ФРЕОН виходять при заміні атомів водню в молекулах простих органічних сполук на фтор або фтор і хлор. Найпростіший вуглеводень - метан СН4. Якщо всі атоми водню в метані замінити на фтор, то утворюється тетрафторметан CF4 (фреон-14), а якщо фтором заміщається тільки два атома водню, а два інші - хлором, то вийде діфтордіхлорметан CF2Cl2 (фреон-12).
У домашніх холодильниках зазвичай працює фреон-12. Це безбарвний, нерозчинний у воді і негорючий газ із запахом, схожим на запах ефіру. Фреони 11 і 12 працюють також в установках для кондиціонування повітря. У «шкалою шкідливості», складеної для всіх застосовуваних хладоагентов, фреони займають останні місця. Вони навіть безпечніше «сухого льоду» - твердої двоокису вуглецю.
Фреони виключно стійкі, хімічно інертні. Тут, як і в разі фторопластов, ми стикаємося з тим же дивним явищем: за допомогою найбільш активного елементу - фтору - вдається отримати хімічно дуже пасивні речовини. Особливо стійкі вони до дії окислювачів, і це не дивно - адже їх атоми вуглецю знаходяться в вищого ступеня окислення. Тому фторуглероди (і, зокрема, фреони) не горять навіть в атмосфері чистого кисню. При сильному нагріванні відбувається деструкція - розпад молекул, але не окислення їх. Ці властивості дозволяють застосовувати фреони ще в ряді випадків: їх використовують як пламегасители, інертні розчинники, проміжні продукти для отримання пластмас і мастильних матеріалів.
Зараз відомі тисячі фторорганічних сполук різних типів. Багато з них застосовуються в найважливіших галузях сучасної техніки.
У фреонах фтор працює на «індустрію холоду», але з його допомогою можна отримувати і дуже високі температури. Порівняйте це цифри: температура кислородо-водневого полум'я 2800 ° С, киснево-ацетиленового 3500 ° С, при горінні водню у фторі розвивається температура 3700 ° С. Ця реакція вже знайшла практичне застосування в фтористо-водневих пальниках для різання металу. Крім того, відомі пальники, що працюють на фторхлорідах (сполуки фтору з хлором), а також на суміші трехфтористого азоту і водню. Остання суміш особливо зручна, так як трехфторістий азот не викликає корозії апаратури. Природно, у всіх цих реакціях фтор та його сполуки відіграють роль окислювача. Можна використовувати їх і як окислювач в рідинних реактивних двигунах. На користь реакції за участю фтору та його сполук говорить багато. Розвивається більш висока температура - значить, і тиск в камері згоряння буде більше, зросте тяга реактивного двигуна. Твердих продуктів горіння в результаті таких реакцій не утворюється - значить, небезпека забивання сопел і розриву двигуна в цьому випадку також не загрожує.
Але у фтору, як складової частини ракетного палива, є ряд великих недоліків. Він дуже токсичний, корозійно-активний і має дуже низьку температуру кипіння. Зберегти його у вигляді рідини важче, ніж інші гази. Тому більш прийнятні тут сполуки фтору з киснем і галогенами.
Деякі з цих сполук за своїми окислювальним властивостям не поступаються рідкому фтору, але мають величезну перевагу: в звичайних умовах це або рідини, або ж легко зріджується гази. Серед фторгалоідних з'єднань найбільш зручні для використання в ракетному паливі трифторид хлору і пентафторид брому. Відомо, наприклад, що ще в 1956 р в США трехфторістий хлор розглядався як можливий окислювач реактивного палива. Висока хімічна активність ускладнює застосування подібних речовин. Однак ці труднощі не абсолютні і переборні.
Подальший розвиток хімії корозійних процесів, отримання більш корозієстійких матеріалів, успіхи в синтезі нових окислювачів на основі фтору, ймовірно, дозволять здійснити багато задумів ракетобудівників, пов'язані з використанням елемента № 9 і його сполук. Але ми не будемо займатися передбаченнями. Сучасна техніка розвивається стрімко. Бути може, через кілька років з'являться якісь принципово нові типи двигунів, а ЖРД відійдуть в область історії ... У будь-якому випадку безперечно, що фтор батька не сказав свого останнього слова в освоєнні космічного простору.
ЯК ВИГЛЯДАЄ ФТОР? У звичайних умовах фтор - блідо-жовтий газ, при температурі -188 ° С - рідина канарково-жовтого кольору, при -228 ° С фтор замерзає і перетворюється в світло-жовті крветадли. Якщо температуру знизити до -252 ° С, ці крісстали знебарвиться.
ЯК ПАХНЕ ФТОР? Запахи хлору, брому та йоду, як відомо, важко віднести до розряду приємних. В цьому відношенні фтор мало відрізняється від своїх побратимів - галогенів. Його запах - різкий і дратівливий - нагадує одночасно запахи хлору і озону. Однієї мільйонної частки фтору в повітрі досить, щоб людської ніс вловив його присутність.
В ДОЛИНІ ТИСЯЧІ ДИМОВ. Гази вулканічного походження іноді містять фтористий водень. Найбільш відомий природне джерело таких газів - фумароли Долини Тисячі Димов (Аляска). Щорічно з вулканічним димом в атмосферу несеться близько 200 тис. Т фтористого водню.
ФТОР І АТОМНА ЕНЕРГІЯ. Роль фтору та його сполук у виробництві ядерного пального виняткова. Можна сміливо стверджувати, що якби не було фтору, в світі до сих пір не було б жодної атомної електростанції, а загальне число дослідних реакторів неважко було б порахувати на пальцях.
Загальновідомо, що ядерним пальним може служити не всякий уран. а лише деякі його ізотопи, в першу чергу 235U.
Нелегко розділяти ізотопи, що відрізняються один від іншого тільки числом нейтронів в ядрі, причому чим важче елемент, тим менше відчувається різниця у вазі. Поділ ізотопів урану ускладнюється ще й тим, що майже всі сучасні методи поділу розраховані на газоподібні речовини або летючі рідини.
Уран кипить при температурі близько 3500 ° С, З яких матеріалів довелося б виготовити колони, центрифуги, діафрагми
для розділення ізотопів, якби довелося працювати з парами урапа. Виключно летюча з'єднання урану - його гексафторид UFe. Він закипає при 56,2 ° С. Тому поділяють не металевий уран. а гексафторид урану-235 і урану-238. За хімічними властивостями ці речовини, природно, не відрізняються один від одного. Процес поділу їх йде на стрімко обертових центрифугах.
Розігнані відцентровою силою молекули гексафториду урану проходять через дрібнопористі перегородки: «легкі» молекули, що містять 236U, проходять крізь них трохи швидше «важких».
Після поділу гексафторид урану перетворюють в тетра-фторйд UF4, а потім і в металевий уран.
Гексафторид урану отримують в результаті реакції взаємодії урану з елементним фтором, але ця реакція важко керована. Більш зручно обробляти уран сполуками фтору з іншими галогенами, наприклад CIF3, BrF і BrFe. Отримання тетрафторида урану UF4 пов'язано з використанням фтористого водню. Відомо, що в середині 60-х років в США на виробництво урану витрачалося майже 10% всього фтористого водню - близько 20 тис. Т.
Процеси виробництва таких важливих для ядерної техніки матеріалів, як торій. берилій і цирконій. також включають в себе фази отримання фтористих з'єднань цих елементів.
ПЛАСТМАСОВА ПЛАТИНА. Лев, який пожирає царя. Цей символ означав у алхіміків процес розчинення золота в царській горілці - суміші азотної і соляної кислот. Всі дорогоцінні метали хімічно дуже стійкі. Золото не розчиняється ні в кислотах (крім селеновой і селенистой), ні в лугах. І тільки царська горілка «пожирає» і золото. і навіть платину.
В кінці 30-х років в арсеналі хіміків з'явилося речовина, проти якого безсилий навіть «лев». Не по зубах царській горілці виявилася пластмаса - фторопласт-4, відома також під назвою тефлон. Молекули тефлону відрізняються від поліетиленових тим, що всі атоми водню, що оточують головний ланцюг (... -С-С-С- ...), замінені фтором.
Фторопласт-4 отримують полімеризацією тетрафторетилену - безбарвного неотруйного газу.
Полімеризація тетрафторетилену була відкрита випадково. У 1938 р в одній із зарубіжних лабораторій раптово припинилася подача цього газу з балона. Коли балон розкрили, з'ясувалося, що він заповнений невідомим білим порошком, які опинилися політетрафторетіленом. Дослідження нового полімеру показало його дивовижну хімічну стійкість і високі електроізоляційні властивості. Зараз з цього полімеру пресують багато найважливіші деталі літаків, машин, верстатів.
Широко використовуються і інші полімери, до складу яких входить фтор. Це політріфторхлоретілен (фторопласт-3), полі-віділфторід, полівініліденфторид. Якщо спочатку полімери, що містять фтор, були лише замінниками інших пластмас і кольорових металів, то зараз вони самі стали незамінними матеріалами.
Найцінніші властивості фторовмісних пластмас - їх хімічна і термічна стійкість, невелику питому вагу, низька влагопроницаемость, відмінні електроізоляційні характеристики, відсутність крихкості навіть при дуже низьких температурах. Ці властивості зумовили широке застосування фторопластов в хімічній, авіаційній, електротехнічній, атомної, холодильної, харчової та фармацевтичної промисловості, а також в медицині.
Дуже перспективними матеріалами вважаються і фторсодер-жащие каучуки. У різних країнах вже створено кілька типів каучуноподобних матеріалів, в молекули яких входить фтор. Правда, жоден з них але сукупності властивостей не піднімається над іншими каучуками в такій же мірі, як фторопласт-4 над звичайними пластмасами, але цінних якостей у них чимало. Зокрема, вони не руйнуються паруючої азотною кислотою і не втрачають еластичності в великому інтервалі температур.
В основному з цим також шукають.