ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Фтористые водород и другие неорганические фториды из "Покорение неприступного элемента" Простейшим и вместе с тем одним из наиболее важных соединений фтора является соединение его с водородом — фтористый водород. [c.26] В промышленном масштабе фтористый водород начали получать в начале 30-х годов текущего столетия. Главные потребители фтористого водорода — нефтеперерабатывающие заводы, где его используют для получения высокосортных авиационных топлив, и заводы органического синтеза, производящие фреоны и другие фторуглероды. В последние двадцать лет выработка фтористого водорода непрерывно возрастает в связи с использованием его в атомноэнергетической промышленности. [c.26] Среди галоидоводородов фтористый водород занимает особое место. Его физические свойства скорее можно сравнить со свойствами аммиака и воды, чем галоидоводородов. Температура кипения безводного HF (4-19°) намного превышает температуру кипения хлористого водорода (— 4°), так же как температура кипения воды выше температуры кипения сернистого водорода. [c.26] Физические свойства жидкого фтористого водорода свидетельствуют о своеобразном характере этой жидкости. Большая диэлектрическая постоянная и сравнительно высокая для такого молекулярного веса температура кипения указывают на то, что жидкий НГ является ассоциированной жидкостью. Однако этому противоречат низкие значения поверхностного натяжения и вязкости фтористого водорода. Удовлетворительное объяснение столь противоположным свойствам еш,е не найдено. [c.27] С химической точки зрения фтористый водород — сильная кислота, являюш,аяся прекрасным ионизирующим растворителем. Вследствие своей специфической способности к комплексообразованию НР энергично реагирует не только с основными, но и с кислотными окислами, кислородными кислотами и их солями, образуя комплексные кислоты и соли. [c.27] Растворение многих неорганических веществ в жидком фтористом водороде поразительно напоминает растворение в воде. По отношению к НГ фториды играют ту же роль, что окислы и гидроокиси но отношению к воде. Хлориды растворяются в фтористом водороде с образованием фторидов и хлористого водорода, который, будучи совершенно нерастворимым в НГ, выделяется в виде газа. Бромистый и йодистый водород очень плохо растворимы в жидком НГ. По-видимому, это объясняется тем, что жидкий фтористый водород — один из самых кислых растворителей, в то время как вода по отношению к столь кислым газам является основанием. [c.27] НГ нельзя получать и хранить в стеклянной посуде. Безводный фтористый водород очень медленно реагирует с кварцем и кварцевым стеклом. Хотя реакция имеет автокаталитический характер из-за постепенного накопления воды, скорость ее все же мала, и при непродолжительных лабораторных работах иногда можно пользоваться стеклянной посудой. [c.28] Безводный фтористый водород хранят в стальных баллонах или танках, а водный раствор, называелшй плавиковой кислотой, — в свинцовых, парафиновых, полиэтиленовых сосудах, имеющих защитное покрытие из фторопластов. Во многих случаях реакция с фтористым водородом протекает только на поверхности металла, так как образуется слой нерастворимой соли, защищающий металл от дальнейшего действия кислоты так ведет себя, в частности, свинец. [c.28] Получение фтористого водорода непосредственно из элементов сопровождается выделением тепла (128 ккал/лоль) и в присутствии пористых веществ протекает очень бурно даже в темноте и при сильном охлаждении. Эта реакция используется во фтористоводородной горелке (рис. 4) для резания металлов. [c.28] Техническая плавиковая кислота, содержащая не менее 40% фтористого водорода, представляет собой бесцветную, дымящую на воздухе жидкость. Она действует разрушающим образом на стекло, бетон и некоторые металлы, особенно на сплавы, содержащие кремний, например чугун. Кислота разрушает также каучук, кожу и многие другие органические вещества. Фтористый водород сильно действует на слизистые оболочки, дыхательные пути, покровные ткани человека и животных, поэтому в производстве этих продуктов уделяется особое внимание технике безопасности. [c.28] Толчком к развитию производства фтористого водорода послужило то, что вся быстро растущая промышленность фторорганических веществ базируется на нем как на источнике фтора. Кроме того, НГ очень активный и удобный катализатор многих реакций — ацилирования, циклизации, полимеризации, гидролиза и алкилирова-ния, используемого при получении высокоактивного авиационного топлива. [c.29] Преимущества НГ как катализатора объясняются не только его химическими, но и физическими свойствами. Низкая температура кипения способствует легкому отделению его от продуктов реакции низкая температура замерзания позволяет осуществлять реакцию при отрицательной температуре. Органические вещества, содержащие кислород, азот и серу, хорошо растворяются во фтористом водороде, который в свою очередь легко растворяется в этих веществах. Таким образом, катализатор может действовать в жидкой фазе. Фтористый водород не осмоляет и не разлагает углеводородов. Например, толуол, нагреваемый до 200° с НГ в течение недели, не подвергается никаким изменениям. [c.29] Фтористый водород служит исходным продуктом синтеза самых разнообразных фторорганических соединений в лабораторной практике и промышленности. С его помощью из ряда соединений вытесняют галоиды, заменяя их фтором. При взаимодействии НГ с солями или окислами металлов образуются фториды металлов, которые используют для фторирования органических галогени-дов. При соединении НР с ненасыщенными углеводородами образуются фторсодержащие вещества. [c.30] Фтористый водород широко используется в электрохимических процессах фторирования органических веществ и служит основным материалом для получения элементарного фтора в электролизерах. Наконец, безводный НГ играет важную роль в атомной промышленности, где его используют для получения четырехфтористого урана (после восстановления которого образуется металлический уран) и элементарного фтора (с помощью которого тетрафторид урана переводят в гексафторид). [c.30] В США в 1957 г. было произведено 135 тыс. т фтористого водорода в 1963 г. ожидается увеличение его выработки до 215 тыс. т. Потребление фтористого водорода в США в 1957 г. и ожидаемое потребление в 1963 г. приведены в табл. 2. [c.30] Широкое признание завоевали трехфтористый бор (ВЕз) пего соединения как катализаторы полимеризации, алкилирования, конденсации но каталитическому действию они близки к серной, фосфорной и фтористоводородной кислотам. [c.31] Трехфтористый бор был открыт Гей-Люссаком и Те-наром при попытке получить газообразный фтористый водород из плавикового шпата путем нагревания его е окисью бора в накаленной докрасна железной трубке. В настоящее время трехфтористый бор получают из щелочного фтор-бората, борного ангидрида и серной кислоты. В обычных условиях трехфтористый бор— бесцветный газ со специфическим острым запахом температура кипения около—101 , температура плавления —129° плотность жидкого ВГз при температуре кипения 1,769 г см . При обычной температуре стекло устойчиво к действию ЕГд. [c.31] Впервые каталитическое действие трехфтористого бора было исследовано более 70 лет назад А. М. Бутлеровым в полимеризации пропилена и изобутит на. В последнее время этим способом получают пзооктилен, который после гидрирования превращается в изооктан —важнейшую составную часть высокооктанового топлива. Другой способ получения изооктана — алкилирование изобутана изобутиленом в присутствии ВГз. Комплексные соединения трехфтористого бора — лучшие катализаторы алкилирования изопарафинов олефинами. Много внимания уделяется синтезу алки л замещенных бензолов при помощи ВГз. Продукты этого синтеза обладают высокими антидетона-ционными свойствами и служат ценными компонентами авиационного топлива для винтомоторных самолетов. Широко изучена полимеризация изобутилена в присутствии ВГз, приводящая к образованию некоторых сортов синтетического каучука. [c.31] Элементарный фтор легко реагирует с большинством металлов. Натрий, калий, литий воспламеняются в среде фтора. Для таких элементов, как барий, свинец, вольфрам, необходима повышенная температура. Никель, медь и платина реагируют с фтором только при 500°, поэтому из них делается аппаратура для работы с газообразным фтором. [c.32] В практике элементарный фтор используют для получения только тех фторидов металлов, которые нельзя синтезировать другим, более дешевым способом. Например, высшие фториды серебра, церия, платины, урана невозможно получить без участия фтора. Остальные фториды выгоднее получать с использованием безводного фтористого водорода или плавиковой кислоты. [c.32] Вернуться к основной статье