8.3. Фторсодержащие вещества

Фторид свинца РbF₂ – бесцветное кристаллическое вещество ромбической или кубической системы, слабо растворимое в воде (0,598 г/л при 9⁰С) и наиболее устойчивое в ряду фторидов: германий – олово – свинец. Полиморфное превращение происходит при температуре  200⁰С.

Фторид свинца может быть получен непосредственным воздействием газообразного фтора на металл, обработкой карбоната или гидроксида свинца избытком фторида водорода с последующим выпариванием полученного раствора, смешением растворов фторида калия и ацетата свинца, осаждением из растворов соли свинца фтористоводородной кислотой.

При температуре красного каления фторид свинца восстанавливается водородом. В этих же условиях он разлагается парами воды с образованием фторида водорода и оксида свинца. При нагревании его с красным фосфором образуется трифторид фосфора. Под действием хлорсодержащих веществ фторид свинца превращается в хлорид свинца.

При взаимодействии фторида свинца с фтором при температуре выше 250-300⁰С получается фторид РbF₄. Это белое кристаллическое вещество, имеющее температуру плавления 600⁰С и плотность 6700 кг/м³. Оно легко гидролизуется водой до диоксида свинца и восстанавливается водородом при температуре 310⁰С до фторида свинца. Фторид свинца РbF₄ обладает высокой реакционной способностью по отношению к углеводородам. Эвтектика, образованная фторидами PbF₂ и РbF₄, оказывает сильное коррозионное воздействие на реакционные сосуды. Энтальпия образования (–Н⁰) фторида свинца РbF₂ в жидком и газообразном состояниях равна 654,4 и 445,3 кДж/моль, а теплоемкость в кристаллическом, жидком и газообразном состояниях – 72,8-74,06; 89,96 и 62,76 Дж/(моль·К) соответственно.

Фторид меди СuF₂ – бесцветное кристаллическое вещество кубической системы. Образуется в результате реакции между фтором и медью при высокой температуре или сплавлением гидратированного фторида аммония с медью и нагреванием полученного продукта до температуры 260⁰С в потоке углекислого газа (для удаления избытка аммониевой соли). Полученный продукт является аморфным и имеет плотность 2930 кг/м³, но при нагревании до 500⁰С во фториде водорода становится кристаллическим. Кристаллический безводный фторид меди образуется также при взаимодействии между оксидом меди и фторидом водорода при температуре 400⁰С. Продукт имеет плотность 4240 кг/м³ и при температуре 927-950⁰С разлагается по уравнению

СuF₂ → СuF + 0,5F₂ .

С парами воды при температуре 340-350⁰С фторид меди реагирует по уравнению

СuF₂ + H₂O 2HF + CuO + 105,44 кДж.

При действии сухого аммиака на нагретый до температуры 300⁰С фторид меди образуется нитрит меди Сu₃N. Это вещество имеет энтальпию образования (–Н⁰), равную 74,475 кДж/моль, и при нагревании разлагается со взрывом на азот и медь.

Криолит Na₃AlF₆ – бесцветное кристаллическое вещество со слабым стеклянным блеском моноклинной системы. Является одним из наиболее важных соединений фтора. Природный криолит – редкий минерал, встречающийся в пегматитах. Часто окрашен в серовато-белый, желтоватый, красноватый, изредка в черный цвета. Плотность минерала составляет 2950-3010 кг/м³, твердость по Моосу равна 2-3.

В системе NaF–AlF₃ установлено существование двух химических соединений – криолита, плавящегося конгрузитно при температуре 1009±1⁰С, и хиолита Na₅Al₃F₁₄, составу которого отвечает скрытый максимум с точкой перехода 725⁰С. Плотность жидкого криолита при температуре 1000⁰С равна 2080 кг/м³, поверхностное натяжение – 145,4 дин/см, вязкость – 4,72 сП. При температуре 565⁰С моноклинная система переходит в кубическую. При температуре 1050⁰С криолит растворяет 16% оксида алюминия Al₂O₃. Содержание натрия в криолите равно 33%.

Фторид натрия (натрий фтористый) NaF – бесцветное кристаллическое вещество кубической системы. В природе встречается в виде минерала вильомита, входит в состав криолита и других минералов. В промышленности его получают спеканием плавикового шпата с содой и кремнеземом, разложением кремнефторида натрия содой, растворением соды или гидроксида натрия в плавиковой кислоте. Содержание натрия во фториде натрия равно 55%. Растворимость в воде составляет, %: при 20⁰С – 3,90; при 100⁰С – 4,83. Водный раствор вследствие гидролиза имеет щелочную реакцию. В спирте фторид натрия не растворяется. Сухой фторид натрия поглощает газообразный фторид водорода с образованием дифторида натрия NaHF₂.

Кремнефторид натрия (натрий кремнефтористый) Na₂SiF₆ – кристаллическое вещество белого цвета гексагональной системы. В промышленности его получают из отходящих газов суперфосфатных заводов. Содержание натрия в кремнефториде натрия равно 24%. Растворимость в воде составляет, г/100 г воды: при 17⁰С – 0,65; при 100⁰С – 2,46. Термическая диссоциация происходит при температуре 600⁰С.

Криолит, фторид -и кремнефторид натрия используются в качестве цветопламенной добавки в составах желтого огня.

105