Fluor (element)

Portaal Scheikunde
Chemisch element

Fluor is bij −196 °C vloeibaar
Naam	Fluor / Fluere (Latijn)
Latijn
Symbool	F
Atoomnummer	9
Soort	Halogeen gas
Kleur	Lichtgeel
Smeltpunt	−219,6 ^oC
Kookpunt	−188,1 ^oC

Fluor is een chemisch element met als symbool de letter F en het atoomnummer 9 van het periodiek systeem. Het is lichtgeel. Het is het lichtste halogeen en bestaat onder standaard-omstandigheden (kamertemperatuur) als een zeer giftig, lichtgeel gas (dan als di-fluor, waarbij elk fluor molecuul bestaat uit twee fluor-atomen). Het gas heeft een kenmerkende halogeenachtige scherpe en bijtende geur.

Het is genoemd naar het mineraal fluoriet, dat zelf weer genoemd is naar het Latijnse fluo of fluere (vloeien, smelten).

Fluor reageert makkelijk met de meeste andere chemische elementen.

Voorkomen

Als gas is het zeer lichtgeel. Als zeer koude vloeistof heldergeel. In het universum komt het relatief weinig voor. Fluor is het dertiende meest voorkomende element in de aardkorst. Er wordt aangenomen dat fluor niet van nature voorkomt In de aardkorst. Het meeste fluor bestaat als fluoride-houdende mineralen zoals fluoriet, fluorapatiet en kryoliet. Fluoride is van nature in lage concentraties (kleine hoeveelheid) aanwezig in de meeste zoet- en zoutwaterbronnen, evenals in regenwater, vooral in stedelijke gebieden. Dat laatste komt door luchtverontreiniging, maar kan ook door de activiteit van vulkanen komen.

Fluor in erts of mineraal

Fluor komt in mineralen meestal voor als een fluoride verbinding. Fluoriden zijn verbindingen van fluor met één ander element, veelal zouten. Fluoridezouten hebben typisch een kenmerkende bittere smaak en zijn geurloos.

Fluoriet (ook wel vloeispaat) is de minerale vorm van calcium-fluoride , CaF ₂ .
Fluorapatiet. Het is een fosfaatmineraal met de formule Ca ₅ (PO ₄ ) ₃ F (calcium-fluor-fosfaat)
Kryoliet ( Na ₃ Al F ₆ , natrium-hexa-fluor-aluminaat). Ook van belang voor de winning van aluminium
Gezuiverde natrium-fluoride (NaF), is een zout.

Geschiedenis

Fluoriet is de belangrijkste minerale bron van fluor. Dit mineraal werd voor het eerst beschreven in 1529 door Georgius Agricola. Toen werd het toegevoegd aan metaal-ertsen om hun smeltpunten voor het smelten te verlagen. Dat gaf het Latijnse werkwoord 'fluo' dat "vloeien" betekent, aan het mineraal zijn naam. Voorgesteld als een element in 1810, bleek fluor moeilijk en gevaarlijk te scheiden van zijn verbindingen, en verschillende vroege onderzoekers stierven of liepen verwondingen op bij hun pogingen. Pas in 1886 isoleerde de Franse chemicus Henri Moissan het element fluor met behulp van elektrolyse bij lage temperatuur, een proces dat nog steeds wordt gebruikt voor moderne productie. In 1906, twee maanden voor zijn dood, ontving Moissan de Nobelprijs voor Scheikunde.

De koelmiddelen afdeling van autofabrikant General Motors (GM) deed rond 1929 proeven met chloorfluorkoolwaterstoffen. Ook wel bekend als CFK's of Freon, die behalve als koelmiddelen, ook gebruikt worden als drijfgassen in spuitbussen. Deze stoffen zijn slecht voor de ozonlaag en worden tegenwoordig gelukkig minder gebruikt.

Polytetrafluorethyleen (PTFE) of teflon werd in 1938 bij toeval ontdekt door Roy J. Plunkett terwijl hij aan koelmiddelen werkte bij het bedrijf Kinetic. Teflon is gebruikt als hitteschild in de ruimtevaart en werd later ook als laagje in de anti-aanbakpan gebruikt. Teflon is schadelijk voor het milieu.

De industriële productie van fluorgas was ook belangrijk voor uranium-verrijking. De grootste toepassing ervan, begon tijdens het Manhattan-project in de Tweede Wereldoorlog. Hierbij ging het om de ontwikkeling van de atoombom.

Fluor in molecuulmodel

1,1,2,2-tetrafluorethaan, met de atomen 2x1 waterstof (H, wit), 2x2 fluor (F, geel) en 2 koolstof (K, zwart), dat toepassing vindt als blaasmiddel voor de vorming van polyurethaanschuimen (PUR-schuim).
Di-fluor molecuul
Teflon of PTFE molecuul, met fluor- (F, geel) en koolstof- (C, zwart) atomen

Gebruik

Zoals gezegd wordt fluor in CFK's gebruikt als koelmiddel en drijfgas in spuitbussen. Als PTFE of teflon wordt het gebruikt als hitte werend middel. In de ruimtevaart als hitteschild, of als hittewering op ruimtepakken. In de keuken vind je het als laagje in anti-aanbakpannen en keukengereedschappen. Het maken van teflon en vergelijkbare stoffen wordt GenX-technologie genoemd.

PFAS is een andere Poly- en perfluoralkylstof. Deze stoffen bevinden zich in alledaagse producten zoals kleding, fastfood-verpakkingen en in AFFF-blusschuim. Ze kunnen zich ophopen in organismen (mens, dier en plant) en enkele PFAS zijn mogelijk kankerverwekkend. Ook kan PFAS in de grond en het water terechtkomen, bijvoorbeeld bij fabrieken die teflon maken.

Natriumfluoride wordt in de metallurgie (metaalscheikunde in de metaalindustrie) en als vloeimiddel gebruikt. Natriumfluoride wordt ook gebruikt als reinigingsmiddel (bijvoorbeeld als een soort "wasmiddel").

Biologie

Alle planten bevatten wat fluoride, dat wordt opgenomen uit de grond en het water. Sommige planten halen meer fluoride uit hun omgeving dan andere. Alle theebladeren bevatten fluoride; volwassen bladeren bevatten echter wel 10 tot 20 keer het fluoridegehalte van jonge bladeren van dezelfde plant.

Natriumfluoride werd in kleine hoeveelheden gebruikt bij de fluoridering van drinkwater (om de tandgezondheid te behouden). Tegenwoordig wordt vaker hexafluorkiezelzuur (H₂SiF₆ - 2 x Waterstof, Silicium en 6 x Fluor) gebruikt. Ook vind je natriumfluoride in tandpasta om gaatjes te voorkomen. Natriumfluoride maakt het glazuur van de tanden steviger en beschermt ze tegen zuur die ontstaat als suikers (koolhydraten) door het speeksel worden afgebroken (deel van het verterings-proces). Hierdoor kunnen bacteriën tanden en kiezen minder snel aantasten.

Natriumfluoride wordt ook gebruikt in rattengif en pesticiden. Dit laatste zijn gewasbeschermingsmiddelen die gewassen beschermen tegen schadelijke diertjes (ongedierte) of voor het bestrijden van onkruid. Het is een kleurloze of witte vaste stof die gemakkelijk oplosbaar is in water.

Natriumfluoride is een veel voorkomende bron van fluoride bij de productie van geneesmiddelen. De maagbeschermer Pantoprazol bevat onder andere fluor atomen.

Veiligheid

Fluoride is erg giftig. Bij te grote hoeveelheden kan het zelfs dodelijk zijn. Hoewel fluoride bij lage concentraties (zeer kleine hoeveelheden) veilig is voor de tandgezondheid, is het vaak innemen van grote hoeveelheden oplosbare fluoridezouten dus gevaarlijk. Het kan leiden tot hartritme-storingen en het kan verharding van botten, verkalking van gewrichtsbanden en ophoping van fluoridezouten op tanden veroorzaken. Fluoride kan ook irritatie of corrosie (bijtend effect) van ogen, huid en neusslijmvliezen veroorzaken.

Fluoride kan dodelijk zijn
Fluoride is bij te grote hoeveelheden innemen gevaarlijk
Fluoride kan een bijtend effect hebben op de luchtwegen en ogen. PFAS kan kankerverwekkend zijn.
PFTE of teflon en PFAS zijn slecht voor het milieu.