 |
сделать стартовой |  |
в избранное |
 |
||||||||||
|
| №28декабрь 2008Элемент |
| Фтор — разрушитель |
| epps.ru / Архив номеров / №28 декабрь 2008 / Фтор — разрушитель |
| Если искусство требует жертв, то наука требует жертв вдвойне. История знает множество примеров того, как ученые губили свои жизни и здоровье ради познания истины. Одним из таких была и остается история открытия фтора — одна из самых драматичных страниц в летописи науки. Самым первым фторосодержащим веществом, известным человечеству, стал природный минерал плавиковый шпат, по-научному — фторид кальция. Свойственное людской породе чувство прекрасного всегда заставляло человека трепетно относиться к различным разноцветным камушкам, на которые так скупа наша земля. Довольно большие прозрачные и полупрозрачные кристаллы плавикового шпата, окрашенные во все цвета радуги, исключением не стали. Вазы, блюда, статуэтки из этого минерала ценились в древнем мире на вес золота, а то и еще дороже. Римские патриции выкладывали за посуду из плавикового шпата целые состояния, отсыпая за какой-нибудь стакан десятки тысяч динариев, тем более что фторид кальция, по представлениям того времени, имел свойства изгонять демонов и лечить любые заболевания. Саксонские горняки, жившие на севере от изнеженных римлян, предпочитали посуду попроще, но плавиковый шпат тоже ценили, и не только за эстетические, но и за его «прикладные» качества. Рудокопы заметили, что зачастую этот минерал соседствует с ценными горными породами, и любовно называли его «эрцблюме», что по-нашему — горный цветок. Скорее всего, эти горняки первыми обратили внимание на то, что если добавить этот горный цветок в шихту руды, то процесс ее переплавки заметно убыстрялся и упрощался, руда начинала плавиться и «течь» при более низких температурах. С этим связано другое название плавикового шпата — флюорит, от латинского fluo — течь. В 1771 г. шведский химик Карл Шееле сумел получить из флюорита плавиковую кислоту — водный раствор фтороводорода, и именно с этого момента ученые вплотную подошли к открытию и изучению непосредственно фтора. Плавиковая кислота, в отличие от других, разъедает даже стекло. Сейчас мы знаем, что это именно фтороводород обладает таким разрушительным свойством, но в то время химический состав плавиковой кислоты был неизвестен. Интересно, что еще до открытия Карла Шееле фтористый водород уже использовали на практике, правда, неосознанно, народные умельцы. Например, в XVII веке в Нюрнберге жил художник Швангард, который обнаружил, что смесь плавикового шпата с серной кислотой оставляет на стекле несмываемый матовый след. Понятно, что все дело в плавиковой кислоте, которая образовывалась в результате химических манипуляций немца, но Швангард, как и подобает художнику, не задумывался о том, как и почему его краска оставляет вечные узоры на стекле, а просто рисовал. Рецепт нюрнбержца дожил и до наших дней. Стеклянный предмет покрывают слоем парафина, которому фтороводород не страшен, выцарапывают в парафине рисунок, и опускают изделие в плавиковую кислоту, которая разъедает незащищенные области стекла. Но если художникам важен результат, то ученым интереснее причины такого явления. Карл Шееле первым предположил, что в его детище, плавиковой кислоте, присутствует новый, еще не известный науке элемент. Его назвали флюором и развили кипучую деятельность по его извлечению. К сожалению, химики ничего не знали об опасности, которую таит в себе новый элемент. Для них он все еще оставался безобидным «текучим» флюором, это потом, уже в XIX веке, его назвали фтором, «разрушающим», в переводе с греческого. Отличительная черта фтора — его необычайно высокая реакционная способность. Он реагирует почти со всеми известными элементами, причем реагирует зачастую довольно бурно, с пиротехническими эффектами. Кремний, уголь, йод во фторе самовоспламеняются. Асбест, огнеупорный кирпич и платина довольно хорошо горят во фторной атмосфере. Да что там кирпичи, даже вода, если ее хорошо подогреть, заполыхает при соединении с фтором. Можете представить, что такой «веселый» элемент натворит, попади он в человеческий организм? Первым делом начнут разрушаться зубы и ногти. Потом кости становятся хрупкими, а сосуды теряют свою эластичность. Мучительная болезнь, летальный исход — стоит только допустить малейшую неосторожность. По современным стандартам, предельно допустимая концентрация фтора в воздухе, не представляющая опасность для человека — 0,0005 мг/литр. Неудивительно, что во время второй мировой войны Германия активно разрабатывала различные типы химического оружия на основе фтора, самым печально известным из которых стал трехфтористый хлорид. Применяли его, правда, чаще всего в качестве зажигательной смеси, ведь ничтожного количества этого адского состава было достаточно для воспламенения деревянных построек. Но и как отравляющее вещество трехфтористый хлорид оказался на высоте, он свободно проникал сквозь коробку противогаза и противохимический костюм, вызывая ожоги дыхательных путей, ослепление, некроз тканей и смерть. При работе с фтором необходима максимальная предосторожность, все манипуляции с ним проводятся в специальной защитной одежде при наличии специального оборудования. В далеком XVIII веке ученым все эти ужасы еще известны не были, в результате чего история открытия фтора выглядит словно сводка с полей химической войны. Братья Томас и Георг Нокс, члены Ирландской академии наук — работали над получением фтора из фторидов свинца и серебра. Томас погиб, Георг остался инвалидом на всю жизнь. Джером Никлес, французский химик — отравился в ходе опытов по выделению фтора, погиб. П. Лайет, бельгийский химик — отравился фтороводородом, погиб. Картина вырисовывается жуткая. Кроме всего, на высокую смертность ученых влияли еще уровень и методы исследований, популярные двести лет назад. Например, при описании вещества ученому рекомендовалось указывать его вкус. Сам открыватель плавиковой кислоты Карл Шееле смертельно отравился после одной такой «дегустации», правда причиной его смерти был уже не фтор, а синильная кислота. После чреды трагических смертей ученые стали с опаской относиться к флюору, и именно тогда, в 1810 году Андре Ампер предложил назвать смертельный элемент фтором. Однако название почему-то прижилось только в русском и еще некоторых языках, в большинстве стран фтор так и остался флюором. Продолжим дальше наш черный список. Жозеф Гей-Люссак и Луи Тернар, французские химики — пытались получить фтор, но получили лишь тяжелые ожоги и потеряли здоровье. Слава богу, на них цепочка смертей прервалась. Оба выжили. Хэмфри Дэвид, английский химик — в ходе опытов отравился и тяжело заболел. Эдмон Фреми и Георг Гор пытались выделись фтор электролизом, в результате чего подорвали свое здоровье. И, наконец, свершилось. В 1886 году французский химик Анри Муассан подверг электролизу смесь фтористого водорода с гидродифторидом калия и получил на аноде пузырьки светло-желтого газа с резким специфическим запахом, напоминающим одновременно запахи озона и хлора. Это был фтор. Счастливый француз смог таки добыть новый элемент, и при этом не отравиться и не заболеть. Правда, когда Муассан докладывал о своем открытии Парижской академии наук, на его лице красовалась черная повязка, прикрывающая один глаз. Так ради чего были эти сто лет смертей и страданий ученой братии, стоит ли этот желтый вонючий газ, фтор, всех этих мук? Сразу скажем, что после открытия фтор стал причиной еще больших человеческих жертв, чем до открытия. О применении фтористых соединений в качестве химического оружия мы уже говорили. С фтором связана и история создания ядерного оружия. В качестве начинки первой атомной бомбы использовался изотоп урана 235, соответственно, стояла проблема отделения этого изотопа от других. Проблема была в том, что при существующих технологиях разделять изотопы можно было только в газообразных веществах или летучих жидкостях, а уран, как известно, кипит при температуре 3?500 °C. Орудовать температурами такого порядка — дело исключительно сложное, поэтому придумали разделять изотопы не металлического урана, а его гексафторида, который закипает при температуре всего 56,2 °C. Фтор помог решить еще одну проблему. Но не было бы атомной бомбы — не было бы и атомных реакторов. Не было бы атомных реакторов — мы не могли бы строить такие замечательные подводные лодки, месяцами находящиеся в автономном плавании, несущие в себе замечательные ракеты, в топливе которых присутствует все тот же фтор в жидком состоянии. Фтор опять подтверждает свое название — «разрушительный». Что по поводу «мирного» фтора? Существует и такой. В охладительных трубках домашних холодильников течет фреон — органическое соединение, где атомы водорода в молекулах заменены на атомы фтора и хлора. Фреон очень устойчив, химически инертен и его можно применять в качестве пламегасителя. Температура пламени кислородно-ацетиленовой горелки 3?500 °C, а огонь фтористо-водородного резака плавит металлы при 3?700 °C. И уж какая хозяйка не знает про непригораемые тефлоновые сковородки. А ведь тефлон, или фторопласт — это не что иное, как полимер на основе фтора, и изобретался он отнюдь не для изготовления кастрюль. Тефлон обладает высокой химической стойкостью и не растворяется даже в смеси соляной и азотной кислот, «царской водке», которой по зубам даже золото. Тефлон очень тугоплавок и обладает крайне низкими диэлектрическими потерями. Кроме того, у тефлона коэффициент скольжения меньше, чем у тающего льда, самый меньший из всех доступных конструкционных материалов. Так что область применения тефлона не ограничена домашней кухней. Космическая промышленность — вот один из главнейших потребителей фторопласта в наши дни.
Сергей Журавлев. |
|
| © 2006-2017. Все права защищены. «Единый промышленный портал Сибири» Цитирование приветствуется при условии указания ссылки на источник - www.epps.ru © Создание сайта - студия GolDesign.Ru #доставка букетов Томск# . Лучший банк Казахстана - bank RBK читайте на bankchart.kz. |