Фтор и его экологические особенности

В последние годы в результате производственной деятельности человека заметно усилилась техногенная нагрузка на экосистемы. Среди загрязняющих веществ особую опасность для живых организмов представляют соединения фтора. Известно, что высокие концентрации фторсодержащих соединений (ФСС) приводят к нарушениям функционирования экосистем, загрязнению почвы и растений, оказывают отрицательное влияние на здоровье человека и животных. Химия фтора отличается специфичностью, которая проявляется в высокой реакционной способности элемента и в своеобразии свойств ФСС. Фтор образует соединения со всеми элементами периодической системы, даже с инертными газами. Основными источниками выбросов ФСС являются металлургические предприятия, энергетические установки, производство фосфорных удобрений и фосфорной кислоты. При производстве последней отходящие газы содержат до 70–75% фтороводорода. Дополнительным источником загрязнения биосферы соединениями фтора являются сталелитейные, кирпичные и стекольные заводы . Особенно остро возникает проблема локального загрязнения ФСС территорий, непосредственно прилегающих к предприятиям, являющимся источниками загрязнения. Так, при производстве алюминия в России наблюдаются значительные потери ФСС, которые приводят к негативным последствиям в сфере экологии. В частности, в районах расположения алюминиевых заводов концентрация ФСС в воздухе в среднем составляет 1–5 мкг/м3. Целью данной работы является рассмотрение фтора и его экологических особенностей.
Задачи:
- определить производство фтора, его значение;
- описать влияние фтора на среду;
- составить технологическую карту урока по ОБЖ на тему «Фтор и его экологические особенности».
Глава 1 Фтор: характеристики, экологические особенности
1.1 Производство фтора и его значение
Химический элемент фтор впервые был получен в индивидуальном виде А. Муассаном в 1886 г. О значении этого открытия свидетельствует то, что спустя 20 лет оно было удостоено Нобелевской премии, присуждаемой, согласно завещанию ее основателя, за исследования, «принесшие человечеству наибольшую пользу». Название элемента, производимое от древнегреческого слова φθόρος, означающего «разрушение, порча или вред», указывает на его исключительно высокую реакционную способность по отношению к другим веществам .
Фтор – 13-й по распространенности химический элемент. Его кларк в земной коре, где он содержится в виде неорганических производных, составляет 650 г/т. Фтор – довольно редкий моноизотопный элемент: в природе существует лишь изотоп 19F.
Из соединений фтора первым еще в конце XV в. был описан плавиковый шпат CaF2, в 1771 г. К. Шееле получил фтористоводородую кислоту HF. Масштабное производство неорганических фторидов началось около 1890 г. для нужд алюминиевой промышленности. В 1928 г. был синтезирован фреон CCl2F2 – негорючий и нетоксичный газ-хладагент (природные фторуглеродные соединения типа фреонов встречаются в газовой среде вулканических извержений).
В 1931 г. в США началось производство безводной фтористоводородной кислоты, а в 1940 г. в США, Англии и Германии – элементного фтора. В 1938 г. в компании Дюпон был случайно открыт политетрафторэтилен – тефлон (фторопласт-4), после чего начался направленный синтез и масштабное производство этого и других фторполимеров .
Первое органическое соединение фтора – бензоил фторид C6H5-C(=O)F, было синтезировано в России А.П. Бородиным в 1862 г. Значительно позже были обнаружены природные фторорганические соединения, до сих пор очень редкие – в 1943 г. фторацетат (метаболит южно-африканского растения Dichapetalum cymosum), в 1986 г. 4-фтортреонин (изолированный из бактерии Streptomyces cattleya), а также некоторые другие.
Соединения фтора имеют огромное научное значение. В частности, они сыграли важную роль в становлении науки о строении вещества. В силу высокой активности фтора, связанной с особенностями электронной структуры, делающей его наиболее электроотрицательным химическим элементом, он образует соединения практически со всеми другими элементами за исключением гелия и астата. Нередко соединения фтора не укладываются в классические представления структурной химии – например, пентафторид золота AuF5, фториды благородных газов. Ряд соединений фтора обладает особыми свойствами, например, фторид цезия CsF – наиболее ионной химической связью из известных. Некоторые фторпроизводные максимально инертны в химическом отношении, например, поли(тетрафторэтилен), другие – крайне активны, например, галогениды фтора. И те, и другие интенсивно используются в науке, технологии и технике. По этим причинам один из ведущих мировых специалистов по химии фтора П. Хагенмюллер назвал его краеугольным элементом Периодической системы .
В настоящее время фтор, его соединения и материалы на их основе имеют глобальное химическое, технологическое и биомедицинское значение Они применяются в атомной и химической промышленности; ракетной, космической и авиационной технике; машиностроении; транспорте; электротехнике и электронике; лазерных и компьютерных устройствах; медицине; спорте; а также в быту.