Поговорим о веществе, свойства которого звучат фантастично и экстремально, но на самом деле оно существует в реальности. Речь пойдет о жидком фторе (ЖФ).
Как получают жидкий фтор?
Фтор – это химический элемент с атомным номером 9, относящийся к галогенам. Он является самым электроотрицательным элементом. Это значит, что он сильнее всех остальных элементов "хочет" забрать электроны у атомов других веществ. Именно это свойство делает фтор таким активным и опасным. Он очень легко вступает в бурные химические реакции, часто в сопровождении пламени или взрывов.
В обычных условиях фтор - это газ желтоватого цвета с резким, неприятным запахом, похожим на запах хлора (как в бассейне), но гораздо более сильным и раздражающим. В природе в чистом виде он не встречается (так как мгновенно с чем-нибудь реагирует). Чтобы получить жидкий фтор, его сначала выделяют из соединений (например, из фторида кальция) с помощью электролиза. Затем газообразный фтор охлаждают до температуры -188 °C, при которой он превращается в жидкость, которая имеет бледно-желтый цвет, но из-за его крайней опасности увидеть его вживую могут только специалисты в специальных условиях, в отличии, например, от жидкого азота, кажущимся на фоне фтора почти безобидным.
Свойства жидкого фтора
Почему же жидкий фтор считается одной из самых опасных жидкостей на Земле. А вот несколько причин на выбор:
- Высокая реакционная способность. Фтор реагирует почти со всеми элементами таблицы Менделеева. Он может воспламенить металлы и многие органические материалы. Например, если капля ЖФ попадет на дерево или ткань, они мгновенно загорятся.
- Токсичность. Поднимающиеся с поверхности жидкости пары фтора крайне ядовиты. Даже небольшое количество может вызвать серьезные ожоги дыхательных путей и отравление.
- Коррозионная активность. Вступая в реакцию, ЖФ разрушает большинство материалов, включая стекло и металлы. Это делает его хранение и транспортировку крайне сложными.
Из-за своей агрессивности жидкий фтор хранят в специальных контейнерах из никеля или его сплавов, так как они устойчивы к воздействию фтора. Эти контейнеры должны быть герметичными и охлаждаемыми, чтобы фтор оставался в жидком состоянии. А при перевозке используются специальные цистерны с двойными стенками. Все работы с ЖФ проводятся в защитных костюмах, масках и перчатках, чтобы избежать контакта с кожей или дыхательными путями.
Встреча жидкого фтора с водой
Реакция фтора с водой — это зрелище, которое лучше наблюдать только на видео, а не в реальной жизни. Когда жидкий фтор попадает в воду, происходит мгновенная и очень бурная экзотермическая реакция с выделением огромного количества тепла. Может показаться, что вода горит или взрывается!
Как самый активный элемент фтор "отбирает" атомы водорода у молекул воды (H₂O). Начинает выделяться кислород (O₂). Однако этот кислород не просто спокойно выходит — он сразу же реагирует со фтором, образуя очень токсичный фторид кислорода (OF₂) или другие соединения. Но самое главное, в результате реакции фтора с водой образуется плавиковая кислота, которая сама по себе - та еще "штучка".
Плавиковая кислота – это раствор фтористого водорода (HF) в воде. Она обладает уникальным свойством: способностью растворять стекло. Именно поэтому ее хранят в пластиковых контейнерах. А еще она отличается от других кислот тем, что при попадании на кожу проникает глубоко в ткани и поражает внутренние органы. При этом в начале эффект совершенно незаметен. Но спустя какое-то время, даже небольшое количество, попавшее на кожу, может вызвать глубокие некрозы. Эта кислота способна разрушать кальций в костях, вызывая сильнейшие боли и отравление. Поражения от плавиковой кислоты требуют немедленного лечения, иначе могут быть смертельными. Известны случаи, когда люди получали серьезные ожоги от случайных брызг кислоты или теряли конечности из-за контакта с HF.
Несмотря на опасность, плавиковая кислота широко применяется:
- В производстве стекла и оптики – для матирования стекла.
- В металлургии – для очистки металлов от оксидов.
- В химической промышленности – для получения фторсодержащих соединений, используемых в медицине, электронике и даже в создании тефлоновых покрытий.
- Ее так же используют для приготовления биологических образцов для просвечивающего электронного микроскопа!
Общий вывод
Жидкий фтор – крайне агрессивное вещество, требующее особых условий хранения и работы. Он вступает в реакции практически со всеми материалами и является источником очень опасной плавиковой кислоты. Несмотря на риски, соединения фтора активно применяются в промышленности, однако их использование требует строгого соблюдения мер безопасности. Иногда мы создаем нечто, что лучше наблюдать со стороны.
Папа физик – проще о сложном.