1. Общая характеристика.

Радиус нейтрального атома фтора 0,064 нм, радиус иона F- 0,115 (2), 0,116 (3), 0,117 (4) и 0,119 (6) нм (в скобках указано значение координационного числа. Энергии последовательной ионизации нейтрального атома фтора равны, соответственно, 17,422, 34,987, 62,66, 87,2 и 114,2 эВ. Сродство к электрону 3,448 эВ (самое большое среди атомов всех элементов. По шкале Полинга электроотрицательность фтора 4 (самое высокое значение среди всех элементов. Фтор - самый активный неметалл.
2. Свойства.

При обычных условиях фтор - газ (плотность 1,693 кг/м3) с резким запахом. Температура кипения -188,14°C, температура плавления -219,62°C. В твердом состоянии образует две модификации: a-форму, существующую от температуры плавления до -227,60°C, и b-форму, устойчивую при температурах, более низких, чем -227,60°C.
Как и другие галогены, фтор существует в виде двухатомных молекул F2. Межъядерное расстояние в молекуле 0,14165 нм. Молекулу F2 характеризует аномально низкая энергия диссоциации на атомы (158 кДж/моль, что, в частности, обусловливает высокую реакционную способность фтора.
Химическая активность фтора чрезвычайно велика. Из всех элементов со фтором не образуют фторидов только три легких инертных газа - гелий, неон и аргон. Во всех соединениях фтор проявляет только одну степень окисления -1.
Со многими простыми и сложными веществами фтор реагирует напрямую. Так, при контакте с водой фтор реагирует с ней (часто говорят, что «вода горит во фторе»):
2F2 + 2H2O = 4HF + O2.
Фтор реагирует со взрывом при простом контакте с водородом (H):
H2 + F2 = 2HF.
При этом образуется газ фтороводород HF, неограниченно растворимый в воде с образованием сравнительно слабой плавиковой кислоты.
Фтор вступает во взаимодействие с большинством неметаллов. Так, при реакции фтора с графитом образуются соединения общей формулы CFx, при реакции фтора с кремнием (Si) - фторид SiF4, с бором - трифторид BF3. При взаимодействии фтора с серой (S) образуются соединения SF6 и SF4 и т. д.
Известно большое число соединений фтора с другими галогенами, например, BrF3, IF7, ClF, ClF3 и другие, причем бром (Br) и иод (I) воспламеняются в атмосфере фтора при обычной температуре, а хлор (Cl) взаимодействует с фтором при нагревании до 200-250°С.
Не реагируют со фтором непосредственно, кроме указанных инертных газов, также азот (N), кислород (O), алмаз, углекислый и угарный газы.
Косвеным путем получен трифторид азота NF3 и фториды кислорода О2F2 и OF2, в которых кислород имеет необычные степени окисления +1 и +2.
При взаимодействии фтора с углеводородами происходит их деструкция, сопровожщаяся получением фторуглеводородов различного состава.
При небольшом нагревании (100-250°C) фтор реагирует с серебром (Ag), ванадием (V), рением (Re) и осмием (Os). С золотом (Au), титаном (Ti), ниобием (Nb), хромом (Cr) и некоторыми другими металлами реакция с участием фтора начинает протекать при температуре выше 300-350°C. С теми металлами, фториды которых нелетучи (алюминий (Al) железо (Fe), медь (Cu) и др. ), фтор с заметной скоростью реагирует при температуре выше 400-500°C.
Некоторые высшие фториды металлов, например, гексафторид урана UF6, получают действуя фтором или таким фторирующим агентом, как BrF3, на низшие галогениды, например:
UF4 + F2 = UF6
Следует отметить, что уже упоминавшейся плавиковой кислоте HF соответствуют не только средние фториды типа NaF или СаF2, но и кислые фториды - гидрофториды типа NaHF2 и КНF2.
Синтезировано также большое число различных фторорганических соединений, в том числе и знаменитый тефлон - материал, представляющий собой полимер тетрафторэтилена.
История открытия:
История открытия фтора связана с минералом флюоритом, или плавиковым шпатом. Состав этого минерала, как сейчас известно, отвечает формуле CaF2, и он представляет собой первое содержащее фтор вещество, которое начал использовать человек. В давние времена было отмечено, что если флюорит добавить при выплавке металла к руде, то температура плавления руды и шлаков понижается, что значительно облегчает проведение процесса (отсюда название минерала - от лат. fluo - теку.
В 1771 году обработкой флюорита серной кислотой шведский химик К. Шееле приготовил кислоту, которую он назвал «плавиковой». Французский ученый А. Лавуазье предположил, что в состав этой кислоты входит новый химический элемент, который он предложил назвать «флуорем» (Лавуазье считал, что плавиковая кислота - это соединение флуория с кислородом, ведь, по мнению Лавуазье, все кислоты должны содержать кислород. Однако выделить новый элемент он не смог.