Номер 11, страница 136 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

11. Подготовьте сообщение об истории открытия фтора.

Сообщение об истории открытия фтора

История открытия фтора — одного из самых активных химических элементов — является одной из наиболее драматичных страниц в истории химии. Попытки выделить его в свободном виде продолжались почти столетие и стоили здоровья, а иногда и жизни многим выдающимся учёным. Из-за своей чрезвычайной реактивности фтор получил прозвище «химический тигр».

Первые сведения о соединениях фтора относятся к XVI веку, когда немецкий учёный Георгий Агрикола описал минерал флюорит (плавиковый шпат, формула $CaF_2$), который использовался в металлургии для облегчения плавления руд (в качестве флюса). От латинского слова fluo («теку») и произошло название минерала, а впоследствии и самого элемента.

Научное изучение соединений фтора началось в 1771 году, когда шведский химик Карл Вильгельм Шееле, обрабатывая плавиковый шпат серной кислотой ($H_2SO_4$), получил плавиковую кислоту ($HF$). Он обнаружил её уникальное свойство — способность разъедать стекло, что указывало на присутствие в ней неизвестного и очень активного вещества. Однако Шееле, как и многие его современники, ошибочно полагал, что эта кислота является соединением некоего «флюорного радикала» с водой.

В 1810 году французский физик и химик Андре-Мари Ампер высказал гипотезу, что плавиковая кислота является соединением водорода с новым, неизвестным элементом, аналогичным хлору. Он предложил назвать этот элемент фтором (от греческого φθόρος — «разрушение», «гибель»), подчеркивая его агрессивность. Попытки выделить фтор, предпринятые знаменитым английским химиком Гемфри Дэви, не увенчались успехом. Проводя электролиз плавиковой кислоты, он не смог получить новый элемент, но получил тяжёлое отравление её парами. Тем не менее, его эксперименты подтвердили правоту гипотезы Ампера.

В последующие десятилетия многие химики пытались выделить свободный фтор. Эти попытки часто заканчивались трагически. Ирландские учёные братья Томас и Джордж Нокс, бельгийцы Поль Луйе и Жером Никлес получили серьёзные отравления, которые привели к их преждевременной смерти. Французский химик Эдмон Фреми был очень близок к успеху. Он сумел получить безводный фтороводород ($HF$) и при его электролизе наблюдал выделение газа на аноде, который, однако, тут же вступал в реакцию с материалом электрода. Собрать газ ему не удалось.

Задача была решена учеником Фреми, французским химиком Анри Муассаном. 26 июня 1886 года он осуществил успешный эксперимент. Муассан учёл ошибки предшественников и понял, что для успеха необходимы три условия:

• Использование электролита, который хорошо проводит ток. Чистый безводный $HF$ является диэлектриком. Муассан использовал раствор дигидрофторида калия ($KHF_2$, фактически расплав $KF$ в $HF$) в безводном фтороводороде.
• Применение аппаратуры из материалов, устойчивых к действию фтора. Он использовал U-образную трубку из платины с электродами из более стойкого платино-иридиевого сплава.
• Проведение электролиза при низкой температуре (около $-50$ °C), чтобы снизить реакционную способность выделяющегося фтора и уменьшить летучесть фтороводорода.

При пропускании электрического тока через охлаждённый электролит на катоде выделялся водород ($H_2$), а на аноде — светло-жёлтый газ с резким запахом. Это и был долгожданный свободный фтор ($F_2$). Муассан продемонстрировал его исключительную химическую активность: газ вызывал самовоспламенение кремния, бора и даже древесного угля. За открытие фтора и внедрение в лабораторную и промышленную практику электрической печи Анри Муассан в 1906 году был удостоен Нобелевской премии по химии.

Ответ: Свободный фтор был впервые получен 26 июня 1886 года французским химиком Анри Муассаном путём электролиза раствора дигидрофторида калия ($KHF_2$) в безводном фтороводороде при низкой температуре. Это открытие стало возможным благодаря трудам многих учёных на протяжении почти ста лет, которые установили природу соединений фтора и столкнулись с чрезвычайной сложностью и опасностью его выделения из-за его высочайшей химической активности.