От водорода до …? - Таубе Петр Рейнгольдович - Страница 20

Разрушающий

Ни один из химических элементов не принес химикам столько трагических событий, как фтор. Погиб один из членов ирландской Академии наук Томас Нокс, потерял трудоспособность другой ученый той же Академии Георг Нокс, мученическую смерть принял известный химик из Нанси Джером Никлес. Поплатился жизнью брюссельский химик П. Лайет. Отравились фтором и пострадали Гей-Люссак, французский химик Тенар, английский химик Дэви и многие другие. И сейчас работа с фтором требует большой предосторожности и продуманных мер защиты. Резиновые перчатки и фартуки при действии фтора могут воспламеняться. При соприкосновении с кожей фтор вызывает сильные ожоги, вдыхание его приводит к тяжелому воспалению дыхательных путей и легких, могущему закончиться отеком легких и смертью. Для защиты дыхательных путей применяется кислородный прибор или специальные маски, соединенные фтороупорным шлангом с источником чистого воздуха. Малейшая неосторожность в работе с фтором — и у человека будут разрушены зубы, обезображены, испорчены ногти. Даже небольшие количества фтора и его соединений быстро вызывают разрушение зубной эмали. Постепенное и длительное или хроническое отравление фтором (что может происходить при повышенном содержании фтористых соединений в питьевой воде) ведет также к повышению хрупкости костей. При избытке фтора наблюдается выпадение соединений кальция в тканях и, в частности, в стенках сосудов, что делает их хрупкими и ломкими. Ломкость сосудов — опасное явление, связанное с тяжелыми и часто смертельными кровотечениями.

Но все-таки определенные количества фтора необходимы для нормальной жизнедеятельности человека и животных. Это было установлено после случайного обнаружения фтора в зубе ископаемого слона, найденного в окрестностях Рима. Находка побудила исследователей заняться изучением химического состава зубов животных и человека. Оказалось, что фтор является необходимой составной частью костей и зубов. В состав зубов входит до 0,02 % фтора, причем большая часть этого количества как раз входит в эмаль. Фтор, необходимый для построения зубной эмали и костей, поступает в организм с питьевой водой, где его содержится до 1 г на 5 т воды.

При содержании фтора в воде, превышающем 0,0005 %, развивается особое заболевание зубов — флюороз, проявляющееся в почернении зубной эмали и выпадении зубов. Флюороз обычно наблюдается в районах вулканизма и месторождений фтороапатитов (Япония, Северная Африка, некоторые местности в Америке и других странах). Если содержание фтора в питьевой воде недостаточно (менее 0,00005 %) его место в зубной эмали замещается ионами гидроксила. В результате устойчивость эмали резко снижается, наступает кариес (нарушение целости эмали и дентина), быстро ведущий к полному разрушению зубов.

Фтор оправдывает, как видим, свое греческое название «разрушающий», принятое русскими химиками («фторос» по-гречески — разрушающий).

Массовые опыты борьбы с порчей зубов путем добавления фтора к воде (1 : 1 000 000), проведенные в разных странах, показали очень ценные результаты. В результате добавки хлористого фтора в питьевую воду число случаев порчи зубов среди детей города Пуэрто-Рико уменьшилось на 65 %. Самая большая установка для фторизации воды сооружена в ГДР. Фторируют питьевую воду и для жителей заполярного Норильска.

Но избыток фтора действует на зубы еще разрушительнее, чем недостаток. Особенно это проявляется на суперфосфатных заводах, перерабатывающих сырье, содержащее небольшие примеси фтора. В результате образования фтористого водорода при обработке сырья серной кислотой, в процессе дыхания во рту рабочих образуется фтористоводородная кислота, которая разрушает зубы.

У химиков других стран фтор называют «флюор», (от латинского слова «флюо» — течь). Дело в том, что фтор содержится в минерале, который со времен средневековой металлургии применялся в качестве плавня (флюса), облегчающего сплавление пустой породы и текучесть образующегося шлака.

Процентное содержание фтора в земной коре, конечно в виде соединений, почти такое же, как азота, хрома, серы. Промышленное значение имеют только два минерала, содержащие фтор, — это плавиковый шпат и криолит. Криолит (от греческих слов: «криос» — холод и «литос» — камень) — холодный или ледяной камень — встречается в земной коре очень редко. Главное месторождение криолита находится в Гренландии. Как ни далека Гренландия, тем не менее всем государствам приходится посылать туда пароходы за криолитом. Без криолита нельзя выплавлять алюминий. А без алюминия невозможно в настоящее время развитие промышленности. Кроме алюминиевой промышленности, фтористые соединения требуются при выплавке металлического магния и бериллия.

Наше государство, не желая быть в зависимости от иностранных капиталистов, уже много лет готовит криолит химическим путем. «Искусственный» криолит не только не уступает естественному, но по ряду свойств превосходит его.

В чудесной книге академика Александра Евгеньевича Ферсмана в заключении раздела «Фтор — всесъедающий» сказано следующее: «Фтор, еще очень мало изученный химический элемент природы со своеобразными свойствами его сложных соединений, и трудно нам сейчас предугадать, как широко его будут применять в народном хозяйстве и какова его судьба в технике будущего».

За последние годы с помощью фтора получен ряд новых веществ с очень ценными свойствами: нестареющие смазочные материалы, активные инсектофунгисиды[12], светоустойчивые красители, эффективные катализаторы, незаменимые диэлектрики — вот начало длинного списка технических товаров, спрос на которые растет с каждым днем. Бытовой прибор — домашний холодильник имеет в качестве рабочей жидкости, охлаждающей внутренний объем, фтористое соединение. Это химическое вещество дифтордихлорметан в холодильной технике именуют «фреоном». Испаряясь в специальных трубках, расположенных в верхней части холодильного шкафа, фреон отнимает тепло из окружающего пространства.

Не менее ценными свойствами обладают новые пластмассы, в состав которых входит фтор. Некоторые из них выдерживают нагревание до 500 °C без потери свойств. Эти материалы идут на изоляцию проводов в электромоторах, работающих при высоких температурах.

Соединения, объединяемые общим названием фтороуглероды, вошли в словарь в конце пятого десятилетия нашего века. Этих веществ нет в природе. В полном смысле слова эти вещества — детище химии. Фтороуглероды не горят, не подвергаются коррозии, не гниют и не распадаются, не смачиваются маслами и водой. На них не действует азотная кислота и «царская водка». К ним даже не пристает … хлебное тесто. Формы для хлеба и макарон можно не смазывать жиром, а покрывать пленкой фтороуглерода. Одни из этих соединений — жидкости, другие — твердые вещества. Тефлоны или фторопласты с полным правом называют «органической платиной» за стойкость. Попробуем перечислить области применения фтороуглеродов: охлаждающие жидкости моторов, пропитка тканей, «вечные» смазочные масла, которые не нужно менять, фторкаучуки бессрочной службы, электрическая изоляция, добавки к ваннам для электролиза…

Рождена новая наука — химия фтороуглеродов, породившая и защиту от всеразрушающего фтора, материалы, содержащие тоже фтор — фторопласты.

Автор научно-фантастической повести «За великую трассу» Н. Гомолко приписал своим героям удивительную «прозорливость»: «применим фтор, сенатор, — говорит один из них, — еще никто не смог его использовать; он ядовит и вступает в реакцию почти со всеми известными элементами. А мы его усмирим, заставим работать на нас». Действительно, фтор очень ядовит, но возможность применения фтора и некоторых его соединений в качестве окислителей давно обсуждалась людьми, далекими от фантазии о будущем. Фирма «Норт Амэрикен» разработала проект ЖРД (жидкостный реактивный двигатель) на жидком водороде и жидком фторе. Жидкий фтор обеспечивает воспламенение почти любого материала, в том числе порошков металлов, а трифторид хлора воспламеняет стеклянную вату, известную своей огнестойкостью. Вода при смешении с трифторидом хлора взрывается. В отличие от фтора, сжижающегося лишь при температуре минус 188 °C, трифторид хлора представляет собой жидкость с температурой кипения +11 °C.