Freonul este obținut prin înlocuirea atomilor de hidrogen în moleculele celor mai simple compuși organici prin fluor sau fluor și clor. Cea mai simplă hidrocarbură este metanul CH4.
Dacă toți atomii de hidrogen din metan înlocuit cu fluor, tetrafluormetan se formează CF4 (freon-14), iar dacă este substituit cu fluor numai doi atomi de hidrogen, iar celelalte două - clor, turn difluordiclormetan CF2Cl2 (freon-12).
În frigiderele de uz casnic, freon-12 funcționează de obicei. Este un gaz incolor, insolubil în apă și neinflamabil, cu un miros similar cu mirosul de eter. Freonii 11 și 12 lucrează, de asemenea, în unitățile de climatizare. În "scara de rău", compilată pentru toți agenții frigorifici utilizați, Freonii ocupă ultimele locuri. Ele sunt chiar mai inofensive decât "gheața uscată" - dioxid de carbon solid.
Freonii sunt extrem de stabili, inerți din punct de vedere chimic. Aici, ca și în cazul fluoroplasticii, ne confruntăm cu același fenomen surprinzător: cu ajutorul celui mai activ element, fluor, este posibil să se obțină substanțe chimice foarte pasive. Ele sunt deosebit de rezistente la acțiunea oxidanților, și acest lucru nu este surprinzător - la urma urmei, atomii lor de carbon sunt puternic oxidați. Prin urmare, fluorocarburile (și, în special, freonii) nu ard chiar și într-o atmosferă de oxigen pur. Cu încălzire puternică, se produce distrugerea - descompunerea moleculelor, dar nu și oxidarea lor. Aceste proprietăți permit folosirea unor freoni în alte cazuri: ele sunt utilizate ca descărcătoare de flacără, solvenți inerți, produse intermediare pentru fabricarea materialelor plastice și lubrifianților.
Acum sunt cunoscute mii de compuși de organofluorină de diferite tipuri. Multe dintre ele sunt utilizate în cele mai importante ramuri ale tehnologiei moderne.
În freon fluor operează la „industrie rece“, dar poate fi folosit pentru a obține și la temperaturi foarte ridicate. Comparați acest cifre: Temperatura oxigen-hidrogen flacără de minimum 2800 ° C, oxigen-acetilena 3500 ° C, la o temperatură de combustie de hidrogen în fluor dezvoltă 3700 ° C. Această reacție a găsit aplicarea practică în arzătoare cu fluorhidric pentru tăiere metal. Mai mult, arzatoare cunoscute asupra ftorhloridah (compus fluor și clor), și un amestec de trifluorura de azot și hidrogen. Ultimul amestec este deosebit de convenabil, deoarece trifluorura de azot nu provoacă coroziunea echipamentului. În mod natural, în toate aceste reacții, fluorul și compușii acestuia joacă rolul unui oxidant. Le puteți folosi ca oxidant în motoare cu jet de lichid. În favoarea unei reacții care implică fluor și compușii săi spune foarte mult. Se dezvoltă o temperatură mai mare - deci presiunea în camera de ardere va fi mai mare pentru a crește forța de tracțiune a motorului cu reacție. Produsele de ardere solide rezultate în urma acestor reacții nu este format - prin urmare, riscul înfundarea duzelor și pauza de motor, în acest caz, nu este, de asemenea, amenințată.
Dar fluorul, ca parte integrantă a combustibilului cu rachete, are o serie de deficiențe majore. Este foarte toxic, coroziv și are un punct de fierbere foarte scăzut. Salvați-l ca un lichid este mai dificil decât alte gaze. Prin urmare, compușii cu fluor cu oxigen și halogeni sunt mai potriviți aici.
Unii dintre acești compuși nu sunt inferiori fluorurii lichide în proprietățile lor de oxidare, dar au un avantaj imens: în condiții normale, ele sunt fie lichide, fie gaze ușor lichefiate. Dintre compușii fluorogaloizi, trifluorura de clor și pentafluorura de brom sunt cele mai convenabile pentru utilizarea în combustibilul cu rachete. Se știe, de exemplu, că, încă din 1956, în Statele Unite, clorul de trifluorură a fost considerat un posibil oxidant al combustibilului reactiv. Activitatea chimică ridicată face dificilă utilizarea acestor substanțe. Cu toate acestea, aceste dificultăți nu sunt absolut și depășite.
Dezvoltarea în continuare a proceselor de coroziune chimice, obținerea de un material mai rezistent la coroziune, progresele în sinteza de noi oxidanți pe bază de fluor sunt, probabil, va efectua mai multe modele raketostroiteley asociate cu elementul № 9 și compușii săi. Dar nu vom face predicții. Tehnologia modernă se dezvoltă rapid. Poate că în câțiva ani vor exista unele complet noi tipuri de motoare, și LRE retragem în istorie ... În orice caz, este incontestabil faptul că tatăl fluor nu a spus ultimul său cuvânt în explorarea spațială.
CUM FACUT FLUORIDE? În condiții obișnuite de fluor - pal gaz galben, la o temperatură de -188 ° C - fluid de culoare galben-canar, cu -228 ° C ingheata fluor și se transformă în krvetadly galben deschis. Dacă temperatura este coborâtă până la -252 ° C, aceste krisstaly decolorate.
CUM SUNT FLUORINE? Mirosurile de clor, brom și iod, după cum știți, sunt dificil de clasificat ca fiind plăcute. În acest sens, fluorul diferă puțin de omologii săi - halogeni. Mirosul său - ascuțit și iritant - amintește simultan mirosurile de clor și ozon. O parte milionă de fluor în aer este suficient pentru ca un nas uman să-și prindă prezența.
ÎN VALEA DE MAME DE FUMAT. Gazele de origine vulcanică conțin uneori fluorură de hidrogen. Cea mai renumită sursă naturală de gaze naturale sunt fumaroele din Valea fumatului de mii (Alaska). Anual circa 200 mii tone de fluorură de fluor sunt suflate în atmosferă cu fum vulcanic.
FLUORINA ȘI ENERGIA NUCLEARĂ. Rolul fluorului și al compușilor săi în producerea de combustibil nuclear este excepțional. Putem spune cu siguranță că, dacă nu ar exista fluor, nu ar fi existat o singură centrală nucleară în lume, iar numărul total al reactoarelor de cercetare ar fi fost ușor de numărat pe degete.
Este bine cunoscut că nu fiecare uraniu poate servi drept combustibil nuclear. dar numai câteva din izotopii săi, în special 235U.
Nu este ușor să separăm izotopii care diferă unul de celălalt numai prin numărul de neutroni din nucleu, iar elementul mai greu, cu atât mai puțin diferența de greutate. Separarea izotopilor de uraniu este în continuare complicată de faptul că aproape toate metodele moderne de separare sunt proiectate pentru substanțe gazoase sau lichide volatile.
Uraniul se fierbe la o temperatură de aproximativ 3500 ° C, Din care materialele ar trebui să producă coloane, centrifuge, diafragme
pentru separarea izotopilor, dacă a trebuit să lucreze cu perechi de urapa. Un compus de uraniu exclusiv volatil este hexafluorura UFe. Se fierbe la 56,2 ° C. Prin urmare nu este separat uraniul metalic. și hexafluoruri de uraniu-235 și uraniu-238. Cu privire la proprietățile chimice ale acestor substanțe, desigur, nu diferă una de cealaltă. Procesul de separare a acestora se face pe centrifugele cu centrifugare rapidă.
Overclockat prin forța centrifugă a uraniului moleculelor de hexafluorură trece printr-un mic pereți cu pori: molecule „lumina“ care conțin 236U, trec prin ele un pic mai repede „grele“.
După separare, hexafluorura de uraniu este transformată în tetrafluorură UF4 și apoi în uraniu metalic.
Se obține hexafluorura de uraniu ca rezultat al reacției uraniului cu fluorul elementar, dar această reacție este dificil de controlat. Este mai convenabil să se trateze uraniul cu compuși de fluor cu alți halogeni, de exemplu CIF3, BrF și BrFe. Producția de tetrafluorură de uran UF4 este asociată cu utilizarea fluorurii de hidrogen. Se știe că la mijlocul anilor 1960 aproape 10% din hidrogenul fluorurat total consumat în Statele Unite pentru producția de uraniu - aproximativ 20.000 de tone.
Procesele de producere a unor astfel de materiale importante pentru ingineria nucleară ca toriu. beriliu și zirconiu. includ, de asemenea, fazele de obținere a compușilor de fluor din aceste elemente.
PLASTIC PLATINA. Leul devorează regele. Acest simbol a însemnat în alchimiști procesul de dizolvare a aurului în vodca regală - un amestec de acizi azotați și clorhidric. Toate metalele prețioase sunt foarte stabile din punct de vedere chimic. Aurul nu se dizolvă în acizi (cu excepția seleniului și seleniului), nici în alcalii. Și numai vodca regală "devorează" și aurul. și chiar și platină.
La sfârșitul anilor 30, în arsenalul de chimiști a apărut substanță, împotriva căreia chiar și "leul" este neputincios. Nu dinții din vodca regală erau din material plastic - fluoroplast-4, de asemenea cunoscut sub numele de teflon. Moleculele de teflon diferă de polietilenă prin faptul că toți atomii de hidrogen din jurul lanțului principal (... -C-C-C- ...) sunt înlocuiți cu fluor.
Fluoroplast-4 este preparat prin polimerizarea tetrafluoretilenului, un gaz incolor, netoxic.
Polimerizarea tetrafluoretilenului a fost descoperită accidental. În 1938, într-unul din laboratoarele străine, alimentarea cu gaz din balon a încetat brusc. Când balonul a fost deschis, sa dovedit că a fost umplut cu o pulbere albă necunoscută, care sa dovedit a fi politetrafluoroetilenă. Studiul noului polimer a arătat rezistența chimică remarcabilă și proprietățile sale electrice de izolație ridicate. Acum, multe componente importante ale aeronavelor, mașinilor, mașinilor-unelte sunt presate din acest polimer.
Utilizate pe scară largă și alți polimeri, care includ fluor. Acesta este politrifluorochlorotilena (fluoroplast-3), poli-fluorură, fluorură de poliviniliden. Dacă, la început, polimerii care conțin fluor sunt înlocuiți doar cu alte materiale plastice și cu metale neferoase, acum ele au devenit ele însele materiale de neînlocuit.
Cele mai valoroase proprietăți ale materialelor plastice care conțin fluor sunt stabilitatea lor chimică și termică, greutatea specifică scăzută, permeabilitatea scăzută la umezeală, caracteristicile excelente de izolare electrică și absența fragilității chiar și la temperaturi foarte scăzute. Aceste proprietăți au condus la utilizarea pe scară largă a fluoroplastelor în industria chimică, aviatică, electrică, nucleară, refrigerare, alimentară și farmaceutică, precum și în medicină.
Materialele foarte promițătoare sunt și cauciucurile care conțin fluor. Mai multe țări au creat deja câteva tipuri de materiale asemănătoare cauciucului, ale căror molecule includ fluor. Este adevărat că nici unul dintre ele, ci agregatul proprietăților, se ridică deasupra restului de cauciucuri în același mod ca și fluoroplastia-4 față de materialele plastice convenționale, dar au multe calități valoroase. În special, acestea nu sunt distruse prin arderea acidului azotic și nu pierd elasticitatea pe un interval mare de temperatură.
Practic, ei caută și asta.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: