Fluor

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
9 oxigénfluorneon
-

F

Cl
Általános
Név, vegyjel, rendszám fluor, F, 9
Elemi sorozat halogének
Csoport, periódus, mező 17, 2, p
Megjelenés cseppfolyós fluor
Liquid fluorine.jpg
Megjelenés gáz: nagyon világos sárga;
folyadék: világos sárga;
szilárd: alfa fázis átlátszatlan, béta fázis átlátszó
Atomtömeg 18,998403163(6) g/mol[1]
Elektronszerkezet [He] 2s2 2p5
Elektronok héjanként 2, 7
Electron shell 009 Fluorine - no label.svg
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot gáz
Sűrűség (0 °C, 101,325 kPa)
1,696 g/l
Olvadáspont 53,48 K
(-219,67 °C, -363,41 °F)
Forráspont 85,03 K
(-188,11 °C, -306,60 °F)
Olvadáshő\Delta_{fus}{H}^\ominus (F2) 0,510 kJ/mol
Párolgáshő \Delta_{vap}{H}^\ominus (F2) 6,51 kJ/mol
Moláris hőkapacitás (25 °C) (F2)
31,304 J/(mol·K)
Gőznyomás
P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
T/K 38 44 50 58 69 85
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet lap-középpontos monoklin
(alacsony hőmérsékleten)
Oxidációs szám −1 (oxidálja az oxigént)
Elektronegativitás 3,98 (Pauling-skála)
Ionizációs energia 1.: 1681,0 kJ/mol
2.: 3374,2 kJ/mol
3.: 6050,4 kJ/mol
Atomsugár 50 pm
Atomsugár (számított) 42 pm
Kovalens sugár 64 pm
Van der Waals-sugár 135 pm
Egyebek
Mágnesség diamágneses [2] (−1,2×10−4)
Hőmérséklet-vezetési tényező (300 K) 25,91 mW/(m·K)
CAS-szám 7782-41-4
Fontosabb izotópok
Fő cikk: A fluor izotópjai
Izotóp t.e. felezési idő B.m. B.e. (MeV) B.t.
18F nyomokban 109,77 perc β+
(96,9%)
0,634 18O
ε
(3,1%)
1,656 18O
19F 100% F stabil 10 neutronnal
Hivatkozások
Kalcium-fluorid kristályok (CaF2)

A fluor (régies magyar nevén folyany) a halogének csoportjába tartozó kémiai elem, vegyjele: F, rendszáma: 9. A fluor kétatomos molekulaként fordul elő elemi állapotban (F2); ez a legreaktívabb és legelektronegatívabb az összes elem közül.

Jellemzői[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az elemi fluor erősen maró, halványsárga színű gáz. Erős oxidálószer, könnyen reagál a legtöbb elemmel, még a nemesgázokkal is. A hidrogénnel hidegen, sötétben is robbanásszerűen egyesül. A nedves levegőben lévő vízzel is; a vízgőz fluor áramban fényes lánggal ég, és a veszélyes hidrogén-fluorid (más néven folysav) (HF) keletkezik. Nagy reaktivitása miatt a természetben csak vegyületekben fordul elő. Megtámadja a szilícium-dioxidot is, ezért nem lehet üvegedényben előállítani és tárolni, csak speciális védőréteggel (fluorozott szénhidrogénnel) ellátott kvarcpalackban. Egyes fémeket (réz, nikkel) nem támadja meg a száraz, hideg fluorgáz, mert a felületen ellenálló fluoridréteg keletkezik. Melegítés hatására vegyül a legtöbb fémmel, még az arany és a platina sem tud ellenállni neki.

A fluor felfedezése[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A fluor egyik vegyületét, a fluoritot mint ércek és a salak olvadáspontjának csökkentésére használt adalékot 1530-ban Georgius Agricola említi meg. Innen ered a fluorit mint folypát elnevezése. 1670-ben Schwanhard feljegyzi, hogy az üvegedény, amelyben fluorit volt tárolva, sav jelenlétében bemaródott. Karl Scheele és később sok más kutató - köztük Humphry Davy, Gay-Lussac, Antoine Lavoisier - kísérleteztek a hidrogén-fluoriddal, amit könnyen állítottak elő folypátból és tömény kénsavból. Rájöttek, hogy a hidrogén-fluorid egy ismeretlen elemet tartalmaz, ennek ellenére a fluort mint kémiai elemet csak 1886-ban állította elő Henri Moissan. Ez azért volt olyan nehéz, mert azonnal reagál a jelenlevő anyagokkal. Az akkori kutatók nem ismerték fel a folysav veszélyességét, ezért sokan egészségükkel (vakság) vagy életükkel fizettek, és a „fluor mártírjaiként” tartják őket számon. 1906-ban Moissan munkájával kiérdemelte a kémiai Nobel-díjat. Nem tisztázott, hogy viszonylag rövid életéért (54 év) nem a fluorral való kísérletezések-e a felelősek.

A fluor előfordulása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A természetben csak vegyület formájában található. Fontosabb ásványai:

Előállítása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az egyetlen iparilag is alkalmazott módszer a kálium-fluorid (KF) száraz hidrogén-fluoridos (HF) oldatának elektrolízise. Az oldatban a fluor mint difluorid ion van jelen (KHF2). Az elektrolizáló cellák katódjaként az elektrolitot tartalmazó acélkádak szolgálnak, anódként pedig széntömböket alkalmaznak. A fluorgáz az anódon, a hidrogéngáz pedig a katódon fejlődik.[3] A fluor felfedezésének századik évfordulóján rendezett konferencián Karl Christe bemutatott egy vegyi eljárást (elektrolízis nélkül) a fluor előállítására, de ennek nincs ipari jelentősége. A reakció 150 °C-on megy végbe, és a száraz folysav a közeg.

\mathrm{2 \ K_2MnF_6 + 4 \ SbF_5 \Rightarrow 4 \ KSbF_6 + 2 \ MnF_3 + F_2}\,\!

Hatása az élővilágra[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az elemi fluor, a fluor-hidrogén és a vízben oldódó szervetlen fluoridok, nagyon mérgezőek és maró hatásúak. Ezért nagy elővigyázattal kell kezelni és kerülni, hogy a bőrre vagy a szembe kerüljenek. Mivel a fluor nagyon reaktív, és szerves anyaggal érintkezve abból hidrogént von el, és hidrogén-fluorid (HF) keletkezik, ez az első lépés a bőr roncsolásában. A HF, ellentétben más erős savakkal, a bőrfelületben egyre mélyebbre hatol, ez a második és veszélyesebb lépés a bőr roncsolásában. Ezt még fokozza az is, hogy az idegvégződések is károsodnak, és az első fázisokban az égés fájdalommentes. A hidrogén-fluorid reagálhat a csont kalciumjával, és idült csontkárosodást okoz. Ennél veszélyesebb a szervezetben lévő kalcium megkötése, ami szívritmuszavart okoz és szívmegállás következhet be. Ha a HF a bőrfelület 2,5%-át érinti (ez kb. 23 cm2), és nem mossák le azonnal bő vízzel, a sérült nyílt, nehezen gyógyuló sebeket szerez, ha még sikerül is túlélnie a balesetet.

A fluor felhasználása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Fluorra ipari mennyiségben szükség volt az atombomba kivitelezésénél, a második világháború idején. A természetes urán kis mennyiségben tartalmaz láncreakcióra képes 235U izotópot, és nagy mennyiségben 238U izotópot. Az izotópok szétválasztása elég nehéz művelet, mivel legtöbb tulajdonságuk megegyezik. Urán esetében urán-hexafluoridot (UF6) állítottak elő, amit felhevítve elpárologtattak, és ezt egy speciális rácson diffundáltatták át. Az 235U fluoridja gyorsabban diffundál, így „dúsított uránt” lehetett előállítani. Az újabb eljárás ugyancsak UF6-ot használ, de diffúzió helyett speciális centrifugálást alkalmaz (l. Iránban).
  • A félvezető ipar és az új nanotechnológia maratásra használja a fluorplazmát.
  • Egyes eljárások használják a hidrogén-fluoridot matt üveg előállítására (maratás).
  • Fluorozott polimereket használnak mint tapadásgátló bevonatokat: teflon.
  • A hűtőgépek még használják a freonokat hőszállító közegként. A freonok az ózon ellenségei, ezért mind kevésbé alkalmazzák. A freon negatív hatásáért nem a fluor a felelős, hanem a klór.
  • Ugyancsak elterjedten alkalmazták a freont tűzoltó-berendezésekben, az 1970-80-as években.
  • Az egészségügyben a fluor jelen van egyes érzéstelenítőkben, antibiotikumokban, gombaölőszerekben, adalékként egyes fogkrémekben, mint fogszuvasodást - állítólag - gátló szer. (A világ fejlettebb részén sokan már évtizedek óta kétségbe vonják a fogzománcba való beépülésének hasznosságát, az atomlobbi mesterkedésének tartják az ivóvízbe való beoldását, ui. a természetes fluor-tartalmú vizek fogyasztóinak foga nemhogy fehér nem lesz, hanem egyenesen megfeketedik![4][5][6][7]
  • A nátrium-fluoridot mint rovarirtót és patkányirtót használják.
  • A hatvanas években kísérletek folytak a fluornak rakéta-üzemanyagként történő alkalmazására. Mérgező és maró hatása miatt a kutatások abbamaradtak.
  • Speciális fertőtlenítőszerként is használják

Kapcsolódó szócikkek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Jegyzetek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. Current Table of Standard Atomic Weights in Order of Atomic Number. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights – Commission II.I of the International Union of Pure and Applied Chemistry, 2013. (Hozzáférés: 2013. október 13.)
  2. (1999.) „On the magnetic susceptibility of fluorine”. Journal of Physical Chemistry A 103 (15), 2861–2866. o. DOI:10.1021/jp9844720.  
  3. http://www.essentialchemicalindustry.org/chemicals/fluorine.html
  4. http://fluoridealert.org/articles/wastenot414/ Fluorid, fogak és atombomba
  5. http://www.tenyek-tevhitek.hu/fluor-veszelyessege.htm A túl sok fluor káros a fogakra is!
  6. http://www.origo.hu/egeszseg/20130304-kelle-felni-a-fluortol.html Kell-e félni a fluortól?
  7. http://www.fluoridefreewater.ie/ Fluoride free water