ფთორი

თავისუფალი ქართულენოვანი ენციკლოპედია ვიკიპედიიდან
(გადამისამართდა გვერდიდან ფტორი)
გადასვლა: ნავიგაცია, ძიება
ფტორი / Fluorum (F) F-TableImage.png
ელემენტის რიგითი ნომერი 9
მარტივი ნივთიერების გამოსახულება 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


F 9
18,998403
[He] 2s2 2p5
ფტორი
ფტორის ატომის სქემა

ფთორი — პერიოდული სისტემის მეორე პერიოდის, მეშვიდე ჯგუფის, მთავარი ქვეჯგუფის ქიმიური ელემენტი, ატომური ნომერის - 9. აღინიშნება სიმბოლოთი F (ლათ. Fluorum). ფტორი — ქიმიურად მეტად ძლიერ აქტიური არალითონია და ყველაზე ძლიერი მჟანგავია, 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. ძალიან საწამლავია.

ისტორია[რედაქტირება]

ფთორის პირველი ნაერთი — ფლუორიტი (პლავიკური შპატი) CaF2 — აღწერილია XV ს. ბოლოს «ფლუორის» სახელწოდებით. 1771 წ. კარლ ვილჰელმ შეელემ მიიღო ფტორწყალბადმჟავა.

როგორც ფტორწყალბადმჟავის ერთერთი ატომი, ელემენტი ფტორი ნაწინასწარმეტყველი იქნა 1810 წ., ხოლო ფტორი გამოყოფილ იქნა 76 წლის შემდეგ ანრი მუასანის მიერ 1886 წელს თხევადი უწყლო წყალბადის ფტორიდის ელექტროლიზის მეთოდით, რომელიც შეიცავდა მჟავე კალიუმის ფტორიდის მინარევს KHF2.

პრაქტიკულად ყველა მკვლევარი, რომლებიც ცდილობდნენ ფტორის აღმოჩენას, მათ ეს სიცოცხლის ან ჯანმრთელობით ფასად დაუჯდათ.

სახელწოდების წარმომავლობა[რედაქტირება]

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, რომლებიც წარმოებულია ლათინური «fluorum»-დან (რომელიც მოდის, თავის მხრივ, fluere — «დენა» (ჟონვა) ფტორის ნაერთის ფლუორიტის თვისების გამო (CaF2), დაწიოს მადნის დნობის ტემპერატურა და ზრდის შენადნობის დენადობას).

გავრცელება ბუნებაში[რედაქტირება]

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 ფლიუორიტში (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 შემადგენლობა[რედაქტირება]

Searchtool-80%.png მთავარი სტატია : ფტორის იზოტოპები.

ფთორი წარმოადგენს მონოიზოტოპურ ელემენტს, რადგანაც ბუნებაში არსებობს მხოლოდ ერთი სტაბილური ფთორის იზოტოპი 19F. ცნობილია ასევე ფტორის 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 თვისებები[რედაქტირება]

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 თვისებები[რედაქტირება]

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

ელექტრონული აღნაგობა[რედაქტირება]

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 აღნაგობა[რედაქტირება]

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 მესერი[რედაქტირება]

α-ფტორის 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.

მიღება[რედაქტირება]

ფტორის მიღების ლაბორატორიული მეთოდი

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

მფტორის ლაბორატირიულად მისაღებად გამოიყენებენ ზოგიერთი ნაერთის დაშლას, მაგრამ ისინი არ გვხვდება ბუნებაში საკმაო რაოდენობით და ღებულობენ თავისუფალი ფტორის მეშვეობით.

ლაბორატორიული მეთოდი[რედაქტირება]

  • ლაბორატორიაში ფთორი შეიძლება მივიღოთ ნაჩვენები დანადგარით. სპილენძის ჭურჭელი 1, ავსებულია შენადნობით KF·3HF ათავსებენ სპილენძის ჭურჭელში 2, რომელსაც ძირში აქვს ნახვრეტი. ჭურჭელ 2 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 გამოიყენებენ კალციუმის ფტორიდის საცობებს ტყვიის ოქსიდის (II) და გლიცერინის საპოხით.
  • 1986 წელს, ფთორის აღმოჩენის 100 წლისთავისადმი მიძღვნილი კონფერენციის მომზადებისას, კარლ კრისტე აღმოაჩინა ფთორის მიღების მთლიანად ქიმიური ხერხი ფტორწყალბადის 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 გამიყენება, ის აჩვენებს რომ ელექტროლიზი არაა აუცილებელი, ამას გარდა ყველა კომპონენტი ამ რექციაში შეიძლება მიღებულ იქნას გაზისმაგვარი ფტორის გამოყენების გარეშე.

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

სამრეწველო მეთოდი[რედაქტირება]

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

ფიზიკური თვისებები[რედაქტირება]

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, ფტორს არ გააჩნია d-ქვედონე და არ შეუძლია შექმნას ერთნახევრიანი კავშირები, რითაც განსხვავდება ყველა ჰალოგენისაგან (კავშირების ჯერადობა სხვა ჰალოგენებში მიახლოებით არის 1.1) [5]

ქიმიური თვისებები[რედაქტირება]

ფთორი ყველაზე აქტიური არალითონია, აქტიურად ურთიერთქმედებს თითქმის ყველა ნივთიერებასთან გარდა, რა თქმა უნდა ფტორიდებთან და იშვიათ გამონაკლსად — ფტოროპლასტებთან, 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 ფტორი ფორმალურად წარმოადგენს აღმდგენს, მიეკუთვნება უმაღლესი ფტორიდების დაშლის რეაქციები, მაგალითად:

XeF8 → XeF6 + F2
MnF4 → MnF3 + 1/2 F2

ფთორს ასევე შეუძლია დაჟანგოს ჟანგბადი, და წარმოქმნის ჟანგბადის ფტორიდს 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 ფტორის ატემების ხელოვნურ იონიზაციას. [6]

შენახვა[რედაქტირება]

ფთორს ინახავენ გაზისებურ მდგომარეობაში (წნევის ქვეშ) და შეკუმშული სახით (თხევადი აზოტით გაცივებულს) 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 ფტორიდების ფენით (აპკით)) დამზადებულ ჭურჭელში[7]).

გამოყენება[რედაქტირება]

გამოყენება ქიმიაში[რედაქტირება]

გაზისებური ფთორი გამოიყენება შემდეგი ნივთიერებების მისაღებად:

სარაკეთო ტექნიკა[რედაქტირება]

ფთორის ნაერთები გამოიყენებიან სარაკეთო ტექნიკაში როგორც სარაკეტო საწვავის მჟანგავი.

გამოყენება მედიცინაში[რედაქტირება]

ფთორის ნაერთები ფართოდ გამოიყენებიან მედიცინაში როგორც სისხლის შემცვლელები.

ბიოლოგიური და ფიზიოლოგიური როლი[რედაქტირება]

ფთორი წარმოადგენს ორგანიზმის სიცოცხლისუნარიანობისათვის აუცილებელ ელემენტს. ადამიანის ორგანიზმში ფთორი, ძირითადად, შედის კბილის მინანქრის ფტორაპატიტის 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 ფტორაპატიტიდან ჰიდროქსოაპატიტის წარმოქმნით, და პირუკუ.

Skull and crossbones.svg

კარიესის პროფილაქტიკისათვის რეკომენდირებულია ფტორიანი კბილის პასტები ან ფთორირებული წყლის გამოყენება (1 მგ/ლ-მდე კონცენტრაციით), ან ადგილობრივი აპლიკაციების 1-2 % ნატრიუმის ფტორიდის ან კალას ფტორიდის ხსნარებთან ერთად გამოყენება. ასეთი ქმედებებს შეუძლიათ კარიესის წარმოქმნის შესაძლებლობის შემცირება 30-50 %-ით. შეკრული ფთორის ზღვრული დასაშვები კონცენტრაციაა[9] სამრეწველო ფართების ჰაერში ტოლია 0,0005 მგ/ლ.

იხილეთ აგრეთვე[რედაქტირება]

ლიტერატურა[რედაქტირება]

  • რისი ი. გ. ფტორისა 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. — ფტორის კრისტალური სტრუქტურა დაწვრილებით

წყაროები[რედაქტირება]


სქოლიო[რედაქტირება]

  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 — ფტორის 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. ფტორიდებისა და ფტოროორგანული ნაერთების სახით


Commons-logo.svg
ვიკისაწყობში? არის გვერდი თემაზე:
მოძიებულია „http://ka.wikipedia.org/w/index.php?title=ფთორი&oldid=2715890“-დან