Fluor

És un gas a temperatura ambient, de color groc pàl·lid, format per molècules diatòmiques F₂. És el més electronegatiu i reactiu de tots els elements. En forma pura és altament perillós, causant greus cremades químiques en contacte amb la pell.

Taula de continguts

1 Característiques principals
2 Aplicacions
3 Història
4 Abundància i obtenció
5 Compostos
6 Paper biològic
7 Isòtops
8 Precaucions
9 Enllaços externs

[edita] Característiques principals

El fluor és un gas corrosiu de color groc pàl·lid, fortament oxidant. És l'element més electronegatiu i reactiu i forma compostos amb pràcticament tot la resta d'elements, incloent els gasos nobles xenó i radó. Fins i tot en absència de llum i a baixes temperatures, el fluor reacciona explosivament amb l'hidrogen. Sota un raig de fluor en estat gasós, el vidre, metalls, aigua i altres substàncies, cremen en una flama brillant. Sempre es troba en la natura combinat i té tal afinitat per altres elements, inclús el silici, que no es pot guardar en recipients de vidre, ja que reacciona amb ell malmetent el recipient.

En dissolució aquosa, el fluor es presenta normalment en forma de ió fluorur, F^-. Altres formes són fluorocomplexes com el [FeF₄]^-, o el H₂F⁺.

Els fluorurs són compostos en els que l'ió fluorur es combina amb algun ió carregat positivament.

El fluor és un element químic essencial per al ser humà.

[edita] Aplicacions

El politetrafluoroetilè (PTFE), també denominat tefló, s'obté a través de la polimerització de clorodifluorometà, el qual s'obté a partir de la fluoració del corresponent derivat halogenat amb fluorur d'hidrogen, HF.
També a partir de HF s'obtenen clorofluorocarburs (CFCs) (prohibits per la seva contribució en el forat de la capa d'ozó), hidroclorofluorocarburs (HCFCs) e hidrofluorocarburs (HFCs).
S'empra fluor en la síntesi de l'hexafluorur d'urani, UF₆, que s'empra en l'enriquiment en ²³⁵U, usat en apliacions d'energia nuclear.
El fluorur d'hidrogen s'empra en l'obtenció de criolita sintètica, Na₃AlF₆, la qual s'usa en el procés d'obtenció d'alumini.
Hi han distintes sals de fluor amb variades aplicacions. El fluorur de sodi, NaF, s'empra com a agent fluorant; el difluorur d'amoni, NH₄HF₂, s'empra en el tractament de superfícies, anoditzat de l'alumini, o en la indústria del vidre; el trifluorur de bor, BF₃, s'empra com a catalitzador; etc.
Alguns fluorurs s'afegeixen a la pasta de dents i a l'aigua potable per a la prevenció de la càries.
S'empra fluor monoatòmic en la fabricació de semiconductors.
L'hexafluorur de sofre, SF₆, és un gas dielèctric amb aplicacions electròniques. Aquest gas contribueix a l'efecte hivernacle i està inclòs en el Protocol de Kioto.

[edita] Història

Fluorita

El fluor (del llatí fluere, que significa "fluir") formant part del mineral fluorita, CaF₂, va ser descrit en 1529 per Georgius Agricola pel seu ús com fundent, empleat per a aconseguir la fusió de metalls o minerals. En 1670 Schwandhard va observar que s'aconseguia gravar el vidre, quan aquest era exposat a fluorita que havia sigut tractada amb àcid. Karl Scheele i molts investigadors posteriors, per exemple Humphry Davy, Gay-Lussac, Antoine Lavoisier o Louis Thenard, van realitzar experiments amb l'àcid fluorhídric (alguns d'aquests van acabar en tragèdia).

No es va aconseguir aïllar-lo fins a molts anys després, pel fet que quan se separava d'algun dels seus compostos, immediatament reaccionava amb altres substàncies. Finalment, en 1886, el químic francés Henri Moissan el va aconseguir aïllar.

La primera producció comercial de fluor va ser per a la bomba atòmica del Projecte Manhattan, en l'obtenció d'hexafluorur d'urani, UF₆, empleat per a la separació d'isòtops d'urani. Aquest procés es continua emprant per a apliacions d'energia nuclear.

[edita] Abundància i obtenció

El fluor és l'halogen més abundant en l'escorça terrestre, amb una concentració de 950 ppm. En l'aigua de mar està es troba en una proporció d'aproximadament 1,3 ppm. Els minerals més importants en els que està present són la fluorita, CaF₂, la fluorapatita, Ca₅(PO₄)₃F i la criolita, Na₃AlF₆.

El fluor s'obté mitjançant electròlisi d'una mescla de HF i KF. Es produeix l'oxidació dels fluorurs:

2F^- - 2e^- → F₂

En el càtode es descarrega hidrogen, per la qual cosa és necessari evitar que entrin en contacte aquests dos gasos perquè no hi hagi risc d'explosió.

[edita] Compostos

S'empren nombrosos compostos orgànics en els que s'han substituït formalment àtoms d'hidrogen per àtoms de fluor. Hi ha distintes formes d'obtenir-los, per exemple mitjançant reaccions de substitució d'altres halògens: CHCl₃ + 2HF → CHClF₂ + 2HCl
- Els CFCs s'han emprat en una àmplia varietat d'aplicacions, per exemple com a refrigerants, propel·lents, agents espumants, aïllants, etc., però pel fet que contribueixen a la destrucció de la capa d'ozó s'han anat substituint per altres compostos químics, com els HCFs. Els HCFCs també s'empren com a substituts, però també destrueixen la capa d'ozó, encara que en menor mesura a llarg termini.
- El politetrafluoroetilè (PTFE), és un polímer denominat comunment tefló.
L'àcid fluorhídric és una dissolució de fluorur d'hidrogen en aigua. És un àcid dèbil, però molt més perillós que àcids forts com el clorhídric.
L'hexafluorur d'urani, UF₆, és un gas a temperatura ambient que s'empra per a la separació d'isòtops d'urani.
El fluor forma compostos amb altres halògens presentant l'estat d'oxidació -1, per exemple, IF₇, BrF₅, BrF₃, ClF, etcètera.
La criolita natural, Na₃AlF₆, és un mineral que conté flúorurs. S'extreia en Groenlàndia, però ara està pràcticament esgotada, per la qual cosa s'obté sintèticament per a ser empleada en l'obtenció d'alumini.

[edita] Paper biològic

El fluor és un oligoelement en mamífers en la seva forma de fluorur. S'acumula en ossos i dents donant-los una major resistència. S'afegeixen fluorurs en petites quantitats en pastes dentals i en aigües de consum per a evitar l'aparició de càries.

[edita] Isòtops

El fluor té un únic isòtop natural, el ¹⁹F. Aquest isòtop té un nombre quàntic de spin nuclear d'1/2 i es pot emprar en espectroscòpia de ressonància magnètica nuclear. Se sol emprar com compost de referència el triclorofluorometà, CFCl₃.

[edita] Precaucions

El fluor i el HF han de ser manejats amb gran atenció i cal evitar totalment qualsevol contacte amb la pell o amb els ulls.

Tant el fluor com els ions fluorur són altament tòxics. El fluor presenta una característica olor acre i és detectable en unes concentracions tan baixes com 0,02 ppm, valor inferior als límits d'exposició recomanats en el treball.