მთავარი მენიუს გახსნა
ფთორი / Fluorum (F) F-TableImage.svg
ელემენტის რიგითი ნომერი 9
მარტივი ნივთიერების ვიზუალური აღწერა F,9.jpg
ატომის თვისებები
ატომური მასა
(მოლური მასა)
18,998403 მ. ა. ე. (/მოლი)
ატომის რადიუსი 71 პმ
იონიზაციის ენერგია
(პირველი ელექტრონი)
1: 1681.0
2: 3374.2

3: 6050.4 კჯ/მოლი (ევ)
ელექტრონული კონფიგურაცია [He] 2s2 2p5
ქიმიური თვისებები
კოვალენტური რადიუსი 57±3 პმ
იონური რადიუსი (-1e)133 პმ
ელექტროუარყოფითობა
(პოლინგის თანახმად)
3,98
ელექტროდული პოტენციალი 0 ვ
ჟანგვის ხარისხი -1
მარტივი ნივთიერებების თერმოდინამიკური თვისებები
ნივთიერების სიმკვრივე (−189 °C)1,108 /სმ³
ხვედრითი თბოტევადობა 31,34 /(·მოლი)
თბოგამტარობა 0,028 ვტ/(·კ)
დნობის ტემპერატურა 53,53
დნობის სითბო (F-F) 0,51 კჯ/მოლი
დუღილის ტემპერატურა 85,01
აორთქლების სითბო 6,54 (F-F) კჯ/მოლი
მოლური მოცულობა 17,1 სმ³/მოლი
მარტივი ნივთიერების კრისტალური მესერი
მესრის სტრუქტურა მონოსოლისებური
მესრის პერიოდი Å
შეფარდება
დებაის ტემპერატურა
9F
18,998403 [He] 2s2 2p5
ფთორი
ფთორის ატომის სქემა

ფთორი — პერიოდული სისტემის მეორე პერიოდის, მეშვიდე ჯგუფის, მთავარი ქვეჯგუფის ქიმიური ელემენტი, ატომური ნომერის - 9. აღინიშნება სიმბოლოთი F (ლათ. Fluorum). ფთორი — ქიმიურად ძალიან ძლიერი აქტიური არალითონია და ყველაზე ძლიერი მჟანგავი. წარმოადგენს ყველაზე მჩატე ელემენტს ჰალოგენებს შორის. მარტივი ნივთიერება ფთორი (CAS-ნომერი: 7782-41-4) ნორმალური პირობების დროს — ორატომიანი აირია (ფორმულა F2) მკრთალი-მოყვითალო ფერისაა, მკვეთრი სუნით, მოგვაგონებს ოზონს ან ქლორს. ძლიერი საწამლავია.

სექციების სია

ისტორიარედაქტირება

ფთორის პირველი ნაერთი — ფლუორიტი (მდნობი შპატი) CaF2 — აღწერილია XV ს. ბოლოს „ფლუორის“ სახელწოდებით. 1771 წ. კარლ ვილჰელმ შეელემ მიიღო ფთორწყალბადმჟავა.

როგორც ფთორწყალბადმჟავის ერთ-ერთი ატომი, ელემენტი ფთორი ნაწინასწარმეტყველები იქნა 1810 წ., ხოლო გამოყოფილი იქნა 76 წლის შემდეგ, ანრი მუასანის მიერ, 1886 წელს თხევადი უწყლო წყალბადის ფთორიდის ელექტროლიზის მეთოდით, რომელიც შეიცავდა მჟავე კალიუმის ფთორიდის მინარევს KHF2.

პრაქტიკულად ყველა მკვლევარი, რომლებიც ცდილობდნენ ფთორის აღმოჩენას, ეს სიცოცხლის ან ჯანმრთელობით ფასად უჯდებოდათ.

სახელწოდების წარმომავლობარედაქტირება

სახელწოდება «ფთორი» (ძვ. ბერძნ. φθόρος — დარღვევა, დაშლა), შემოთავაზებულ იქნა ანდრე მარი ამპერის მიერ 1810 წ., იხმარება ქართულში და სხვა რამდენიმე ენაში; ბევრ ქვეყანაში მიღებულია სახელწოდება, რომელიც წარმოებულია ლათინური «fluorum»-დან (რომელიც მოდის, თავის მხრივ, fluere — «დენა» (ჟონვა) ფთორის ნაერთის, ფლუორიტის თვისების გამო (CaF2). ის დაბლა სწევს მადნის დნობის ტემპერატურა და ზრდის შენადნობის დენადობას).

გავრცელება ბუნებაშირედაქტირება

ფთორის არსებობა ბუნებაში ტომურ პროცენტებში ნაჩვენებია ცხრილში:

ობიექტი შემცველობა,
ნიადაგი 0,02
მდინარის წყლებში 0,00002
ოკეანის წყლებში 0,0001
ადამიანი კბილებში[1] 0,01

ბუნებაში ფთორი მნიშვნელოვნად თავმოყრილია ძირითადად მინერალში ფლუორიტში (CaF2), მასის მიხედვით 51,2 % Ca და 48,8 % F.

ფთორით შედარებით მდიდარია ოსპი და ხახვი.

ფთორის შემცველობა ნიადაგში განპირობებულია ვულკანური აირებით, რადგანაც მათ შემადგენლობაში შედის დიდი რაოდენობით ფთორწყალბადი.

იზოტოპური შემადგენლობარედაქტირება

  მთავარი სტატია : ფთორის იზოტოპები.

ფთორი წარმოადგენს მონოიზოტოპურ ელემენტს, რადგანაც ბუნებაში არსებობს მხოლოდ ერთი სტაბილური ფთორის იზოტოპი 19F. ცნობილია ასევე ფთორის 17 რადიოაქტიური იზოტოპი მასური რიცხვით 14-დან 31-მდე, და ერთი ბირთვული იზომერი — 18Fm. ფთორის რადიოაქტიული იზოტოპებიდან ყველაზე სიცოცხლისუნარიანია 18F ნახევარდაშლის პერიოდით 109,771 წუთი, პოზიტრონების მნიშვნელოვანი წყაროა, რომელიც გამოიყენება პოზიტრონ-ემისიურ ტომოგრაფიაში.

ფთორის იზოტოპების ბირთვული თვისებებირედაქტირება

იზოტოპი შედარებითი მასა, მ.ა.ე. ნახევარდაშლის პერიოდი დაშლის ტიპი ბირთვული საზ. ბირთვული მაგნიტური მომენტი
17F 17,0020952 64,5 წმ β+-დაშლა 17O-ში 5/2 4.722
18F 18,000938 1,83 საათი β+-დაშლა 18O-ში 1
19F 18,99840322 სტაბილურია 1/2 2.629
20F 19,9999813 11 წმ β-დაშლა 20Ne-ში 2 2.094
21F 20,999949 4,2 წმ β-დაშლა 21Ne-ში 5/2
22F 22,00300 4,23 წმ β-დაშლა 22Ne-ში 4
23F 23,00357 2,2 წმ β-დაშლა 23Ne-ში 5/2

ბირთვების მაგნიტური თვისებებირედაქტირება

იზოტოპის 19F ბირთვს აქვს ნახევრადსრული ელექტრონის ზურგის მაგნიტური მომენტების ურთიერთქმედება, ამიტომაც შესაძლებელია ამ ბირთვების გამოყენება ბირთვულ მაგნიტურ რეზონანსში (ბ.მ.რ.)-მოლეკულების საკვლევად. ბ.მ.რ.-ის სპექტრი -19F წარმოადგენს საკმაოდ თვისობრივს ფთორორგანული ნაერთებისათვის.

ელექტრონული აღნაგობარედაქტირება

 
МО მეთოდის გამოყენება F2 მოლეკულისათვის

ფთორის ატომის ელექტრონული კონფიგურაცია შემდეგია: 1s22s22p5. ფთორის ატომებს ნაერთებში შეუძლიათ გამოავლინონ დაჟანგვის ხარისხი (ვალენტობა) −1. ჟანგვის დადებითი ხარისხი ნაერთებში არ რეალიზირდება, რადგანაც ფთორი წარმოადგენს ყველაზე ელექტროუარყოფით ელემენტს.

ფთორის კვანტოქიმიური ტერმ. — ²P3/2

მოლეკულის აღნაგობარედაქტირება

მოლეკულური ორბიტალების თეორიის თვალსაზრისით, ორატომიანი ფთორის მოლეკულის აღნაგობა შეიძლება დახასიათებულ იქნას შემდეგი დიაგრამით. მოლეკულაში არის 4 შემაკავშირებელი ორბიტალი და 3 გამაფხვიერებელი. როგორც ჩანს, მოლეკულაში კავშირი რიგი 1 -ის ტოლია.

კრისტალური მესერირედაქტირება

 
α-ფთორის კრისტალური სტრუქტურა (სტაბილურია ატმოსფერული წნევის პირობებში)

ატმოსფერული წნევის პირობებში ფთორი ქმნის ორ კრისტალურ მოდიფიკაციას:

  • α-ფთორი — არსებობს 45,6 K ტემპერატურაზე დაბლა, კრისტალური მესერი მონოსოლურია, სივრცული ჯგუფი C 2/c, პარამეტრები a = 0,550 ნმ, b = 0,328 ნმ, c = 0,728 ნმ, β = 102,17°, Z = 4 [2][3].
  • β-ფთორი — არსებობს ტემპერატურის ინტერვალში 45,6 ÷ 53,53 K, კრისტალური მესერი კუბურია, პარამეტრები a = 0,667 ნმ, Z = 8.

მიღებარედაქტირება

 
ფთორის მიღების ლაბორატორიული მეთოდი

ფთორის მიღების სამრეწველო ხერხი შეიცავს ფლიუორიტული მადნის მოპოვებას და გამდიდრებას, მისი კონცენტრატის გოგირდმჟავიანი დაშლა, გაუწყლოებული HF-ის წარმოქმნით და მისი ელექტროლიტური დაშლით.

ფთორის ლაბორატირიულად მისაღებად გამოიყენებენ ზოგიერთი ნაერთის დაშლას, მაგრამ ისინი არ გვხვდება ბუნებაში საკმაო რაოდენობით და იღებენ თავისუფალი ფთორის მეშვეობით.

ლაბორატორიული მეთოდირედაქტირება

  • ლაბორატორიაში ფთორი შეიძლება მივიღოთ ნაჩვენები დანადგარით. სპილენძის ჭურჭელი 1, ავსებულია შენადნობით KF·3HF ათავსებენ სპილენძის ჭურჭელში 2, რომელსაც ძირში აქვს ნახვრეტი. ჭურჭელ 2-ში ათავსებენ ნიკელის მსხვილ ანოდს. კათოდს ათავსებენ 1 ჭურჭელში. ასე რომ ელექტროლიზის პროცესის დროს გაზისებრი ფთორი გამოიყოფა მილიდან 3, ხოლო წყალბადი მილიდან 4. მნიშვნელოვანი მოთხოვნაა სისტემის ჰერმეტულობა. ამისათვის გამოიყენება კალციუმის ფთორიდის საცობები ტყვიის ოქსიდის (II) და გლიცერინის საპოხით.
  • 1986 წელს, ფთორის აღმოჩენის 100 წლისთავისადმი მიძღვნილი კონფერენციის მომზადებისას, კარლ კრისტე აღმოაჩინა ფთორის მიღების მთლიანად ქიმიური ხერხი ფთორწყალბადის ხსნარში რეაქციის გამოყენებით K2MnF6 და SbF5 150 °C-ის დროს:[4]
K2MnF6 + 2SbF5 → 2KSbF6 + MnF3 + ½F2
2K2MnF6 + 4SbF5 → 4KSbF6 + 2MnF3 + F2
მიუხედავად იმისა რომ პრაქტიკულად არ გამოიყენება, ის აჩვენებს, რომ ელექტროლიზი აუცილებელი არაა. ამის გარდა, რეაქციის ყველა კომპონენტი შეიძლება მიღებულ იქნას გაზისმაგვარი ფთორის გამოყენების გარეშეც.

ასევე ფთორის ლაბორატორიული მიღებისათვის შეიძლება გამოვიყენოთ კობალტის ფთორიდის (III) გახურებით 300 °С-მდე, ვერცხლის ფთორიდის დაშლით (ძალიან ძვირია) და სხვა ხერხები.

სამრეწველო მეთოდირედაქტირება

ფთორის სამრეწველო წარმოება ხორციელება KF·3HF მჟავე კალიუმის ფთორიდის შენადნობის ელექტროლიზით (ხშირად ლითიუმის ფთორიდის დამატებით), რომელიც წარმოიქმნება შენადნობის - KF გაჯერებით ფთორწყალბადით შემცველობის 40—41 % HF. ელექტრილიზის პროცესი მიმდინარეობს დაახლოებით 100 °C ტემპერატურის დროს, ფოლადის ელექტროლიზერებში ფოლადის კათოდით და ნახშირის ანოდით.

ფიზიკური თვისებებირედაქტირება

მკრთალი-ყვითელი აირი, მცირე კონცენტრაციისას სუნი გვახსენებს ერთდროულად ოზონს და ქლორს, ძალიან აგრესიულია და მომწამლავია.

ფთორს აქვს ანომალიურად დაბალი დუღილის (დნობის) ტემპერატურა. ეს დაკავშირებულია იმასთან რომ, ფთორს არ გააჩნია d-ქვედონე და არ შეუძლია შექმნას ერთნახევრიანი კავშირები, რითაც განსხვავდება ყველა ჰალოგენისაგან (კავშირების ჯერადობა სხვა ჰალოგენებში მიახლოებით არის 1.1) [5]

ქიმიური თვისებებირედაქტირება

ფთორი ყველაზე აქტიური არალითონია, აქტიურად ურთიერთქმედებს თითქმის ყველა ნივთიერებასთან გარდა, რა თქმა უნდა ფთორიდებთან და იშვიათ გამონაკლისად — ფთოროპლასტებთან, და ბევრ მათგანთან — წვით და ფეთქებით. ფთორის კონტაქტი წყალბადთან იწვევს აალებას და აფეთქებას, დაბალ თემპერატურების დროსაც კი (−252თარგი:გრადუს ცელსიუსი). ფთორის ატმოსფეროში იწვის წყალი და პლატინაც კი:

2F2 + 2H2O → 4HF + O2

რეაქციებში, სადაც ფთორი ფორმალურად წარმოადგენს აღმდგენს, მიეკუთვნება უმაღლესი ფთორიდების დაშლის რეაქციები, მაგალითად:

XeF8 → XeF6 + F2
MnF4 → MnF3 + 1/2 F2

ფთორს ასევე შეუძლია დაჟანგოს ჟანგბადი, და წარმოქმნის ჟანგბადის ფთორიდს OF2.

ყველა ნაერთებში ფთორი ავლენს -1 დაჟანგვის ხარისხს (ვალენტობა). იმისათვის რომ ფთორი ავლენდეს დადებით დაჟანგვის ხარისხს საჭიროა ექსიმერული მოლეკულების შექმნა ან სხვა ექსტრემალური პირობები. ამას საჭიროებს ფთორის ატომების ხელოვნურ იონიზაციას.[6]

შენახვარედაქტირება

ფთორს ინახავენ გაზისებურ მდგომარეობაში (წნევის ქვეშ) და შეკუმშული სახით (თხევადი აზოტით გაციებულს) ნიკელის აპარატებში და მის საფუძველზე არსებული შენადნობებში (მონელ-ლითონი), სპილენძისაგან, ალუმინისა და მისი შენადნობებისაგან, თითბერისაგან, უჟანგავი ფოლადისაგან (ეს შესაძლებელია იმიტომ რომ, ეს ლითონები და შენადნობები იფარებიან ფთორისათვის გადაულახავი ფთორიდების ფენით (აპკით)) დამზადებულ ჭურჭელში[7]).

გამოყენებარედაქტირება

გამოყენება ქიმიაშირედაქტირება

გაზისებური ფთორი გამოიყენება შემდეგი ნივთიერებების მისაღებად:

სარაკეტო ტექნიკარედაქტირება

ფთორის ნაერთები გამოიყენება სარაკეტო ტექნიკაში როგორც სარაკეტო საწვავის მჟანგავი.

გამოყენება მედიცინაშირედაქტირება

ფთორის ნაერთები ფართოდ გამოიყენებიან მედიცინაში როგორც სისხლის დანამატები.

ბიოლოგიური და ფიზიოლოგიური როლირედაქტირება

ფთორი წარმოადგენს ორგანიზმის სიცოცხლისუნარიანობისათვის აუცილებელ ელემენტს. ადამიანის ორგანიზმში ფთორი, ძირითადად, შედის კბილის მინანქრის ფთორაპატიტის შემადგენლობაში — Ca5F(PO4)3. არასაკმარისი რაოდენობისას (0,5 მგ/ლ ნაკლები სასმელ წყალში) ან ჭარბი (1 მგ/ლ მეტი) ფთორის მოხმარებისაგან ორგანიზმში შეიძლება განვითარდეს კბილის დაავადებები: კარიესი და ფლუოროზი (მინანქრის დაწინწკლულობა) და ოსტეოსარკომა, შესაბამისად[8].

ფთორის მცირე შემცველობა შლის მინანქარს ფთორის გამორეცხვის ხარჯზე ფთორაპატიტიდან ჰიდროქსოაპატიტის წარმოქმნით, და პირუკუ.

კარიესის პროფილაქტიკისათვის რეკომენდირებულია ფთორიანი კბილის პასტები ან ფთორირებული წყლის გამოყენება (1 მგ/ლ-მდე კონცენტრაციით), ან ადგილობრივად 1-2 % ნატრიუმის ფთორიდის ან კალას ფთორიდის ხსნარებთან ერთად გამოყენება. ასეთი ქმედებებს შეუძლიათ კარიესის წარმოქმნის შესაძლებლობის შემცირება 30-50 %-ით.

ფთორის ზღვრული დასაშვები კონცენტრაცია[9] სამრეწველო ფართების ჰაერში ტოლია 0,0005 მგ/ლ.

იხილეთ აგრეთვერედაქტირება

ლიტერატურარედაქტირება

  • რისი ი. გ. ფთორისა და მისი არაორგანული ნაერთების ქიმია. მ. სახქიმგამოცემა, 1966 წ. — 718 ფ.
  • ნეკრასოვი ბ. ვ. საერთო ქიმიის საფუძვლები. (მესამე გამოცემა, ტ 1) მ. ქიმია, 1973 г. — 656 ფ.
  • L. Pauling, I. Keaveny, and A.B. Robinson, J. Solid State Chem., 1970, 2, p. 225. ინგლ. — ფთორის კრისტალური სტრუქტურა დაწვრილებით

წყაროებირედაქტირება

სქოლიორედაქტირება

  1. უმთავრესად ადამიანის კბილების მინანქარში
  2. Journal of Solid State Chemistry, Vol. 2, Issue 2, 1970, P. 225-227.
  3. J. Chem. Phys. 49, 1902 (1968)
  4. გრინვუდი ნ., ერნშო ა. «ელემენტების ქიმია» ტ.2, მ.: ბინომი. ცოდნის ლაბორატორია, 2008 ფ. 147—148, 169 — ფთორის ქიმიური სინთეზი
  5. ახმეტოვი ნ. ს. «საერთო და არაორგანული ქიმია».
  6. ახალგაზრდა ქიმიკოსის ენციკლოპედიური ლექსიკონი. საშუალო და უფროსი წლოვანთათვის. მ, პედაგოგიკა-პრესს. 1999 წ.
  7. ფთორი ქიმიური ელემენტების პოპულარული ბიბლიოთეკა
  8. National Toxicology Program -ის მონაცემებით
  9. ფთორიდებისა და ფთოროორგანული ნაერთების სახით
ვიკისაწყობში? არის გვერდი თემაზე:
მოძიებულია „https://ka.wikipedia.org/w/index.php?title=ფთორი&oldid=3689451“-დან