Készítette: Tóth Krisztián. Web: http://krissz.hu

Fluor

9
18.9984
-1
F
2p5
Fluor
Alapadatok
Név, vegyjel, rendszám fluor, F, 9
Elemi sorozat halogének
Csoport, periódus, mező 17, 2, p
Megjelenés halvány zöldes-sárga gáz
Atomtömeg 18,9984032(5) g/mol
Elektronszerkezet 1s2 2s2 2p5
Elektronok héjanként 2, 7
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot gáz
Sűrűség (0 °C, 101,325 kPa)
1,7 g/L
Olvadáspont 53,53 K
(-219,62 °C, -363,32 °F)
Forráspont 85,03 K
(-188,12 °C, -306,62 °F)
Olvadáshő (F2) 0,510 kJ/mol
Párolgáshő (F2) 6,62 kJ/mol
Moláris hőkapacitás (25 °C) (F2)
31,304 J/(mol·K)
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet köbös
Oxidációs állapotok −1
(erősen savas oxid)
Elektronegativitás 3,98 (Pauling-skála)
Ionizációs energia 1.: 1681,0 kJ/mol
Atomsugár 50 pm
Atomsugár (számított) 42 pm
Kovalens sugár 71 pm
Van der Waals-sugár 147 pm
Egyéb jellemzők
Mágnesség nem mágneses
Hővezetési tényező (300 K) 27,7 mW/(m·K)
CAS-szám 7782-41-4

A Fluor bővebb leírása

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.

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 mártírjaiként” 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.

A fluor előfordulása

A természetben vegyület formájában található. Fontosabb ásványai:

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

Előállítása

Az egyetlen iparilag is alkalmazott előállítási módszere a kálium-fluorid (KF) száraz hidrogén-fluoridos (HF) oldatának 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 anódnál hidrogén fejlődik. 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

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 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 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 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 gyorsabban diffundál és így „dúsított uránt” lehetett előállítani. Az újabb eljárás ugyancsak UF6 használ, de diffúzió 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.
  • A nátrium-fluoridot mint rovarirtót és patkányirtót használják.
  • A hatvanas években kísérletek folytak a fluornak rakétaüzemanyagként történő alkalmazására. Mérgező és maró hatása miatt a kutatások abbamaradtak.