Фтор

Фтор,  ₉ F

Жидкий фтор (F2 при крайне низкой температуре )
Фтор
Произношение	/ ˈ f l ʊər iː n / / ˈ f l ɔːr iː n / ( FLOR -een )
Аллотропы	альфа, бета (см. Аллотропы фтора )
Появление	газ: очень бледно-желтый жидкость: ярко-желтый твердое вещество: альфа непрозрачно, бета прозрачно
Стандартный атомный вес A r °(F)
	18,998 403 162 ± 0,000 000 005 [1] 18,998 ± 0,001  ( сокращенно ) [2]
Фтор в периодической таблице
Водород Гелий Литий Бериллий Бор Углерод Азот Кислород Фтор Неоновый Натрий Магний Алюминий Кремний Фосфор Сера Хлор аргон Калий Кальций Скандий Титан Ванадий Хром Марганец Железо Кобальт никель Медь Цинк Галлий Германий Мышьяк Селен Бром Криптон Рубидий Стронций Иттрий Цирконий ниобий Молибден Технеций Рутений Родий Палладий Серебро Кадмий Индий Олово Сурьма Теллур Йод Ксенон Цезий Барий Лантан Церий Празеодим неодимовый Прометий Самарий европий Гадолиний Тербий Диспрозий Гольмий Эрбий Тулий Иттербий Лютеций Гафний Тантал Вольфрам Рений Осмий Иридий Платина Золото Меркурий (элемент) Таллий Вести Висмут Полоний Астатин радон Франций Радий Актиний Торий Протактиний Уран Нептуний Плутоний Америций Кюрий Берклий калифорний Эйнштейний Фермий Менделевий Нобелий Лоуренсий Резерфордий Дубний Сиборгий Борий Хассий Мейтнерий Дармштадтиум Рентгений Копернициум Нихоний Флеровий Московиум Ливерморий Теннессин Оганесон – ↑ Ф ↓ Кл кислород ← фтор → неон
Атомный номер ( Z )	9
Группа	группа 17 (галогены)
Период	период 2
Блокировать	p-блок
Электронная конфигурация	[ Он ] 2с 2 2п 5 [3]
Электронов на оболочку	2, 7
Физические свойства
Фаза в  STP	газ
Температура плавления	(F2 ) 53,48  К (−219,67 °C, −363,41 °F) [4]
Точка кипения	(F 2 ) 85,03 К (−188,11 °C, −306,60 °F) [4]
Плотность (при СТП)	1,696 г/л [5]
когда жидкость (при  температуре кипения )	1,505 г/см 3 [6]
Тройная точка	53,48 К, ​.252 кПа [7]
Критическая точка	144,41 К, 5,1724 МПа [4]
Теплота парообразования	6,51 кДж/моль [5]
Молярная теплоемкость	C p : 31 Дж/(моль·К) [6] (при 21,1 °C) C v : 23 Дж/(моль·К) [6] (при 21,1 °C)
Давление пара Р  (Па) 1 10 100 1 к 10 тыс. 100 тыс. в  Т  (К) 38 44 50 58 69 85
Атомные свойства
Степени окисления	общие: −1, 0, [8]
Электроотрицательность	Шкала Полинга: 3,98 [3]
Энергии ионизации	1-й: 1681 кДж/моль 2-й: 3374 кДж/моль 3-й: 6147 кДж/моль ( еще ) [9]
Радиус ковалентной связи	64  вечера [10]
Радиус Ван-дер-Ваальса	135 вечера [11]
Спектральные линии фтора
Другие свойства
Естественное явление	изначальный
Кристаллическая структура	кубический
Теплопроводность	0,02591 Вт/(м⋅К) [12]
Магнитное упорядочение	диамагнитный (−1,2×10 −4 ) [13] [14]
Номер CAS	7782-41-4 [3]
История
Нейминг	по названию минерала флюорита , который в свою очередь назван по латинскому слову fluo (течь, при плавке)
Открытие	Андре-Мари Ампер (1810)
Первая изоляция	Анри Муассан [3] (26 июня 1886 г.)
Названный	Хамфри Дэви Андре-Мари Ампер
Изотопы фтора в е
Основные изотопы Разлагаться избыток период полураспада ( t 1/2 ) режим продукт 18 Ф след 109.734 мин. β + 18 О 19 Ф 100% стабильный [15]
Категория: Фтор вид разговаривать редактировать | ссылки

Фтор — химический элемент ; он имеет символ F и атомный номер 9. Это самый легкий галоген ^{[примечание 1]} и существует при стандартных условиях как бледно-желтый двухатомный газ. Фтор чрезвычайно реактивен, поскольку реагирует со всеми другими элементами, за исключением легких инертных газов . Он очень токсичен .

Среди элементов фтор занимает 24-е место по распространенности в космосе и 13-е место по распространенности в земной коре . Флюорит , основной минеральный источник фтора, который дал элементу его название, был впервые описан в 1529 году; поскольку его добавляли к металлическим рудам для понижения их температуры плавления при выплавке , латинский глагол fluo, означающий « течь », дал минералу его название. Предложенный в качестве элемента в 1810 году, фтор оказался трудным и опасным для отделения от его соединений, и несколько ранних экспериментаторов погибли или получили травмы в результате своих попыток. Только в 1886 году французский химик Анри Муассан выделил элементарный фтор с помощью низкотемпературного электролиза , процесса, который все еще используется в современном производстве. Промышленное производство газообразного фтора для обогащения урана , его крупнейшего применения, началось во время Манхэттенского проекта во Второй мировой войне .

Из-за расходов на очистку чистого фтора большинство коммерческих приложений используют соединения фтора, при этом около половины добываемого флюорита используется в сталеплавильном производстве . Остальная часть флюорита преобразуется во фтористый водород по пути к различным органическим фторидам или в криолит , который играет ключевую роль в очистке алюминия . Связь углерод-фтор обычно очень стабильна. Фторорганические соединения широко используются в качестве хладагентов , электроизоляции и ПТФЭ (тефлона). Фармацевтические препараты, такие как аторвастатин и флуоксетин, содержат связи C−F. Ион фтора из растворенных фторидных солей подавляет кариес зубов и поэтому находит применение в зубной пасте и фторировании воды . Мировые продажи фторсодержащих веществ составляют более 15 миллиардов долларов США в год.

Фторуглеродные газы, как правило, являются парниковыми газами с потенциалом глобального потепления в 100–23 500 раз больше, чем у _{диоксида} углерода , а SF6 имеет самый высокий потенциал глобального потепления среди всех известных веществ. Фторорганические соединения часто сохраняются в окружающей среде из-за прочности связи углерод-фтор. Фтор не играет известной метаболической роли у млекопитающих; несколько растений и морских губок синтезируют фторорганические яды (чаще всего монофторацетаты ), которые помогают отпугивать хищников. ^[16]

Атомы фтора имеют девять электронов, на один меньше, чем неон , и электронную конфигурацию 1s ² 2s ² 2p ⁵ : два электрона в заполненной внутренней оболочке и семь во внешней оболочке, требующей еще одного для заполнения. Внешние электроны неэффективны в ядерной защите и испытывают высокий эффективный ядерный заряд 9 − 2 = 7; это влияет на физические свойства атома. ^[3]

Первая энергия ионизации фтора является третьей по величине среди всех элементов, после гелия и неона, ^[17] что затрудняет удаление электронов из нейтральных атомов фтора. Он также имеет высокое сродство к электрону , уступая только хлору , ^[18] и имеет тенденцию захватывать электрон, чтобы стать изоэлектронным с благородным газом неоном; ^[3] он имеет самую высокую электроотрицательность среди всех реактивных элементов. ^[19] Атомы фтора имеют небольшой ковалентный радиус около 60  пикометров , аналогичный радиусам его соседей по периоду кислорода и неона. ^{[20] [21] [примечание 2]}

Внешние видео
Яркое пламя во время реакций фтора
Фтор реагирует с цезием

Энергия связи дифтора намного ниже , чем у Cl
₂или Бр
₂и похоже на легко расщепляемую перекисную связь; это, наряду с высокой электроотрицательностью, объясняет легкую диссоциацию фтора , высокую реакционную способность и прочные связи с нефторированными атомами. ^{[22] [23]} Наоборот, связи с другими атомами очень прочны из-за высокой электроотрицательности фтора. Нереакционноспособные вещества, такие как порошковая сталь , осколки стекла и волокна асбеста , быстро реагируют с холодным фтористым газом; дерево и вода самопроизвольно воспламеняются под струей фтора. ^{[5] [24]}

Реакции элементарного фтора с металлами требуют различных условий. Щелочные металлы вызывают взрывы, а щелочноземельные металлы проявляют бурную активность в больших объемах; чтобы предотвратить пассивацию из-за образования слоев фторида металла, большинство других металлов, таких как алюминий и железо, должны быть измельчены в порошок, ^[22] а благородные металлы требуют чистого газообразного фтора при 300–450 °C (572–842 °F). ^[25] Некоторые твердые неметаллы (сера, фосфор) бурно реагируют в жидком фторе. ^[26] Сероводород ^[26] и диоксид серы ^[27] легко соединяются с фтором, последний иногда взрывается; серная кислота проявляет гораздо меньшую активность, требуя повышенных температур. ^[28]

Водород , как и некоторые щелочные металлы, реагирует со взрывом с фтором. ^[29] Углерод , как и сажа , реагирует при комнатной температуре с образованием тетрафторметана . Графит соединяется с фтором при температуре выше 400 °C (752 °F) с образованием нестехиометрического монофторида углерода ; более высокие температуры производят газообразные фторуглероды , иногда со взрывами. ^[30] Диоксид углерода и оксид углерода реагируют при комнатной температуре или чуть выше, ^[31] тогда как парафины и другие органические химикаты вызывают сильные реакции: ^[32] даже полностью замещенные галогеналканы , такие как тетрахлорид углерода , обычно негорючий, могут взорваться. ^[33] Хотя трифторид азота стабилен, азоту требуется электрический разряд при повышенных температурах для реакции с фтором из-за очень прочной тройной связи в элементарном азоте; ^[34] аммиак может реагировать со взрывом. ^{[35] [36]} Кислород не соединяется с фтором в условиях окружающей среды, но может реагировать с использованием электрического разряда при низких температурах и давлениях; продукты имеют тенденцию распадаться на составляющие их элементы при нагревании. ^{[37] [38] [39]} Более тяжелые галогены ^[40] легко реагируют с фтором, как и благородный газ радон ; ^[41] из других благородных газов реагируют только ксенон и криптон , и то только при особых условиях. ^[42] Аргон не реагирует с фтором; однако он образует соединение с фтором, фторгидрид аргона .

При комнатной температуре фтор представляет собой газ из двухатомных молекул , ^[5] бледно-желтого цвета в чистом виде (иногда его называют желто-зеленым). ^[43] Он имеет характерный галогеноподобный резкий и едкий запах, обнаруживаемый при 20  ppb . ^[44] Фтор конденсируется в ярко-желтую жидкость при температуре -188 °C (-306,4 °F), температуре перехода, аналогичной температурам кислорода и азота. ^[45]

Фтор имеет две твердые формы, α- и β-фтор. Последний кристаллизуется при −220 °C (−364,0 °F) и является прозрачным и мягким, с той же неупорядоченной кубической структурой свежекристаллизованного твердого кислорода, ^{[45] [примечание 3]} в отличие от орторомбических систем других твердых галогенов. ^{[47] [48]} Дальнейшее охлаждение до −228 °C (−378,4 °F) вызывает фазовый переход в непрозрачный и твердый α-фтор, который имеет моноклинную структуру с плотными, угловыми слоями молекул. Переход от β- к α-фтору более экзотермичен , чем конденсация фтора, и может быть бурным. ^{[47] [48]}

Только один изотоп фтора встречается в природе в изобилии — стабильный изотоп¹⁹
F . ^[49] Он имеет высокое магнитогирическое отношение ^{[примечание 4]} и исключительную чувствительность к магнитным полям; поскольку он также является единственным стабильным изотопом , он используется в магнитно-резонансной томографии . ^[51] Было синтезировано восемнадцать радиоизотопов с массовыми числами 13–31, из которых¹⁸
F является наиболее стабильным с периодом полураспада 109,734 минут. ^{[52] [53] 18}
F — это естественный следовой радиоизотоп , образующийся при расщеплении атмосферного аргона космическими лучами , а также при реакции протонов с природным кислородом: ¹⁸ O + p → ¹⁸ F + n. ^[54] Другие радиоизотопы имеют период полураспада менее 70 секунд; большинство распадается менее чем за полсекунды. ^[55] Изотопы¹⁷
Ф и¹⁸
F подвергается β ⁺ распаду и захвату электронов , более легкие изотопы распадаются путем испускания протонов , а те, что тяжелее¹⁹
F подвергаются β ⁻ распаду (самые тяжелые с запаздывающим испусканием нейтронов ). ^{[55] [56]} Известны два метастабильных изомера фтора,^18м
F , с периодом полураспада 162(7) наносекунд, и^26м
F , с периодом полураспада 2,2(1) миллисекунды. ^[57]

Среди более легких элементов, значение распространенности фтора в 400  ppb (частей на миллиард) – 24-е среди элементов во Вселенной – исключительно низкое: другие элементы от углерода до магния встречаются в двадцать и более раз чаще. ^[59] Это происходит потому, что процессы звездного нуклеосинтеза обходят фтор, и любые атомы фтора, созданные иным образом, имеют высокие ядерные поперечные сечения , что позволяет при столкновениях с водородом или гелием генерировать кислород или неон соответственно. ^{[59] [60]}

Помимо этого временного существования, было предложено три объяснения присутствия фтора: ^{[59] [61]}

• Во время сверхновых II типа бомбардировка атомов неона нейтрино могла привести к их превращению во фтор;
• солнечный ветер звезд Вольфа-Райе может выдуть фтор из атомов водорода или гелия; или
• Наличие фтора подтверждается конвекционными потоками, возникающими при слиянии звезд асимптотической ветви гигантов .

Фтор является тринадцатым наиболее распространенным элементом в земной коре с массовой долей 600–700 ppm (частей на миллион). ^[62] Хотя считается, что он не встречается в природе, было показано, что элементарный фтор присутствует в виде включений в антозоните, разновидности флюорита. ^[63] Большая часть фтора существует в виде фторидсодержащих минералов. Флюорит , фторапатит и криолит являются наиболее значимыми в промышленном отношении. ^{[62] [64]} Флюорит ( CaF
₂), также известный как плавиковый шпат, широко распространенный во всем мире, является основным источником фторида, а следовательно, и фтора. Китай и Мексика являются основными поставщиками. ^{[64] [65] [66] [67] [68]} Фторапатит (Ca ₅ (PO ₄ ) ₃ F), который содержит большую часть мирового фторида, является непреднамеренным источником фторида как побочного продукта производства удобрений. ^[64] Криолит ( Na
₃АФ
₆), используемый в производстве алюминия, является самым богатым фтором минералом. Экономически выгодные природные источники криолита были исчерпаны, и большая часть теперь синтезируется в коммерческих целях. ^[64]

• 
  Флюорит: розовая шаровидная масса с кристаллическими гранями.
• 
  Фторапатит: Длинный призматический кристалл, тусклый по блеску , выступающий под углом из матрицы агрегатообразной породы.
• 
  Криолит: структура в форме параллелограмма с двухатомными молекулами, расположенными в два слоя.

Другие минералы, такие как топаз, содержат фтор. Фториды, в отличие от других галогенидов, нерастворимы и не встречаются в коммерчески выгодных концентрациях в соленых водах. ^[64] Следовые количества фторорганических соединений неопределенного происхождения были обнаружены в вулканических извержениях и геотермальных источниках. ^[69] Существование газообразного фтора в кристаллах, предполагаемое по запаху измельченного антозонита , является спорным; ^{[70] [63]} исследование 2012 года сообщило о наличии 0,04% F
₂по весу в антозоните, приписывая эти включения радиации от присутствия крошечных количеств урана . ^[63]

В 1529 году Георгий Агрикола описал флюорит как добавку, используемую для понижения температуры плавления металлов во время плавки . ^{[71] [72] [примечание 5]} Он написал латинское слово fluorēs ( фтор, поток) для флюоритовых пород. Позже название превратилось в плавиковый шпат (все еще широко используемый), а затем во флюорит . ^{[65] [76] [77]} Позднее было установлено, что состав флюорита представляет собой дифторид кальция . ^[78]

Плавиковая кислота использовалась в травлении стекла с 1720 года. ^{[примечание 6]} Андреас Сигизмунд Маргграф впервые охарактеризовал ее в 1764 году, когда он нагрел флюорит с серной кислотой, и полученный раствор разъел его стеклянный контейнер. ^{[80] [81]} Шведский химик Карл Вильгельм Шееле повторил эксперимент в 1771 году и назвал кислотный продукт флюс-шпат-сиран (плавиковая шпатовая кислота). ^{[81] [82]} В 1810 году французский физик Андре-Мари Ампер предположил, что водород и элемент, аналогичный хлору, составляют плавиковую кислоту. ^[83] Он также предложил в письме сэру Гемфри Дэви от 26 августа 1812 года, что это тогда еще неизвестное вещество может быть названо фтором от плавиковой кислоты и суффикса -ine других галогенов. ^{[84] [85]} Это слово, часто с изменениями, используется в большинстве европейских языков; однако, греческий, русский и некоторые другие, следуя более позднему предложению Ампера, используют название фтор или производные от греческого φθόριος ( phthorios , разрушающий). ^[86] Новое латинское название fluorum дало элементу его нынешний символ F ; Fl использовался в ранних работах. ^{[87] [примечание 7]}

Первоначальные исследования фтора были настолько опасны, что несколько экспериментаторов 19-го века были признаны «фторовыми мучениками» после неудач с плавиковой кислотой. ^{[примечание 8]} Выделение элементарного фтора было затруднено чрезвычайной коррозионной активностью как самого элементарного фтора, так и фтороводорода, а также отсутствием простого и подходящего электролита . ^{[78] [88]} Эдмон Фреми предположил, что электролиз чистого фтороводорода для получения фтора осуществим, и разработал метод получения безводных образцов из подкисленного гидродифторида калия ; вместо этого он обнаружил, что полученный (сухой) фтороводород не проводит электричество. ^{[78] [88] [89]} Бывший студент Фреми Анри Муассан настойчиво продолжал свои исследования и после многих проб и ошибок обнаружил, что смесь гидродифторида калия и сухого фтороводорода является проводником, что позволяет проводить электролиз. Чтобы предотвратить быструю коррозию платины в своих электрохимических ячейках , он охлаждал реакцию до крайне низких температур в специальной ванне и выковывал ячейки из более устойчивой смеси платины и иридия , а также использовал флюоритовые пробки. ^{[88] [90]} В 1886 году, после 74 лет усилий многих химиков, Муассан выделил элементарный фтор. ^{[89] [91]}

В 1906 году, за два месяца до своей смерти, Муассан получил Нобелевскую премию по химии [ ^92] со следующей цитатой: ^[88]

[В] знак признания его больших заслуг в исследовании и выделении элемента фтора... Весь мир восхищался вашим большим экспериментальным мастерством, с которым вы изучали этого дикого зверя среди элементов. ^{[примечание 9]}

Подразделение Frigidaire компании General Motors (GM) экспериментировало с хлорфторуглеродными хладагентами в конце 1920-х годов, а в 1930 году было создано совместное предприятие Kinetic Chemicals между GM и DuPont с целью вывода на рынок фреона-12 ( CCl
₂Ф
₂) как один из таких хладагентов . Он заменил более ранние и более токсичные соединения, увеличил спрос на кухонные холодильники и стал прибыльным; к 1949 году DuPont выкупила Kinetic и выпустила на рынок несколько других соединений фреона . ^{[81] [93] [94] [95]} Политетрафторэтилен (тефлон) был по счастливой случайности открыт в 1938 году Роем Дж. Планкеттом во время работы над хладагентами в Kinetic, и его превосходная химическая и термическая стойкость способствовала его ускоренной коммерциализации и массовому производству к 1941 году. ^{[81] [93] [94]}

Крупномасштабное производство элементарного фтора началось во время Второй мировой войны. Германия использовала высокотемпературный электролиз для производства тонн запланированного зажигательного трифторида хлора ^[96] , а Манхэттенский проект использовал огромные количества для производства гексафторида урана для обогащения урана. Поскольку UF
₆такой же едкий, как фтор, газодиффузионные заводы требовали специальных материалов: никель для мембран, фторполимеры для уплотнений и жидкие фторуглероды в качестве охлаждающих жидкостей и смазок. Эта бурно развивающаяся ядерная промышленность позже стимулировала послевоенное развитие фторхимии. ^[97]

Фтор имеет богатую химию, охватывающую органические и неорганические домены. Он соединяется с металлами, неметаллами, металлоидами и большинством благородных газов, ^[98] и почти исключительно принимает степень окисления −1. ^{[примечание 10]} Высокое сродство фтора к электрону приводит к предпочтению ионных связей ; когда он образует ковалентные связи , они полярны и почти всегда одинарны . ^{[101] [102] [примечание 11]}

Щелочные металлы образуют ионные и хорошо растворимые монофториды ; они имеют кубическую структуру хлорида натрия и аналогичных хлоридов. ^{[103] [104]} Дифториды щелочноземельных металлов обладают сильными ионными связями, но нерастворимы в воде, ^[87] за исключением дифторида бериллия , который также проявляет некоторый ковалентный характер и имеет кварцеподобную структуру. ^[105] Редкоземельные элементы и многие другие металлы образуют в основном ионные трифториды . ^{[106] [107] [108]}

Ковалентная связь впервые становится заметной в тетрафторидах : тетрафториды циркония , гафния ^{[109] [110]} и нескольких актинидов ^[111] являются ионными с высокими температурами плавления, ^{[112] [примечание 12],} тогда как титана , ^[115] ванадия , ^[116] и ниобия являются полимерными, ^[117] плавящимися или разлагающимися при температуре не более 350 °C (662 °F). ^[118] Пентафториды продолжают эту тенденцию со своими линейными полимерами и олигомерными комплексами. ^{[119] [120] [121]} Известно тринадцать гексафторидов металлов , ^{[примечание 13]} все октаэдрические, и в основном это летучие твердые вещества, за исключением жидкого MoF
₆и РеФ
₆, и газообразный WF
₆. ^{[122] [123] [124]} Гептафторид рения , единственный охарактеризованный гептафторид металла , представляет собой легкоплавкое молекулярное твердое вещество с пентагональной бипирамидальной молекулярной геометрией . ^[125] Фториды металлов с большим количеством атомов фтора особенно реакционноспособны. ^[126]

Структурная прогрессия фторидов металлов
Фторид натрия , ионный	Пентафторид висмута , полимерный	Гептафторид рения , молекулярный

Водород и фтор объединяются, образуя фтористый водород, в котором дискретные молекулы образуют кластеры посредством водородных связей, больше напоминающие воду, чем хлористый водород . ^{[127] [128] [129]} Он кипит при гораздо более высокой температуре, чем более тяжелые галогениды водорода, и в отличие от них смешивается с водой. ^[130] Фтористый водород легко гидратируется при контакте с водой, образуя водный фтористый водород, также известный как плавиковая кислота. В отличие от других галогеноводородных кислот, которые являются сильными , плавиковая кислота является слабой кислотой при низких концентрациях. ^{[131] [132]} Однако она может разъедать стекло, чего не могут сделать другие кислоты. ^[133]

Бинарные фториды металлоидов и неметаллов p-блока обычно ковалентны и летучи, с различной реакционной способностью. Неметаллы периода 3 и более тяжелые могут образовывать гипервалентные фториды. ^[135]

Трифторид бора плоский и обладает неполным октетом. Он функционирует как кислота Льюиса и соединяется с основаниями Льюиса, такими как аммиак, образуя аддукты . ^[136] Тетрафторид углерода тетраэдрический и инертный; ^{[примечание 14]} его групповые аналоги, тетрафторид кремния и германия, также тетраэдрические ^[137], но ведут себя как кислоты Льюиса. ^{[138] [139]} Пниктогены образуют трифториды, которые увеличивают реакционную способность и основность с более высокой молекулярной массой, хотя трифторид азота устойчив к гидролизу и не является основным. ^[140] Пентафториды фосфора, мышьяка и сурьмы более реакционноспособны, чем их соответствующие трифториды, при этом пентафторид сурьмы является самой сильной из известных нейтральных кислот Льюиса, уступая только пентафториду золота . ^{[119] [141] [142]}

Халькогены имеют разнообразные фториды: нестабильные дифториды были зарегистрированы для кислорода (единственное известное соединение с кислородом в степени окисления +2), серы и селена; тетрафториды и гексафториды существуют для серы, селена и теллура. Последние стабилизированы большим количеством атомов фтора и более легкими центральными атомами, поэтому гексафторид серы особенно инертен. ^{[143] [144]} Хлор, бром и йод могут образовывать моно-, три- и пентафториды, но только гептафторид йода был охарактеризован среди возможных межгалогеновых гептафторидов. ^[145] Многие из них являются мощными источниками атомов фтора, и промышленные применения с использованием трифторида хлора требуют мер предосторожности, аналогичных тем, которые используются с использованием фтора. ^{[146] [147]}

Благородные газы , имеющие полные электронные оболочки, не вступали в реакцию с другими элементами до 1962 года, когда Нил Бартлетт сообщил о синтезе гексафтороплатината ксенона ; ^[149] с тех пор были выделены дифторид , тетрафторид , гексафторид ксенона и несколько оксифторидов. ^[150] Среди других благородных газов криптон образует дифторид , ^[151] а радон и фтор образуют твердое вещество, предположительно являющееся дифторидом радона . ^{[152] [153]} Бинарные фториды более легких благородных газов исключительно нестабильны: аргон и фтористый водород соединяются в экстремальных условиях, образуя фторгидрид аргона . ^[42] У гелия нет долгоживущих фторидов, ^[154] и фторид неона никогда не наблюдался; ^[155] фторгидрид гелия был обнаружен в течение миллисекунд при высоких давлениях и низких температурах. ^[154]

Связь углерод-фтор является самой сильной в органической химии , ^[157] и придает стабильность фторорганическим соединениям. ^[158] Она практически не существует в природе, но используется в искусственных соединениях. Исследования в этой области обычно обусловлены коммерческими приложениями; ^[159] вовлеченные соединения разнообразны и отражают сложность, присущую органической химии. ^[93]

Замена атомов водорода в алкане все большим количеством атомов фтора постепенно изменяет несколько свойств: температуры плавления и кипения понижаются, плотность увеличивается, растворимость в углеводородах уменьшается, а общая стабильность увеличивается. Перфторуглероды , ^{[примечание 15]} , в которых все атомы водорода замещены, нерастворимы в большинстве органических растворителей, реагируя при обычных условиях только с натрием в жидком аммиаке. ^[160]

Термин перфторированное соединение используется для того, что в противном случае было бы перфторуглеродом, если бы не присутствие функциональной группы , ^{[161] [примечание 16]} часто карбоновой кислоты . Эти соединения разделяют многие свойства с перфторуглеродами, такие как стабильность и гидрофобность , ^[163] в то время как функциональная группа увеличивает их реакционную способность, позволяя им прилипать к поверхностям или действовать как поверхностно-активные вещества . ^[164] Фторированные поверхностно-активные вещества , в частности, могут снижать поверхностное натяжение воды больше, чем их аналоги на основе углеводородов. Фтортеломеры , которые имеют некоторые нефторированные атомы углерода вблизи функциональной группы, также считаются перфторированными. ^[163]

Полимеры демонстрируют такое же увеличение стабильности, которое обеспечивается заменой фтора (водорода) в дискретных молекулах; их температуры плавления, как правило, также увеличиваются. ^[165] Политетрафторэтилен (ПТФЭ), простейший фторполимер и перфторированный аналог полиэтилена со структурной единицей – CF
₂–, демонстрирует это изменение, как и ожидалось, но его очень высокая температура плавления затрудняет формование. ^[166] Различные производные ПТФЭ менее устойчивы к температуре, но их легче формовать: фторированный этиленпропилен заменяет некоторые атомы фтора трифторметильными группами, перфторалкоксиалканы делают то же самое с трифторметокси группами, ^[166] а Нафион содержит боковые цепи перфторэфира, закрытые группами сульфоновой кислоты . ^{[167] [168]} Другие фторполимеры сохраняют некоторые атомы водорода; поливинилиденфторид имеет половину атомов фтора ПТФЭ, а поливинилфторид – четверть, но оба ведут себя во многом как перфторированные полимеры. ^[169]

Элементарный фтор и практически все соединения фтора производятся из фтористого водорода или его водного раствора, плавиковой кислоты . Фтористый водород получают в печах эндотермической реакцией флюорита ( CaF ₂ ) с серной кислотой: ^[170]

CaF ₂ + H ₂ SO ₄ → 2 HF(г) + CaSO ₄

Газообразный HF затем может быть поглощен водой или сжижен. ^[171]

Около 20% производимого HF является побочным продуктом производства удобрений, в результате которого образуется гексафторкремниевая кислота (H ₂ SiF ₆ ), которая может быть разложена с выделением HF термическим путем и путем гидролиза:

H2SiF6 → _2HF + _SiF4​

SiF4 + 2H2O _{→ 4HF} + _SiO2

Метод Муассана используется для получения промышленных количеств фтора посредством электролиза смеси бифторида калия и фторида водорода : ионы водорода восстанавливаются на стальном контейнерном катоде , а ионы фторида окисляются на углеродном блочном аноде при напряжении 8–12 вольт для получения водорода и фторида соответственно. ^{[66] [172]} Температуры повышаются, KF•2HF плавится при 70 °C (158 °F) и подвергается электролизу при 70–130 °C (158–266 °F). KF, который обеспечивает электропроводность, необходим, поскольку чистый HF не может быть электролизован, поскольку он практически непроводящий. ^{[81] [173] [174]} Фтор можно хранить в стальных цилиндрах с пассивированными внутренними поверхностями при температурах ниже 200 °C (392 °F); в противном случае можно использовать никель. ^{[81] [175]} Регулирующие клапаны и трубопроводы изготовлены из никеля, последний, возможно, использует вместо него монель . ^[176] Необходимо проводить частую пассивацию, а также строгое исключение воды и смазок. В лаборатории стеклянная посуда может переносить фтористый газ при низком давлении и безводных условиях; ^[176] некоторые источники вместо этого рекомендуют системы никель-монель-ПТФЭ. ^[177]

Готовясь к конференции 1986 года, посвященной столетию достижения Муассана, Карл О. Кристе предположил, что химическое получение фтора должно быть осуществимо, поскольку некоторые фторидные анионы металлов не имеют стабильных нейтральных аналогов; их подкисление потенциально запускает окисление. Он разработал метод, который выделяет фтор с высоким выходом и атмосферным давлением: ^[178]

2 KMnO ₄ + 2 KF + 10 HF + 3 H ₂ O ₂ → 2 K ₂ MnF ₆ + 8 H ₂ O + 3 O ₂ ↑

2 _К2МнФ6 + 4СбФ5 _→ 4КСбФ6 + 2МнФ3 + _Ф2 ↑​_​​​

Кристе позже прокомментировал, что реагенты «были известны более 100 лет, и даже Муассан мог придумать эту схему». ^[179] Еще в 2008 году некоторые источники все еще утверждали, что фтор слишком реактивен для какой-либо химической изоляции. ^[180]

Добыча флюорита, который поставляет большую часть мирового фтора, достигла пика в 1989 году, когда было извлечено 5,6 млн тонн руды. Ограничения на хлорфторуглерод снизили этот показатель до 3,6 млн тонн в 1994 году; с тех пор добыча увеличивается. Около 4,5 млн тонн руды и доход в размере 550 млн долларов США были получены в 2003 году; более поздние отчеты оценили мировые продажи фторхимикатов в 2011 году в 15 млрд долларов США и предсказали показатели производства в 2016–2018 годах в размере от 3,5 до 5,9 млн тонн и доход не менее 20 млрд долларов США. ^{[81] [181] [182] [183] ​​[184]} Пенная флотация разделяет добытый флюорит на два основных металлургических сорта в равной пропорции: 60–85% чистого метшпата почти весь используется в выплавке чугуна, тогда как 97%+ чистого кислого шпата в основном преобразуется в ключевой промышленный промежуточный продукт — фтористый водород. ^{[66] [81] [185]}

По крайней мере 17 000 метрических тонн фтора производится каждый год. Он стоит всего 5–8 долларов за килограмм в виде урана или гексафторида серы, но во много раз дороже как элемент из-за проблем с обработкой. Большинство процессов, использующих свободный фтор в больших количествах, используют генерацию in situ в условиях вертикальной интеграции . ^[186]

Наибольшее применение газообразный фтор, потребляющий до 7000 метрических тонн в год, находит в приготовлении UF2.
₆для ядерного топливного цикла . Фтор используется для фторирования тетрафторида урана , который сам по себе образован из диоксида урана и плавиковой кислоты. ^[186] Фтор является моноизотопным, поэтому любые различия в массе между UF
₆молекулы обусловлены наличием²³⁵
У или²³⁸
U , что позволяет обогащать уран посредством газовой диффузии или газовой центрифуги . ^{[5] [66]} Около 6000 метрических тонн в год идет на производство инертного диэлектрика SF
₆для высоковольтных трансформаторов и автоматических выключателей, устраняя необходимость в опасных полихлорированных бифенилах, связанных с устройствами, заполненными маслом . ^[187] Несколько соединений фтора используются в электронике: гексафторид рения и вольфрама в химическом осаждении из паровой фазы , тетрафторметан в плазменном травлении ^{[188] [189] [190]} и трифторид азота в очистном оборудовании. ^[66] Фтор также используется в синтезе органических фторидов, но его реакционная способность часто требует сначала преобразования в более мягкий ClF
₃, БрФ
₃, или ЕСЛИ
₅, которые вместе позволяют проводить калиброванное фторирование. Фторированные фармацевтические препараты используют вместо этого тетрафторид серы . ^[66]

Как и в случае с другими железными сплавами, на каждую метрическую тонну стали добавляется около 3 кг (6,6 фунта) метшпата; фторид-ионы снижают его температуру плавления и вязкость . ^{[66] [191]} Наряду с его ролью в качестве добавки в таких материалах, как эмали и покрытия сварочных электродов, большинство кислотного шпата реагирует с серной кислотой с образованием плавиковой кислоты, которая используется при травлении стали , травлении стекла и расщеплении алканов . ^[66] Одна треть HF идет на синтез криолита и трифторида алюминия , оба флюса в процессе Холла-Эру для извлечения алюминия; пополнение необходимо из-за их случайных реакций с плавильным аппаратом. Каждая метрическая тонна алюминия требует около 23 кг (51 фунт) флюса. ^{[66] [192]} Фторсиликаты потребляют вторую по величине часть, при этом фторсиликат натрия используется при фторировании воды и очистке сточных вод прачечных, а также в качестве промежуточного продукта на пути к криолиту и тетрафториду кремния. ^[193] Другие важные неорганические фториды включают фториды кобальта , никеля и аммония . ^{[66] [104] [194]}

Фторорганические соединения потребляют более 20% добываемого флюорита и более 40% плавиковой кислоты, при этом преобладают хладагенты, а фторполимеры увеличивают свою долю на рынке. ^{[66] [195]} Поверхностно-активные вещества применяются в небольших количествах, но приносят более 1 миллиарда долларов годового дохода. ^[196] Из-за опасности прямых реакций углеводород-фтор при температуре выше −150 °C (−238 °F) промышленное производство фторуглеродов осуществляется косвенно, в основном через реакции обмена галогенов , такие как фторирование по Свартсу , в которых хлоруглеродные соединения заменяются на фториды фтористым водородом в присутствии катализаторов. Электрохимическое фторирование подвергает углеводороды электролизу во фтористом водороде, а процесс Фаулера обрабатывает их твердыми носителями фтора, такими как трифторид кобальта . ^{[93] [197]}

Галогенированные хладагенты, называемые фреонами в неформальном контексте, ^{[примечание 17]} идентифицируются по R-числам , которые обозначают количество присутствующих фтора, хлора, углерода и водорода. ^{[66] [198]} Хлорфторуглероды (ХФУ), такие как R-11 , R-12 и R-114 , когда-то доминировали среди фторорганических соединений, достигнув пика производства в 1980-х годах. Их производство, используемое для систем кондиционирования воздуха, пропеллентов и растворителей, к началу 2000-х годов было ниже одной десятой этого пика после широко распространенного международного запрета. ^[66] Гидрохлорфторуглероды (ГХФУ) и гидрофторуглероды (ГФУ) были разработаны в качестве замены; их синтез потребляет более 90% фтора в органической промышленности. Важные ГХФУ включают R-22, хлордифторметан и R-141b . Основным ГФУ является R-134a ^[66] с новым типом молекулы HFO-1234yf , гидрофторолефином (ГФО), который становится все более популярным из-за своего потенциала глобального потепления, составляющего менее 1% от потенциала ГФУ-134a. ^[199]

Около 180 000 метрических тонн фторполимеров было произведено в 2006 и 2007 годах, что принесло доход более 3,5 миллиардов долларов в год. ^[200] Мировой рынок оценивался в чуть менее 6 миллиардов долларов в 2011 году. ^[201] Фторполимеры могут быть образованы только путем полимеризации свободных радикалов. ^[165]

Политетрафторэтилен (ПТФЭ), иногда называемый по названию DuPont Тефлон, ^[202] составляет 60–80% по массе мирового производства фторполимеров. ^[200] Наибольшее применение — электроизоляция , поскольку ПТФЭ является отличным диэлектриком . Он также используется в химической промышленности, где требуется коррозионная стойкость, для покрытия труб, трубок и прокладок. Другое важное применение — покрытая ПТФЭ стеклоткань для крыш стадионов. Основное потребительское применение — антипригарная посуда . ^[202] Рваная пленка ПТФЭ становится расширенным ПТФЭ (ePTFE), мелкопористой мембраной, иногда называемой торговой маркой Gore-Tex и используемой для дождевиков, защитной одежды и фильтров ; волокна ePTFE могут быть использованы в уплотнителях и пылевых фильтрах . ^[202] Другие фторполимеры, включая фторированный этиленпропилен , имитируют свойства ПТФЭ и могут заменить его; Они более пластичны, но также более дороги и имеют более низкую термостойкость. Пленки из двух разных фторполимеров заменяют стекло в солнечных батареях. ^{[202] [203]}

Химически стойкие (но дорогие) фторированные иономеры используются в качестве электрохимических клеточных мембран, из которых первым и наиболее ярким примером является Nafion . Разработанный в 1960-х годах, он изначально использовался в качестве материала топливных элементов в космических аппаратах, а затем заменил ртутные хлорщелочные технологические элементы. Недавно применение топливных элементов возродилось с попытками установить топливные элементы с протонообменной мембраной в автомобилях. ^{[204] [205] [206]} Фторэластомеры, такие как Viton, представляют собой сшитые фторполимерные смеси, в основном используемые в уплотнительных кольцах ; ^[202] перфторбутан (C ₄ F ₁₀ ) используется в качестве огнетушащего вещества. ^[207]

Фторированные поверхностно-активные вещества — это небольшие фторорганические молекулы, которые используются для отталкивания воды и пятен. Хотя они дороги (сравнимы с фармацевтическими препаратами по 200–2000 долларов за килограмм), к 2006 году они принесли более 1 миллиарда долларов годового дохода; только Scotchgard заработал более 300 миллионов долларов в 2000 году. ^{[196] [208] [209]} Фторированные поверхностно-активные вещества составляют меньшинство на общем рынке поверхностно-активных веществ, большую часть которого занимают гораздо более дешевые продукты на основе углеводородов. Применение в красках обременено расходами на компаундирование ; в 2006 году это использование было оценено всего в 100 миллионов долларов. ^[196]

Около 30% агрохимикатов содержат фтор, ^[210] большинство из них гербициды и фунгициды с несколькими регуляторами урожая . Замена фтора, обычно одного атома или максимум трифторметильной группы, является надежной модификацией с эффектами, аналогичными фторированным фармацевтическим препаратам: увеличенное время биологического пребывания, пересечение мембран и изменение молекулярного распознавания. ^[211] Трифлуралин является ярким примером, широко используемым в США в качестве гербицида, ^{[211] [212]} но он является подозреваемым канцерогеном и был запрещен во многих европейских странах. ^[213] Монофторацетат натрия (1080) является ядом млекопитающих, в котором один водород ацетата натрия заменен фтором; он нарушает метаболизм клеток, заменяя ацетат в цикле лимонной кислоты . Впервые синтезированный в конце 19 века, он был признан инсектицидом в начале 20 века и позже был использован в его нынешнем использовании. Новая Зеландия, крупнейший потребитель 1080, использует его для защиты киви от инвазивного австралийского кузу . ^[214] Европа и США запретили 1080. ^{[215] [216] [примечание 18]}

Исследования населения с середины 20-го века и далее показывают, что местное применение фторида снижает кариес зубов . Сначала это приписывалось преобразованию гидроксиапатита зубной эмали в более прочный фторапатит, но исследования предварительно фторированных зубов опровергли эту гипотезу, и современные теории предполагают, что фторид способствует росту эмали при небольшом кариесе. ^[217] После исследований детей в районах, где фторид естественным образом присутствовал в питьевой воде, контролируемое фторирование общественного водоснабжения для борьбы с кариесом зубов ^[218] началось в 1940-х годах и в настоящее время применяется к воде, снабжающей 6 процентов населения мира, включая две трети американцев. ^{[219] [220]} Обзоры научной литературы в 2000 и 2007 годах связывали фторирование воды со значительным снижением кариеса зубов у детей. ^[221] Несмотря на такие одобрения и доказательства отсутствия побочных эффектов, кроме в основном доброкачественного флюороза зубов , ^[222] противодействие все еще существует по этическим и безопасным причинам. ^{[220] [223]} Преимущества фторирования уменьшились, возможно, из-за других источников фторида, но все еще измеримы в группах с низким доходом. ^[224] Монофторфосфат натрия и иногда фторид натрия или олова (II) часто встречаются в зубных пастах с фтором , впервые представленных в США в 1955 году и теперь повсеместно распространенных в развитых странах, наряду с фторированными ополаскивателями для полости рта, гелями, пенами и лаками. ^{[224] [225]}

Двадцать процентов современных фармацевтических препаратов содержат фтор. ^[226] Один из них, снижающий уровень холестерина аторвастатин (Lipitor), приносил больше дохода, чем любой другой препарат, пока не стал дженериком в 2011 году. ^[227] Комбинированный рецептурный препарат от астмы Серетид , входивший в десятку самых доходных препаратов в середине 2000-х годов, содержит два активных ингредиента, один из которых – флутиказон – фторирован. ^[228] Многие препараты фторируются для задержки инактивации и удлинения периодов дозирования, поскольку связь углерод-фтор очень стабильна. ^[229] Фторирование также увеличивает липофильность , поскольку эта связь более гидрофобна, чем связь углерод-водород , и это часто способствует проникновению в клеточную мембрану и, следовательно, биодоступности . ^[228]

Трициклики и другие антидепрессанты до 1980-х годов имели несколько побочных эффектов из-за их неселективного вмешательства в нейротрансмиттеры , отличные от цели серотонина ; фторированный флуоксетин был селективным и одним из первых, кто избежал этой проблемы. Многие современные антидепрессанты получают такое же лечение, включая селективные ингибиторы обратного захвата серотонина : циталопрам , его энантиомер эсциталопрам , а также флувоксамин и пароксетин . ^{[230] [231]} Хинолоны являются искусственными антибиотиками широкого спектра действия , которые часто фторируются для усиления их эффектов. К ним относятся ципрофлоксацин и левофлоксацин . ^{[232] [233] [234] [235]} Фтор также находит применение в стероидах: ^[236] флудрокортизон является минералокортикоидом , повышающим кровяное давление , а триамцинолон и дексаметазон являются сильными глюкокортикоидами . ^[237] Большинство ингаляционных анестетиков сильно фторированы; прототип галотан гораздо более инертен и эффективен, чем его современники. Более поздние соединения, такие как фторированные эфиры севофлуран и десфлуран, лучше галотана и почти нерастворимы в крови, что позволяет быстрее просыпаться. ^{[238] [239]}

Фтор-18 часто встречается в радиоактивных индикаторах для позитронно-эмиссионной томографии, поскольку его период полураспада, составляющий почти два часа, достаточно длинный, чтобы обеспечить его транспортировку от производственных объектов до центров визуализации. ^[240] Наиболее распространенным индикатором является фтордезоксиглюкоза ^[240] , которая после внутривенной инъекции поглощается тканями, требующими глюкозы, такими как мозг и большинство злокачественных опухолей; ^[241] затем для детальной визуализации можно использовать компьютерную томографию . ^[242]

Жидкие фторуглероды могут удерживать большие объемы кислорода или углекислого газа, больше, чем кровь, и привлекли внимание из-за их возможного использования в искусственной крови и жидком дыхании. ^[243] Поскольку фторуглероды обычно не смешиваются с водой, их необходимо смешивать в эмульсии (небольшие капли перфторуглерода, взвешенные в воде), чтобы использовать в качестве крови. ^{[244] [245]} Один из таких продуктов, Oxycyte , прошел начальные клинические испытания. ^[246] Эти вещества могут помочь выносливым спортсменам и запрещены к занятиям спортом; один велосипедист, близкий к смерти в 1998 году, побудил провести расследование их злоупотребления. ^{[247] [248]} Применение чистого перфторуглеродного жидкостного дыхания (которое использует чистую перфторуглеродную жидкость, а не водную эмульсию) включает помощь жертвам ожогов и недоношенным детям с дефектами легких. Частичное и полное заполнение легких рассматривалось, хотя только первое проходило какие-либо существенные испытания на людях. ^[249] Попытка Alliance Pharmaceuticals дошла до клинических испытаний, но была прекращена, поскольку результаты оказались не лучше, чем у обычных методов лечения. ^[250]

Фтор не является необходимым для человека и других млекопитающих, но известно, что небольшие количества полезны для укрепления зубной эмали (где образование фторапатита делает эмаль более устойчивой к воздействию кислот, образующихся при бактериальной ферментации сахаров). Небольшие количества фтора могут быть полезны для прочности костей, но последнее не было окончательно установлено. ^[251] И ВОЗ, и Институт медицины Национальной академии США публикуют рекомендуемую суточную норму (RDA) и верхнюю допустимую норму потребления фтора, которая варьируется в зависимости от возраста и пола. ^{[252] [253]}

Природные фторорганические соединения были обнаружены в микроорганизмах, растениях ^[69] и, в последнее время, в животных. ^[254] Наиболее распространенным является фторацетат , который используется в качестве защиты от травоядных животных по крайней мере 40 растениями в Африке, Австралии и Бразилии. ^[215] Другие примеры включают терминально фторированные жирные кислоты , фторацетон и 2-фторцитрат . ^[255] Фермент, который связывает фтор с углеродом – аденозилфторидсинтаза – был обнаружен у бактерий в 2002 году. ^[256]

Элементарный фтор очень токсичен для живых организмов. Его воздействие на людей начинается при концентрациях ниже 50 ppm цианистого водорода ^[257] и аналогично воздействию хлора: ^[258] значительное раздражение глаз и дыхательной системы, а также повреждение печени и почек происходят при концентрации выше 25 ppm, что является непосредственно опасным для жизни и здоровья значением для фтора. ^[259] Глаза и нос серьезно повреждаются при 100 ppm, ^[259] а вдыхание 1000 ppm фтора приведет к смерти в течение нескольких минут, ^[260] по сравнению с 270 ppm для цианистого водорода. ^[261]

Фтор

Опасности
Маркировка СГС :
Пиктограммы
Сигнальное слово	Опасность
Предупреждения об опасности	Н270 , Н314 , Н330 [262]
NFPA 704 (огненный алмаз)	4 0 3 В ОКС

Плавиковая кислота является самой слабой из галогеноводородных кислот , имея pKa 3,2 при 25 °C. ^[264] Чистый фтороводород является летучей жидкостью из-за наличия водородных связей, в то время как другие галогеноводороды являются газами. Он способен разъедать стекло, бетон, металлы и органические вещества. ^[265]

Плавиковая кислота является контактным ядом, представляющим большую опасность, чем многие сильные кислоты, такие как серная кислота, хотя она и слабая: она остается нейтральной в водном растворе и, таким образом, быстрее проникает в ткани, будь то через вдыхание, проглатывание или кожу, и по меньшей мере девять рабочих в США погибли в таких несчастных случаях с 1984 по 1994 год. Она реагирует с кальцием и магнием в крови, что приводит к гипокальциемии и возможной смерти из-за сердечной аритмии . ^[266] Образование нерастворимого фторида кальция вызывает сильную боль ^[267] , а ожоги площадью более 160 см2 ⁽ 25 дюймов2 ⁾ могут вызвать серьезную системную токсичность. ^[268]

Воздействие может не проявляться в течение восьми часов для 50% HF, увеличиваясь до 24 часов для более низких концентраций, и ожог может изначально быть безболезненным, поскольку фтористый водород влияет на нервную функцию. Если кожа подверглась воздействию HF, повреждение можно уменьшить, промыв ее под струей воды в течение 10–15 минут и сняв загрязненную одежду. ^[269] Затем часто наносят глюконат кальция , обеспечивая связывание ионов кальция с фторидом; ожоги кожи можно лечить гелем глюконата кальция 2,5% или специальными растворами для полоскания. ^{[270] [271] [272]} Поглощение плавиковой кислоты требует дальнейшего медицинского лечения; глюконат кальция можно вводить инъекционно или внутривенно. Использование хлорида кальция — распространенного лабораторного реагента — вместо глюконата кальция противопоказано и может привести к серьезным осложнениям. Может потребоваться иссечение или ампутация пораженных частей. ^{[268] [273]}

Растворимые фториды умеренно токсичны: 5–10 г фторида натрия или 32–64 мг ионов фторида на килограмм массы тела представляют собой смертельную дозу для взрослых. ^[274] Одна пятая летальной дозы может вызвать неблагоприятные последствия для здоровья, ^[275] а хроническое избыточное потребление может привести к флюорозу скелета , который поражает миллионы людей в Азии и Африке, а у детей — к снижению интеллекта. ^{[275] [276]} Поглощенный фторид образует плавиковую кислоту в желудке, которая легко всасывается кишечником, где она пересекает клеточные мембраны, связывается с кальцием и мешает работе различных ферментов перед выведением с мочой . Пределы воздействия определяются путем анализа мочи на способность организма выводить ионы фторида. ^{[275] [277]}

Исторически большинство случаев отравления фторидом было вызвано случайным проглатыванием инсектицидов, содержащих неорганические фториды. ^[278] Большинство текущих звонков в токсикологические центры по поводу возможного отравления фторидом поступают из-за проглатывания зубной пасты, содержащей фторид. ^[275] Неисправное оборудование для фторирования воды является еще одной причиной: один инцидент на Аляске затронул почти 300 человек и убил одного человека. ^[279] Опасности от зубной пасты усугубляются для маленьких детей, и Центры по контролю и профилактике заболеваний рекомендуют присматривать за детьми младше шести лет, чистящими зубы, чтобы они не глотали зубную пасту. ^[280] В одном региональном исследовании изучались годовые сообщения об отравлении фторидом у детей дошкольного возраста, в общей сложности 87 случаев, включая одну смерть от проглатывания инсектицида. У большинства не было никаких симптомов, но около 30% имели боли в животе. ^[278] Более крупное исследование по всем США дало схожие результаты: 80% случаев касались детей младше шести лет, и было мало серьезных случаев. ^[281]

Монреальский протокол , подписанный в 1987 году, установил строгие правила для хлорфторуглеродов (ХФУ) и бромфторуглеродов из-за их потенциала разрушения озонового слоя (ODP). Высокая стабильность, которая подходила для их первоначального применения, также означала, что они не разлагались, пока не достигали больших высот, где высвобождающиеся атомы хлора и брома атаковали молекулы озона. ^[283] Даже с запретом и ранними признаками его эффективности прогнозы предупреждали, что пройдет несколько поколений, прежде чем произойдет полное восстановление. ^{[284] [285]} Имея одну десятую ODP ХФУ, гидрохлорфторуглероды (ГХФУ) являются текущей заменой, ^[286] и сами по себе запланированы к 2030–2040 годам на гидрофторуглероды (ГФУ) без хлора и с нулевым ODP. ^[287] В 2007 году эта дата была перенесена на 2020 год для развитых стран; ^[288] Агентство по охране окружающей среды уже запретило производство одного ГХФУ и ограничило производство двух других в 2003 году. ^[287] Фторуглеродные газы, как правило, являются парниковыми газами с потенциалом глобального потепления (ПГП) около 100–10 000; гексафторид серы имеет значение около 20 000. ^[289] Исключением является HFO-1234yf , который является новым типом хладагента, называемым гидрофторолефином (ГФО), и привлек мировой спрос из-за своего ПГП менее 1 по сравнению с 1430 для текущего стандарта хладагента HFC-134a . ^[199]

Фторорганические соединения проявляют биостойкость из-за прочности связи углерод-фтор. Перфторалкильные кислоты (ПФАК), которые плохо растворимы в воде из-за своих кислотных функциональных групп, являются известными стойкими органическими загрязнителями ; ^[291] чаще всего исследуются перфтороктансульфоновая кислота (ПФОС) и перфтороктановая кислота (ПФОК). ^{[292] [293] [294]} ПФАК были обнаружены в следовых количествах по всему миру от белых медведей до людей, причем известно, что ПФОС и ПФОК присутствуют в грудном молоке и крови новорожденных. Обзор 2013 года показал небольшую корреляцию между уровнями ПФАК в грунтовых водах и почве и деятельностью человека; не было четкой картины доминирования одного химического вещества, а более высокие количества ПФОК коррелировали с более высокими количествами ПФОК. ^{[292] [293] [295]} В организме ПФАК связываются с белками, такими как сывороточный альбумин ; они имеют тенденцию концентрироваться в печени и крови человека перед выведением через почки. Время пребывания в организме сильно различается в зависимости от вида, с периодом полураспада в дни у грызунов и годами у людей. ^{[292] [293] [296]} Высокие дозы ПФОС и ПФОК вызывают рак и смерть у новорожденных грызунов, но исследования на людях не установили эффекта при текущих уровнях воздействия. ^{[292] [293] [296]}

• Медиа, связанные с фтором на Wikimedia Commons