Tények a fluorról

A periódusos rendszer legreaktívabb eleme, a fluornak erőszakos története van a felfedezése során. A fluor nehéz és néha robbanásveszélyes tulajdonságai ellenére létfontosságú elem az emberek és az állatok számára, ezért gyakran megtalálható az ivóvízben és a fogkrémekben.

Csak a tények

• Atomszám (protonok száma az atommagban): 9
• Atomjel (az elemek periódusos rendszerében): F
• Atomsúly (az atom átlagos tömege): 18,998
• Sűrűség: 0,001696 gramm köbcentiméterenként
• Fázis szobahőmérsékleten:
• Olvadáspont: mínusz 363,32 Fahrenheit fok (mínusz 219,62 Celsius fok)
• Forráspont: mínusz 306,62 F (mínusz 188,12 C)
• Izotópok száma (ugyanazon elem atomjai különböző számú neutronnal): 18
• Leggyakoribb izotópok: F-19 (100 százalékos természetes gyakoriság)

Történelem

A korai kémikusok évekig próbálták izolálni az elemet különböző fluoridokból. Csak 1986-ban sikerült Karl O. Christie német kémikusnak sikeresen szintetizálnia a fluort, és eredményeiről az Inorganic Chemistry című folyóiratban számolt be. A fluor nem fordul elő szabadon a természetben; 2012-ben azonban a kutatók kis mennyiségű fluort találtak csapdába esve az antozonitban, egyfajta radioaktív fluoritban.

A folypát ásványt évszázadokon át használták a fémfinomításban. A ma kalcium-fluorid (CaF2) néven ismert fluorként használták, hogy a tiszta fémet elválasszák az ércben lévő nemkívánatos ásványoktól – írja a Chemicool. A “fluor” a latin “fluere” szóból származik, ami azt jelenti, hogy “folyni”, mert a folypát éppen ezt tette lehetővé a fémek számára. Az ásványt bohém smaragdnak is nevezték, és a Jefferson Laboratórium szerint üvegmaratásra használták.

Az évtizedek során számos tudós próbált kísérletezni a folypáttal, hogy jobban megismerje a tulajdonságait, valamint az összetételét. Kísérleteik során a vegyészek gyakran állítottak elő fluorsavat (ma fluorosav, HF néven ismert), egy hihetetlenül reaktív és veszélyes savat. A Chemicool szerint ennek a savnak a bőrre történő kis fröccsenése is halálos lehet. Néhány kísérlet során több tudós megsérült, megvakult vagy meghalt.

A 19. század elején a francia Andre-Marie Ampere és az angol Humphry Davy tudósok leveleztek arról, hogy a savban egy új elem is lehet. Davy 1813-ban jelentette be az új elem felfedezését, és Ampere javaslatára fluornak nevezte el.

Henri Moissan francia kémikus 1886-ban izolálta végül a fluort – miután többször is megmérgezték hajszolása közben. 1906-ban Nobel-díjat kapott a fluor izolálásáért, amelyet száraz kálium-hidrogén-fluorid (KHF2) és száraz fluorsav elektrolízisével végzett.

A fluor felhasználása

A Royal Society szerint a fluorsókat, vagyis a fluoridokat hosszú évek óta használják a hegesztésben és az üveg fagyasztására. A fluorsavat például a villanykörték üvegének maratására használják.

A Royal Society szerint a fluor létfontosságú elem az atomenergia-iparban. Az urán-hexafluorid előállításához használják, amely az uránizotópok szétválasztásához szükséges. A kén-hexafluorid a nagy teljesítményű elektromos transzformátorok szigetelésére használt gáz.

A klórfluor-szénhidrogéneket (CFC) egykor aeroszolokban, hűtőszekrényekben, légkondicionálókban, habosított élelmiszercsomagolásokban és tűzoltó készülékekben használták. Ezeket a felhasználási módokat 1996 óta betiltották, mivel a Nemzeti Egészségügyi Intézetek szerint hozzájárulnak az ózonréteg csökkenéséhez. 2009 előtt a CFC-ket az asztma kezelésére szolgáló inhalátorokban használták, de az ilyen típusú inhalátorokat 2013-ban kivonták a forgalomból.

Fluort számos fluorkémiai anyagban, többek között oldószerekben és magas hőmérsékletű műanyagokban, például a teflonban (poli(tetrafluoretén), PTFE) használják. A teflon jól ismert tapadásgátló tulajdonságairól, és serpenyőkben használják. Használják továbbá kábelszigeteléshez, vízvezeték-szerelő szalaghoz és a Gore-Tex® alapanyagaként (amelyet vízálló cipőkben és ruházatban használnak).

A Jefferson Lab szerint a városi vízkészletekhez körülbelül egy milliomod rész arányban adnak fluort, amely segít megelőzni a fogszuvasodást. Számos fluorvegyületet adnak a fogkrémhez, szintén a fogszuvasodás megelőzése érdekében.

A fluor egészségügyi és környezeti hatásai

Bár minden ember és állat ki van téve a fluornak, és szüksége is van rá, az elem elég nagy dózisban rendkívül mérgező és veszélyes. A Lenntech szerint a fluor a természetben kis mennyiségben megtalálható a vízben, a levegőben, valamint a növényi és állati eredetű élelmiszerekben egyaránt. Nagyobb mennyiségű fluor található néhány élelmiszertermékben, például a teában és a kagylókban.

Míg a fluor kis mennyiségben elengedhetetlen csontjaink és fogaink szilárdságának megőrzéséhez, a túl sok fluor ellenkezőleg hathat: csontritkulást vagy fogszuvasodást okozhat, valamint potenciálisan károsíthatja a veséket, az idegeket és az izmokat.

Gáznemű formájában a fluor hihetetlenül veszélyes. A Lenntech szerint a fluor gáz kis mennyiségben szem- és orrirritációt okozhat, míg nagyobb mennyiségben akár halálos is lehet. A fluor-hidrogénsav, mint másik példa, szintén halálosnak bizonyulhat, ha a Chemicool szerint már egy kis fröccsenés is a bőrre kerül.

A környezetben a fluor, amely a földkéreg 13. leggyakoribb eleme, a Lenntech szerint jellemzően a talajban telepszik meg, és könnyen egyesül a talajjal, kőzetekkel, szénnel és agyaggal. A növények felvehetik a fluort a talajból, bár a magas koncentráció károsodáshoz vezethet. A kukorica és a sárgabarack például azon növények közé tartozik, amelyek a legérzékenyebbek a károsodásra és a növekedés csökkenésére, ha magas fluorszintnek vannak kitéve.

Ki gondolta volna?

• Mivel a fluor a kémiailag legreaktívabb elem, ezért rendkívül óvatosan kell vele bánni, mivel a Chemicool szerint az oxigén, a hélium, a neon és a kripton kivételével minden más elemmel érintkezve néha felrobbanhat.
• A Royal Society of Chemistry szerint az acélgyapot lángra lobban, ha fluorral érintkezik.
• A fluor a legelektronegatívabb elem is. A fluor minden más elemnél könnyebben vonzza az elektronokat.
• Az emberi szervezetben lévő fluor mennyisége átlagosan három milligramm.
• A Minerals Education Coalition szerint a fluort elsősorban Kínában, Mongóliában, Oroszországban, Mexikóban és Dél-Afrikában bányásszák.
• A fluor az Astrophysical Journal Letters című folyóiratban 2014-ben megjelent cikk szerint a napszerű csillagokban keletkezik életük vége felé. Az elem a csillagban uralkodó magasabb nyomás és hőmérséklet alatt keletkezik, amikor a csillag vörös óriássá tágul. Amikor a csillag külső rétegei planetáris ködöt létrehozva eltolódnak, a fluor a többi gázzal együtt a csillagközi közegbe kerül, ahol végül új csillagok és bolygók alakulnak ki.
• A Journal of Chemistry szerint a gyógyszerek és gyógyszerkészítmények – köztük a rák, a központi idegrendszer és a szív- és érrendszer kezelésére szolgáló gyógyszerek – mintegy 25 százaléka tartalmaz valamilyen formában fluort.

Aktuális kutatások

A Journal of Fluorine Chemistry című folyóiratban 2018-ban megjelent cikk szerint a fluor ugyan mérgező lehet, ha a szervezetben túl magas a koncentrációja, de a rákgyógyszerekben is hasznos elem lehet. A kutatás szerint a szén-hidrogén vagy szén-oxigén kötések szén-fluor kötéssel való helyettesítése a gyógyszer aktív összetevőiben általában a gyógyszerek hatékonyságának javulását mutatja, beleértve a nagyobb metabolikus stabilitást, a célmolekulákhoz való fokozott kötődést és a membránpermeabilitás javulását. A remények szerint a gyógyszerek megnövekedett hatékonyságával, a tumorspecifikus célzott gyógyszerekkel vagy célzott hatóanyag-leadó rendszerekkel együtt a rákbetegek életminősége jelentősen javulhat a hagyományos módszerekhez, például a kemoterápiához képest, amelyben a rákos sejtek mellett az egészséges sejteket is célba veszik a gyógyszerek.

A rákellenes gyógyszerek ezen új generációját, valamint a gyógyszereket szállító fluorszondákat a tanulmány szerint a rákos őssejtek ellen tesztelték, és ígéretesnek bizonyultak a rákos őssejtek célba vételében és leküzdésében. A kutatók megállapították, hogy a fluort tartalmazó gyógyszerek többszörösen aktívabbak voltak a különböző rákos őssejtekkel szemben, és jobb stabilitást mutattak, mint a hagyományos rákellenes gyógyszerek.