Fatti sul fluoro

L’elemento più reattivo della tavola periodica, il fluoro ha una storia violenta nella ricerca della sua scoperta. Nonostante le proprietà difficili e talvolta esplosive del fluoro, è un elemento vitale per gli esseri umani e gli animali, ed è per questo che si trova comunemente nell’acqua potabile e nel dentifricio.

Solo i fatti

• Numero atomico (numero di protoni nel nucleo): 9
• Simbolo atomico (sulla tavola periodica degli elementi): F
• Peso atomico (massa media dell’atomo): 18,998
• Densità: 0,001696 grammi per centimetro cubo
• Fase a temperatura ambiente: Gas
• Punto di fusione: meno 363,32 gradi Fahrenheit (meno 219,62 gradi Celsius)
• Punto di ebollizione: meno 306,62 gradi F (meno 188,12 gradi C)
• Numero di isotopi (atomi dello stesso elemento con un diverso numero di neutroni): 18
• Isotopi più comuni: F-19 (100 per cento di abbondanza naturale)

Storia

I primi chimici hanno cercato per anni di isolare l’elemento da vari fluoruri. Fu solo nel 1986 che il chimico tedesco Karl O. Christie sintetizzò con successo il fluoro e riportò i suoi risultati nella rivista Inorganic Chemistry. Il fluoro non si trova libero in natura, ma nel 2012 i ricercatori hanno trovato piccole quantità di fluoro intrappolate nell’antozonite, un tipo di fluorite radioattiva.

Per secoli, il minerale fluorite è stato utilizzato nella raffinazione dei metalli. Conosciuto oggi come fluoruro di calcio (CaF2), veniva usato come flusso per separare il metallo puro dai minerali indesiderati del minerale, secondo Chemicool. Il “fluor” deriva dalla parola latina “fluere”, che significa “scorrere”, perché è quello che la fluorite permetteva ai metalli di fare. Il minerale era anche chiamato smeraldo di Boemia e veniva usato nell’incisione del vetro, secondo il Jefferson Laboratory.

Molti scienziati nel corso dei decenni hanno tentato di sperimentare con la fluorite per conoscere meglio le sue proprietà, così come la sua composizione. Nei loro esperimenti, i chimici spesso producevano acido fluoridrico (oggi noto come acido fluoridrico, HF), un acido incredibilmente reattivo e pericoloso. Anche piccoli schizzi di questo acido sulla pelle possono essere fatali, secondo Chemicool. Diversi scienziati sono stati feriti, accecati o uccisi in alcuni degli esperimenti.

All’inizio del XIX secolo, gli scienziati Andre-Marie Ampere, in Francia, e Humphry Davy, in Inghilterra, si scambiarono una corrispondenza sulla possibilità di un nuovo elemento nell’acido. Nel 1813, Davy annunciò la scoperta del nuovo elemento e lo chiamò fluoro su suggerimento di Ampere.

Henri Moissan, un chimico francese, isolò finalmente il fluoro nel 1886 – dopo essere stato avvelenato diverse volte nella sua ricerca. Gli fu assegnato il premio Nobel nel 1906 per aver isolato il fluoro per elettrolisi di fluoruro di idrogeno di potassio secco (KHF2) e acido fluoridrico secco.

Usi del fluoro

Per molti anni, i sali di fluoro, o fluoruri, sono stati usati nella saldatura e per glassare il vetro, secondo la Royal Society. Per esempio, l’acido fluoridrico è usato per incidere il vetro delle lampadine.

Il fluoro è un elemento vitale nell’industria dell’energia nucleare, secondo la Royal Society. È usato per fare esafluoruro di uranio, che è necessario per separare gli isotopi di uranio. L’esafluoruro di zolfo è un gas usato per isolare i trasformatori elettrici ad alta potenza.

I clorofluorocarburi (CFC) erano una volta usati negli aerosol, nei frigoriferi, nei condizionatori d’aria, negli imballaggi alimentari in schiuma e negli estintori. Questi usi sono stati vietati dal 1996 perché contribuiscono alla riduzione dell’ozono, secondo il National Institutes of Health. Prima del 2009, i CFC erano usati negli inalatori per controllare l’asma, ma questi tipi di inalatori sono stati eliminati nel 2013.

Il fluoro è usato in molti prodotti fluorochimici, compresi solventi e plastiche ad alta temperatura, come il Teflon (poli(tetrafluoroetilene), PTFE). Il Teflon è ben noto per le sue proprietà antiaderenti ed è usato nelle padelle. È anche usato per l’isolamento dei cavi, per il nastro da idraulico e come base del Gore-Tex® (usato in scarpe e vestiti impermeabili).

Il fluoro è aggiunto alle forniture di acqua delle città nella proporzione di circa una parte per milione per aiutare a prevenire la carie, secondo il Jefferson Lab. Diversi composti di fluoro sono aggiunti al dentifricio, anche per aiutare a prevenire la carie.

Impatti del fluoro sulla salute e sull’ambiente

Anche se tutti gli uomini e gli animali sono esposti e hanno bisogno di quantità minime di fluoro, l’elemento in qualsiasi dose abbastanza grande è estremamente tossico e pericoloso. Secondo Lenntech, il fluoro si trova naturalmente nell’acqua, nell’aria e negli alimenti di origine vegetale e animale in piccole quantità. Quantità maggiori di fluoro si trovano in alcuni prodotti alimentari come il tè e i crostacei.

Mentre piccole quantità di fluoro sono essenziali per mantenere la forza delle nostre ossa e dei nostri denti, troppe possono avere l’effetto contrario di causare osteoporosi o carie, oltre a danneggiare potenzialmente i reni, i nervi e i muscoli.

Nella sua forma gassosa, il fluoro è incredibilmente pericoloso. Piccole quantità di gas fluoro possono causare irritazioni agli occhi e al naso, mentre quantità maggiori possono essere fatali, secondo Lenntech. L’acido fluoridrico, come un altro esempio, può anche rivelarsi fatale quando si verifica anche un piccolo schizzo sulla pelle, secondo Chemicool.

Nell’ambiente, il fluoro, il 13° elemento più abbondante nella crosta terrestre, si deposita tipicamente nel terreno e si combina facilmente con il suolo, la roccia, il carbone e l’argilla, secondo Lenntech. Le piante possono assorbire il fluoro dal suolo, anche se alte concentrazioni possono portare a danni. Il mais e le albicocche, per esempio, sono tra le piante che sono più suscettibili ai danni e alla riduzione della crescita quando esposte a livelli elevati di fluoro.

Chi lo sapeva?

• Perché il fluoro è l’elemento chimicamente più reattivo, deve essere maneggiato con estrema cura, perché a volte può esplodere al contatto con tutti gli altri elementi esclusi ossigeno, elio, neon e krypton, secondo Chemicool.
• La lana d’acciaio prende fuoco se esposta al fluoro, secondo la Royal Society of Chemistry.
• Il fluoro è anche l’elemento più elettronegativo. Il fluoro attrae gli elettroni più facilmente di qualsiasi altro elemento.
• In media, la quantità di fluoro nel corpo umano è di tre milligrammi.
• Il fluoro viene estratto principalmente in Cina, Mongolia, Russia, Messico e Sud Africa, secondo Minerals Education Coalition.
• Il fluoro viene creato nelle stelle simili al sole verso la fine della loro vita, secondo un articolo del 2014 pubblicato su Astrophysical Journal Letters. L’elemento si forma sotto le maggiori pressioni e temperature all’interno della stella quando si espande per diventare una gigante rossa. Quando gli strati esterni della stella vengono spinti via creando una nebulosa planetaria, il fluoro viaggia insieme agli altri gas nel mezzo interstellare, formando alla fine nuove stelle e pianeti.
• Secondo il Journal of Chemistry, circa il 25 per cento dei farmaci e delle medicine, compresi quelli per il cancro, il sistema nervoso centrale e il sistema cardiovascolare, contengono qualche forma di fluoro.

Ricerca attuale

Anche se il fluoro può essere tossico quando la concentrazione nel corpo è troppo alta, può anche essere un elemento benefico da includere nei farmaci contro il cancro, secondo un articolo del 2018 pubblicato sul Journal of Fluorine Chemistry. Secondo la ricerca, la sostituzione dei legami carbonio-idrogeno o carbonio-ossigeno con un legame carbonio-fluoro nei componenti attivi del farmaco di solito mostra un miglioramento dell’efficacia dei farmaci, compresa una maggiore stabilità metabolica, un maggiore legame alle molecole bersaglio e una maggiore permeabilità di membrana. Si spera che con l’aumento dell’efficacia dei farmaci, in combinazione con farmaci bersaglio specifici per il tumore o sistemi di consegna dei farmaci mirati, la qualità della vita dei pazienti affetti da cancro possa essere notevolmente migliorata rispetto ai metodi tradizionali come la chemioterapia, in cui le cellule tumorali, così come le cellule sane, sono bersaglio dei farmaci.

Questa nuova generazione di farmaci che combattono il cancro, così come le sonde al fluoro per consegnare i farmaci, è stata testata contro le cellule staminali del cancro e ha dimostrato la promessa di colpire e combattere le cellule staminali del cancro, secondo lo studio. I ricercatori hanno scoperto che i farmaci che includevano il fluoro erano diverse volte più attivi contro varie cellule staminali del cancro e mostravano una migliore stabilità rispetto ai tradizionali farmaci antitumorali.