El fluor és un element químic (símbol F, nombre atòmic 9), un no metall que pertany al grup dels halògens. És la substància més activa i electronegativa. A temperatura i pressió normals, la molècula de fluor és un gas verinós de color groc pàl·lid amb la fórmula F2. Com altres halogenurs, el fluor molecular és molt perillós i provoca cremades químiques greus en contacte amb la pell.
Utilitzar
El fluor i els seus compostos s'utilitzen àmpliament, fins i tot per a la producció de productes farmacèutics, agroquímics, combustibles i lubricants i tèxtils. L'àcid fluorhídric s'utilitza per gravar el vidre, mentre que el plasma de fluor s'utilitza per produir semiconductors i altres materials. Les baixes concentracions d'ions F a la pasta de dents i l'aigua potable poden ajudar a prevenir la càries dental, mentre que es troben concentracions més altes en alguns insecticides. Molts anestèsics generals són derivats d'hidrofluorocarburs. L'isòtop 18F és una font de positrons per a l'obtenció de medicamentsLa tomografia d'emissió de positrons i l'hexafluorur d'urani s'utilitzen per separar isòtops d'urani i produir urani enriquit per a les centrals nuclears.
Historial de descobriments
Els minerals que contenen compostos de fluor es coneixien molts anys abans de l'aïllament d'aquest element químic. Per exemple, el mineral fluor (o fluorita), que consisteix en fluorur de calci, va ser descrit el 1530 per George Agricola. Va notar que es podria utilitzar com a flux, una substància que ajuda a reduir el punt de fusió d'un metall o mineral i ajuda a purificar el metall desitjat. Per tant, el fluor va rebre el seu nom llatí de la paraula fluere ("fluir").
L'any 1670, el bufador de vidre Heinrich Schwanhard va descobrir que el vidre estava gravat per l'acció del fluorur de calci (espat fluor) tractat amb àcid. Carl Scheele i molts investigadors posteriors, com Humphry Davy, Joseph-Louis Gay-Lussac, Antoine Lavoisier i Louis Thénard, van experimentar amb àcid fluorhídric (HF), que es va obtenir fàcilment tractant CaF amb àcid sulfúric concentrat.
Al final, va quedar clar que HF contenia un element desconegut anteriorment. Tanmateix, a causa de la seva excessiva reactivitat, aquesta substància no es va poder aïllar durant molts anys. No només és difícil separar-se dels compostos, sinó que reacciona immediatament amb els seus altres components. L'aïllament del fluor elemental de l'àcid fluorhídric és extremadament perillós i els primers intents van encegar i matar a diversos científics. Aquestes persones es van conèixer com els "màrtirs".fluor.”
Descobriment i producció
Finalment, el 1886, el químic francès Henri Moissan va aconseguir aïllar el fluor per electròlisi d'una barreja de fluorurs de potassi fos i àcid fluorhídric. Per això va ser guardonat el 1906 amb el Premi Nobel de Química. El seu enfocament electrolític es continua utilitzant avui en dia per a la producció industrial d'aquest element químic.
La primera producció a gran escala de fluor va començar durant la Segona Guerra Mundial. Va ser necessari per a una de les etapes de la creació d'una bomba atòmica com a part del Projecte Manhattan. El fluor es va utilitzar per produir hexafluorur d'urani (UF6), que al seu torn es va utilitzar per separar els dos isòtops 235U il'un de l' altre. 238U. Avui dia, es necessita UF6 gasós per produir urani enriquit per a l'energia nuclear.
Les propietats més importants del fluor
A la taula periòdica, l'element es troba a la part superior del grup 17 (anteriorment grup 7A), que s'anomena halogen. Altres halògens inclouen clor, brom, iode i àstat. A més, F es troba en el segon període entre l'oxigen i el neó.
El fluor pur és un gas corrosiu (fórmula química F2) amb una característica olor picant que es troba a una concentració de 20 nl per litre de volum. Com el més reactiu i electronegatiu de tots els elements, forma fàcilment compostos amb la majoria d'ells. El fluor és massa reactiu per existir en forma elemental i en téafinitat amb la majoria de materials, inclòs el silici, que no es pot preparar ni emmagatzemar en recipients de vidre. A l'aire humit, reacciona amb l'aigua per formar l'àcid fluorhídric igualment perillós.
El fluor, que interactua amb l'hidrogen, explota fins i tot a baixes temperatures i a la foscor. Reacciona violentament amb l'aigua per formar àcid fluorhídric i oxigen gasós. Diversos materials, inclosos metalls i vidres finament dispersos, cremen amb una flama brillant en un raig de fluor gasós. A més, aquest element químic forma compostos amb els gasos nobles criptó, xenó i radó. Tanmateix, no reacciona directament amb el nitrogen i l'oxigen.
Malgrat l'activitat extrema del fluor, ara s'han disposat de mètodes per a la seva manipulació i transport segurs. L'element es pot emmagatzemar en recipients d'acer o monel (aliatge ric en níquel), ja que es formen fluorurs a la superfície d'aquests materials, que impedeixen una reacció posterior.
Els fluorurs són substàncies en què el fluor està present com un ió carregat negativament (F-) en combinació amb alguns elements carregats positivament. Els compostos de fluor amb metalls es troben entre les sals més estables. Quan es dissolen en aigua, es divideixen en ions. Altres formes de fluor són complexos, per exemple, [FeF4]- i H2F+.
Isòtops
Hi ha molts isòtops d'aquest halògen, que van des de 14F fins a 31F. Però la composició isotòpica del fluor inclou només un d'ells,19F, que conté 10 neutrons, ja que és l'únic que és estable. L'isòtop radioactiu 18F és una font valuosa de positrons.
Impacte biològic
El fluor del cos es troba principalment als ossos i les dents en forma d'ions. La fluoració de l'aigua potable a una concentració de menys d'una part per milió redueix significativament la incidència de càries, segons el National Research Council de l'Acadèmia Nacional de Ciències dels Estats Units. D' altra banda, l'acumulació excessiva de fluor pot provocar fluorosi, que es manifesta en les dents taques. Aquest efecte s'observa generalment en zones on el contingut d'aquest element químic a l'aigua potable supera una concentració de 10 ppm.
Les sals elementals de fluor i fluor són tòxiques i s'han de manipular amb molta cura. S'ha d'evitar amb cura el contacte amb la pell o els ulls. La reacció amb la pell produeix àcid fluorhídric, que penetra ràpidament als teixits i reacciona amb el calci dels ossos, danyant-los permanentment.
Flúor ambiental
La producció mundial anual del mineral fluorita és d'uns 4 milions de tones i la capacitat total dels jaciments explorats és de 120 milions de tones. Les principals àrees mineres d'aquest mineral són Mèxic, la Xina i l'Europa occidental.
El fluor es troba de manera natural a l'escorça terrestre, on es pot trobar a les roques, el carbó i l'argila. Els fluorurs s'alliberen a l'aire per l'erosió del vent dels sòls. El fluor és el tretzè element químic més abundant de l'escorça terrestre: el seu contingutequival a 950 ppm. En sòls, la seva concentració mitjana és d'unes 330 ppm. El fluorur d'hidrogen es pot alliberar a l'aire com a resultat dels processos de combustió industrial. Els fluorurs que hi ha a l'aire acaben caient a terra o a l'aigua. Quan el fluor s'uneix amb partícules molt petites, pot romandre a l'aire durant llargs períodes de temps.
A l'atmosfera, 0,6 mil milions de parts d'aquest element químic està present en forma de boira salina i compostos orgànics de clor. A les zones urbanes, la concentració arriba a les 50 parts per mil milions.
Connexions
El flúor és un element químic que forma una àmplia gamma de compostos orgànics i inorgànics. Els químics poden substituir-hi els àtoms d'hidrogen, creant així moltes substàncies noves. L'halogen altament reactiu forma compostos amb gasos nobles. El 1962, Neil Bartlett va sintetitzar l'hexafluoroplatinat de xenó (XePtF6). També s'han obtingut fluorurs de criptó i radó. Un altre compost és el fluorhidrur d'argó, que només és estable a temperatures extremadament baixes.
Aplicacions industrials
En el seu estat atòmic i molecular, el fluor s'utilitza per gravar amb plasma en la producció de semiconductors, pantalles de pantalla plana i sistemes microelectromecànics. L'àcid fluorhídric s'utilitza per gravar el vidre de làmpades i altres productes.
Juntament amb alguns dels seus compostos, el fluor és un component important en la producció de productes farmacèutics, agroquímics, combustibles i lubricantsmaterials i tèxtils. L'element químic és necessari per produir alcans halogenats (halons), que, al seu torn, eren molt utilitzats en sistemes de climatització i refrigeració. Més tard, aquest ús de clorofluorocarburs es va prohibir perquè contribueixen a la destrucció de la capa d'ozó a l'atmosfera superior.
L'hexafluorur de sofre és un gas extremadament inert i no tòxic que es classifica com a gas d'efecte hivernacle. Sense fluor, la producció de plàstics de baixa fricció com el tefló no és possible. Molts anestèsics (per exemple, sevoflurà, desflurà i isoflurà) són derivats de CFC. L'hexafluoroaluminat de sodi (criolita) s'utilitza en l'electròlisi d'alumini.
Els compostos de fluor, inclòs el NaF, s'utilitzen en pastes de dents per prevenir les càries. Aquestes substàncies s'afegeixen als subministraments d'aigua municipals per proporcionar la fluoració de l'aigua, però la pràctica es considera controvertida per l'impacte en la salut humana. A concentracions més altes, el NaF s'utilitza com a insecticida, especialment per al control de paneroles.
En el passat, els fluorurs s'utilitzaven per reduir el punt de fusió de metalls i minerals i augmentar-ne la fluïdesa. El fluor és un component important en la producció d'hexafluorur d'urani, que s'utilitza per separar els seus isòtops. 18F, un isòtop radioactiu amb una vida mitjana de 110 minuts, emet positrons i s'utilitza sovint en la tomografia mèdica per emissió de positrons.
Propietats físiques del fluor
Característiques bàsiqueselement químic de la següent manera:
- Massa atòmica 18,9984032 g/mol.
- Configuració electrònica 1s22s22p5.
- Estat d'oxidació -1.
- Densitat 1,7 g/L.
- Punt de fusió 53,53 K.
- Punt d'ebullició 85,03 K.
- Capacitat calorífica 31,34 J/(K mol).
