Fluor

9 oxigén ← fluor → neon - ↑ F ↓ Cl [He] 2s2 2p5 9 F Periódusos rendszer
Általános
Név, vegyjel, rendszám	fluor, F, 9
Latin megnevezés	fluorum
Elemi sorozat	halogének
Csoport, periódus, mező	17, 2, p
Megjelenés	cseppfolyós fluor
Megjelenés	gáz: nagyon világos sárga; folyadék: világos sárga; szilárd: alfa fázis átlátszatlan, béta fázis átlátszó
Atomtömeg	18,998403163(6) g/mol
Elektronszerkezet	[He] 2s2 2p5
Elektronok héjanként	2, 7
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 (−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 természetes előfordulás felezési idő bomlás mód energia (MeV) termék 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 a halogének csoportjába tartozó kémiai elem, a vegyjele F és a rendszáma 9. A fluor két atomos molekulaként fordul elő elemi állapotban (F₂) és a legreaktívabb és a legelektronegatívabb az összes elem közül.

Jellemzői

Az elemi fluor egy erősen maró, halványsárga színű gáz. Erős oxidálószer és könnyen reagál a legtöbb elemmel, még a nemesgázokkal ([[kripton], xenon, és radon) is. A hidrogénnel hideg, sötétben is robbanásszerűen reagál. A nedves levegőben reagál a vízzel; vízgőz fluor áramban fényes lánggal ég, és a veszélyes hidrogén-fluorid vagy folysav (HF) keletkezik. Nagy reaktivitása miatt a természetben csak vegyületekben fordul elő. Megtámadja a szilicium-dioxidot és ezért nem lehet előállítani és tárolni üveg edényekben, hanem speciális védőréteggel (fluorocarbon) ellátott kvarc palackban tárolják. Egyes fémeket (réz, nikkel) nem támadja meg a száraz, hideg fluor gáz, mert a felületen keletkezik egy ellenálló fluorid réteg. Melegítés hatására a fluor reagál a legtöbb fémmel, még az arany és a platina sem tud ellenállni.

A fluor felfedezése

A fluor egyik vegyületét a fluoritot mint ércek és salak olvadáspontjának csökkentésére használt adalékot 1530-ban Georgius Agricola megemlíti. Innen ered a fluorit mint folypát elnevezése. 1670-ben Schwanhard feljegyzi hogy az üvegedény melyben fluorit volt tárolva, sav jelenlétében bemaratódott. 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 vegyi elemet csak 1886-ban állította elő Henri Moissan. Előállítása azért volt olyan nehéz, mert azonnal reagál a jelenlevő anyagokkal. Az akkori kutatók nem ismerték fel a folysav veszélyességét és ezért sokan egészségükkel (vakság) vagy életükkel fizettek, és mint a "fluor mártirjai" tartják számon. Moissan mukájával kiérdemelte 1906-ban a kémiai Nobel-díjat. Nem tisztázott hogy, rövid életért (54 év) nem a fluorral való kísérletezések a felelősek.

A fluor előfordulása

A természetben vegyület formájában található. Fontosabb ásványai:

• fluorit CaF₂ vagy folypát,
• kriolit Na₃AlF₆,
• fluorapatit Ca₅(PO₄)₃.F.

Előállítása

Az egyetlen előállítási módszer, amit iparilag is használnak, a kálium-fluorid (KF) száraz hidrogén-fluorid (HF) oldat elektrolízise. Az oldatban a fluor mint diflorid ion van jelen (KHF₂). Az elektrolízist réz vagy nikkel edényekben végzik, melyek egyben a katódot képezik és ahol keletkezik a fluor, és a grafit anodnál hidrogén fejlődik. A fluor felfedezésének századik évfordulóján rendezett konferencián Karl Christe bemutatott egy vegyi eljárást (elektrolízis nélkül) a fluor előálítására, de ennek nincs ipari jelentősége. A reakció 150 °C-on megy végbe és a száraz folysav a közeg.

$\mathrm {2K_{2}MnF_{6}+4SbF_{6}\Rightarrow 4KSbF_{6}+MnF_{2}+F_{2}} \,\!$

Hatása az élővilágra

Az elemi fluor, a fluor-hidrogén és a vízben oldódó szervetlen fluoridok, nagyon mérgezők és maró hatásúak. Ezért nagy elővigyázattal kell kezelni és kerülni, hogy a bőrre vagy a szembe kerüljenek. Mint említettük a fluor nagyon reaktív és szerves anyaggal érintkezvén, ebből hidrogént von el és hidrogén-fluorid (HF) keletkezik, ez az első lépés a bőr roncsolásában. A keletkezett HF, ellentétben más erős savakkal, a bőrfelületben egyre mélyebbre hatol, és 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 fájdalom mentes. A hidrogén-fluorid reagálhat a csont kálciumával és idült csontkárosodást okoz. Ennél veszélyesebb, a szervezetben lévő kálcium megkötése, ami szívritmus zavart okoz és szivstop követhet be. Ha a HF a bőrfelület 2,5%-át érinti (ez kb. 23 cm²) és nem mossák le azonnal bő vizzel, a sebesült nyílt, nehezen gyógyuló sebeket szerez, ha még sikerül is túlélni a balesetet.

A fluor felhasználása

• Fluorra, ipari mennyiségben szükség volt az atombomba kivitelezésénél a második világháború idején. A természetes urán kis mennyiségben tartalmaz ²³⁵U izotopot ami láncreakcióra képes, és nagy mennyiségben ²³⁸U izotópot. Izotópok külön választása elég nehéz művelet, mivel legtöbb tulajdonságuk megegyezik. Urán esetében uránium-hexafluoridot (UF₆) állítottak elő, amit felhevítve elpárologtattak és ezt egy speciális rácson diffundáltatták. Az ²³⁵U fluoridja gyosabban diffundál és így „dúsított uránt” lehetett előállítani. Az újabb eljárás ugyancsak UF₆ használ, de diffuzió helyett speciális centrifugálást használja.
• A félvezető ipar és az új nanotehnológia, használják a fluor plazmát, maratásra
• Egyes eljárások használják a hidrogén-fluoridot matt üveg előállítására (marja az üveget)
• Fuorozott polimereket hsználnak mint tapadásgátló bevonatokat: teflon
• A hűtőgépek még használják a freonokat mint hőszállító közeget. A freonok az ózon ellenségei és ezért mind kevésbé használják. A freon negatív hatásáért nem a fluor a felelős, hanem a klór.
• Az egészségügyben a fluor jelen van egyes érzéstelenitőkben, antibiotikumokban, gombaölőszerekben, adalékként egyes fogpasztákban mint fogszuvasodást gátló szer.
• Nagy adagban a nátrium-fluoridot mint rovarirtót használták.
• A hatvanas években kísérletek folytak a fluornak rakéta üzemanyagként történő alkalmazására. Mérgező és maró hatása miatt a kutatások abbamaradtak.