Fluor

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.

Tartalomjegyzék

1 Jellemzői
2 A fluor felfedezése
3 A fluor előfordulása
4 Előállítása
5 Hatása az élővilágra
6 A fluor felhasználása
7 Lásd még

[szerkesztés] Jellemzői

Az elemi fluor erősen maró, halványsárga színű gáz. Erős oxidálószer, könnyen reagál a legtöbb elemmel, még a nemesgázokkal (kripton, xenon és radon) is. A hidrogénnel hidegen, sötétben is robbanásszerűen reagál. A nedves levegőben reagál a vízzel; a 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 szilícium-dioxidot, ezért nem lehet előállítani és tárolni üvegedényekben, hanem speciális védőréteggel (fluorozott szénhidrogénnel) ellátott kvarc palackban tárolják. Egyes fémeket (réz, nikkel) nem támadja meg a száraz, hideg fluor gáz, mert a felületen ellenálló fluorid réteg keletkezik. Melegítés hatására a fluor reagál a legtöbb fémmel, még az arany és a platina sem tud ellenállni.

[szerkesztés] 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 kémiai 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 a „fluor mártirjaiként” tartják őket számon. Moissan munkájával kiérdemelte 1906-ban a kémiai Nobel-díjat. Nem tisztázott, hogy rövid életért (54 év) nem a fluorral való kísérletezések-e a felelősek.

[szerkesztés] A fluor előfordulása

A természetben vegyület formájában található. Fontosabb ásványai:

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

[szerkesztés] Előállítása

Az egyetlen iparilag is alkalmazott előállítási módszere a kálium-fluorid (KF) száraz hidrogén-fluorid (HF) oldat elektrolízise. Az oldatban a fluor mint difluorid 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.

$\mathrm{2K_2MnF_6 + 4SbF_6 \Rightarrow 4KSbF_6 + MnF_2 + F_2}\,\!$

[szerkesztés] 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 kalciumával és idült csontkárosodást okoz. Ennél veszélyesebb, a szervezetben lévő kalcium megkötése, ami szívritmus zavart okoz és szívmegállás 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.

[szerkesztés] A fluor felhasználása

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 elválasztása elég nehéz művelet, mivel legtöbb tulajdonságuk megegyezik. Urán esetében urán-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 alkalmaz.
A félvezető ipar és az új nanotechnológia, használják a fluor plazmát, maratásra
Egyes eljárások használják a hidrogén-fluoridot matt üveg előállítására (marja az üveget)
Fluorozott polimereket használnak 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 érzéstelenítőkben, 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.