетки!
Однако хлор является не только страшным оружием, но очень важным сырьем в промышленности для производства пластмасс, каучука, ядохимикатов, красителей, медикаментов. Также применяется для отбеливания тканей и очистки воды. Думаем, про хлорку в бассейнах все знают. И это всего лишь малая область применения хлора.
Хлор является тяжелым газом, что позволило использовать его немцам во время I Мировой войны. Газообразный хлор не улетучивался, а стелился по земле. Он имеет желтовато-зеленый цвет и резкий запах. Также, как и фтор, хлор химически очень активен. Конечно не так, как фтор, но следующим по списку идет именно он. Поэтому в природе его нельзя встретить в чистом виде, а только в виде соединений с другими элементами.
В промышленности хлор получают электролизом каменной соли. С соединениями хлора каждый из нас знаком. Обычная поваренная соль — это соединение натрия и хлора. Также многие из нас слышали про ПВХ. Это поливинилхлорид. А из ПВХ делают практически все что угодно: линолеум, игрушки, пластики, лаки, упаковочные материалы, изоляция для проводов и т. д.
Поливинилхлорид
При содержании 0,1 % хлора в воздухе может наступить острое отравление парами хлора. Первый признак — сильный кашель. Но хлор не всегда яд. Например, пострадавшим от сероводорода дают нюхать хлорную известь. Эти яды взаимно нейтрализуются.
Бром. Противный и вонючий
Во Франции есть небольшой городок Монпелье, где были специальные бассейны, в которые наливали морскую воду, а затем испаряли, чтобы получить кристаллическую соль. Вода испарялась не вся, поэтому оставались растворы, которые называли маточниками. Эти растворы исследовал Антуан Жером Балар. Он обрабатывал их газообразным хлором и раствор становился краснобурым. В 1825 году это было диковинным явлением. Балар поначалу думал, что цвет обусловлен соединением хлора с йодом. Тогда он попытался выделить его и разделить хлор с йодом. Выделить смог, а вот разделить нет. Изучив его физические свойства, Балар пришел к выводу, что перед ним новый химический элемент. Данному элементу он дал название muria, что переводится как рассол. Проверив данные Балара, научная комиссия в составе Жозефа Гей-Люссака, Луи Тенара и Луи Никола Воклена подтвердила открытие, но попросила изменить название на бром, что с греческого переводится, как «зловонный».
Хотя бром широко распространен, его относят к рассеянным элементам. В качестве примеси он встречается во многих минералах, а вот собственных почти не имеет. Известны только бромаргирит (AgBr), йодобромит и эмболит. Некоторые растения, такие как: горох, фасоль, чечевица, морские водоросли накапливают бром. Как вы понимаете, основная часть брома сосредоточена в морской воде. Также установлено, что бром вместе с морской водой переходит в атмосферу. Так в воздухе прибрежных к морям районов содержание брома больше, чем, например, в континентальных районах.
После открытия брома стали применять его соединения, среди которых: бромид натрия NaBr или бромид калия KBr. В медицине, к примеру, в качестве успокоительных. В настоящее время данные препараты не применяются, так как им на смену пришли более эффективные и безопасные броморганические соединения.
До недавних пор, пока электронная фотография плотно не вошла в нашу жизнь, фотографии снимали на пленку. Вот химико-фотографической промышленности применялся AgBr, так как он имеет намного большую светочувствительность, чем иодид серебра AgI. Такие фотоэмульсии позволяли снимать с очень короткой выдержкой в одну десятимиллионную долю секунды. Фотобумага на основе бромистого серебра так и называлась: «унибром», «бромпортрет».
Другое свое применение бром нашел в текстильной промышленности. Бромид натрия используют в дубильных растворах, благодаря которым кожа становится тверже. Броминдиго применяют как краситель, с помощью которого получают множество ярких и чистых тонов от синего до красного. Броморганикой пропитывают древесину, чтобы она была более стойкой к грибкам и плесени.