Fakty na temat fluoru

Najbardziej reaktywny pierwiastek w układzie okresowym, fluor ma za sobą burzliwą historię w dążeniu do jego odkrycia. Pomimo trudnych i czasami wybuchowych właściwości fluoru, jest on pierwiastkiem niezbędnym dla ludzi i zwierząt, dlatego powszechnie występuje w wodzie pitnej i paście do zębów.

Po prostu fakty

• Liczba atomowa (liczba protonów w jądrze): 9
• Symbol atomowy (w układzie okresowym pierwiastków): F
• Waga atomowa (średnia masa atomu): 18,998
• Gęstość: 0,001696 grama na centymetr sześcienny
• Faza w temperaturze pokojowej: Gaz
• Punkt topnienia: minus 363,32 stopni Fahrenheita (minus 219,62 stopni Celsjusza)
• Punkt wrzenia: minus 306,62 stopni F (minus 188,12 stopni C)
• Liczba izotopów (atomy tego samego pierwiastka z różną liczbą neutronów): 18
• Najczęściej występujące izotopy: F-19 (100 procent naturalnej obfitości)

Historia

Wcześniejsi chemicy przez lata próbowali wyizolować pierwiastek z różnych fluorków. Dopiero w 1986 roku niemiecki chemik Karl O. Christie dokonał udanej syntezy fluoru, a swoje wyniki opisał w czasopiśmie Inorganic Chemistry. Fluor nie występuje w naturze w stanie wolnym, ale w 2012 roku badacze znaleźli niewielkie ilości fluoru uwięzione w antozonicie, rodzaju radioaktywnego fluorytu.

Przez wieki minerał fluoryt był wykorzystywany w rafinacji metali. Znany dziś jako fluorek wapnia (CaF2), był używany jako topnik do oddzielania czystego metalu od niepożądanych minerałów w rudzie, według Chemicool. Nazwa „fluor” pochodzi od łacińskiego słowa „fluere”, co oznacza „płynąć”, ponieważ właśnie to umożliwiał fluoryt metalom. Minerał ten był również nazywany szmaragdem czeskim i był używany do wytrawiania szkła, zgodnie z Laboratorium Jeffersona.

Wielu naukowców przez dziesięciolecia próbowało eksperymentować z fluorytem, aby lepiej poznać jego właściwości, jak również jego skład. W swoich eksperymentach chemicy często wytwarzali kwas fluorowy (dziś znany jako kwas fluorowodorowy, HF), niewiarygodnie reaktywny i niebezpieczny kwas. Nawet niewielkie rozpryski tego kwasu na skórę mogą być śmiertelne, jak podaje Chemicool. Kilku naukowców zostało rannych, oślepionych lub zabitych podczas niektórych eksperymentów.

Na początku XIX wieku naukowcy Andre-Marie Ampere, we Francji, i Humphry Davy, w Anglii, korespondowali na temat możliwości pojawienia się nowego pierwiastka w kwasie. W 1813 roku Davy ogłosił odkrycie nowego pierwiastka i nazwał go fluorem zgodnie z sugestią Ampere’a.

Henri Moissan, francuski chemik, ostatecznie wyizolował fluor w 1886 roku – po tym, jak został kilkakrotnie otruty podczas swoich poszukiwań. Otrzymał Nagrodę Nobla w 1906 roku za wyizolowanie fluoru poprzez elektrolizę suchego wodorofluorku potasu (KHF2) i suchego kwasu fluorowodorowego.

Użycia fluoru

Według Royal Society przez wiele lat sole fluoru, czyli fluorki, były używane do spawania i do zamrażania szkła. Na przykład, kwas fluorowodorowy jest używany do wytrawiania szkła żarówek.

Fluor jest ważnym elementem w przemyśle energii jądrowej, według Royal Society. Jest on używany do produkcji sześciofluorku uranu, który jest potrzebny do oddzielania izotopów uranu. Heksafluorek siarki jest gazem używanym do izolowania transformatorów elektrycznych dużej mocy.

Chlorofluorowęglowodory (CFC) były kiedyś używane w aerozolach, lodówkach, klimatyzatorach, piankowych opakowaniach żywności i gaśnicach. Te zastosowania są zakazane od 1996 roku, ponieważ przyczyniają się do zubożenia warstwy ozonowej, zgodnie z National Institutes of Health. Przed 2009 rokiem CFC były używane w inhalatorach do kontroli astmy, ale te rodzaje inhalatorów zostały wycofane w 2013 roku.

Fluor jest stosowany w wielu substancjach fluorochemicznych, w tym rozpuszczalnikach i tworzywach sztucznych o wysokiej temperaturze, takich jak teflon (poli(tetrafluoroeten), PTFE). Teflon jest dobrze znany ze swoich właściwości nieprzywierających i jest stosowany w patelniach do smażenia. Jest on również stosowany do izolacji kabli, do produkcji taśm hydraulicznych oraz jako podstawa Gore-Tex® (stosowany w wodoodpornych butach i ubraniach).

Fluor jest dodawany do miejskich źródeł wody w proporcji około jednej części na milion, aby pomóc w zapobieganiu próchnicy zębów, zgodnie z Laboratorium Jeffersona. Kilka związków fluoru jest dodawanych do pasty do zębów, również w celu zapobiegania próchnicy.

Wpływ fluoru na zdrowie i środowisko

Mimo że wszyscy ludzie i zwierzęta są narażeni na działanie fluoru i potrzebują jego niewielkich ilości, pierwiastek ten w wystarczająco dużej dawce jest niezwykle toksyczny i niebezpieczny. Według Lenntech, fluor można naturalnie znaleźć w wodzie, powietrzu i żywności pochodzenia roślinnego i zwierzęcego w małych ilościach. Większe ilości fluoru znajdują się w kilku produktach spożywczych, takich jak herbata i skorupiaki.

Małe ilości fluoru są niezbędne do utrzymania wytrzymałości naszych kości i zębów, jednak zbyt duża ilość może mieć odwrotny skutek, powodując osteoporozę lub próchnicę zębów, jak również potencjalnie uszkadzając nerki, nerwy i mięśnie.

W swojej gazowej postaci fluor jest niewiarygodnie niebezpieczny. Małe ilości gazu fluorowego mogą powodować podrażnienie oczu i nosa, podczas gdy większe ilości mogą być śmiertelne, według Lenntech. Kwas fluorowodorowy, jako kolejny przykład, może również okazać się śmiertelny w przypadku wystąpienia nawet niewielkiego rozprysku na skórze, według Chemicool.

W środowisku naturalnym fluor, 13. najbardziej obficie występujący pierwiastek w skorupie ziemskiej, zazwyczaj osiada w glebie i łatwo łączy się z glebą, skałą, węglem i gliną, według Lenntech. Rośliny mogą absorbować fluor z gleby, ale wysokie stężenie może prowadzić do uszkodzeń. Kukurydza i morele, na przykład, należą do roślin najbardziej podatnych na uszkodzenia i ograniczenie wzrostu, gdy są narażone na podwyższony poziom fluoru.

Kto wiedział?

• Ponieważ fluor jest najbardziej reaktywnym chemicznie pierwiastkiem, musi być traktowany z najwyższą ostrożnością, ponieważ może czasami eksplodować w kontakcie ze wszystkimi innymi pierwiastkami z wyjątkiem tlenu, helu, neonu i kryptonu, zgodnie z Chemicool.
• Wełna stalowa staje w płomieniach w kontakcie z fluorem, zgodnie z Royal Society of Chemistry.
• Fluor jest również najbardziej elektronegatywnym pierwiastkiem. Fluor przyciąga elektrony łatwiej niż jakikolwiek inny element.
• Średnio, ilość fluoru w ludzkim ciele wynosi trzy miligramy.
• Fluor jest głównie wydobywany w Chinach, Mongolii, Rosji, Meksyku i Republice Południowej Afryki, zgodnie z Minerals Education Coalition.
• Fluor jest tworzony w gwiazdach podobnych do słońca pod koniec ich życia, zgodnie z artykułem z 2014 roku opublikowanym w Astrophysical Journal Letters. Pierwiastek ten powstaje pod wyższym ciśnieniem i w wyższych temperaturach wewnątrz gwiazdy, gdy rozszerza się, aby stać się czerwonym olbrzymem. Kiedy zewnętrzne warstwy gwiazdy są odepchnięte tworząc mgławicę planetarną, fluor podróżuje wraz z innymi gazami do medium międzygwiezdnego ostatecznie tworząc nowe gwiazdy i planety.
• Zgodnie z Journal of Chemistry, około 25 procent leków i leków, w tym tych na raka, centralny układ nerwowy i układ sercowo-naczyniowy, zawiera jakąś formę fluoru.

Aktualne badania

Ale fluor może być toksyczny, gdy jego stężenie w organizmie jest zbyt wysokie, może być również korzystnym elementem do włączenia do leków przeciwnowotworowych, zgodnie z artykułem z 2018 roku opublikowanym w Journal of Fluorine Chemistry. Zgodnie z badaniami, zastąpienie wiązań węgiel-wodór lub węgiel-tlen wiązaniem węgiel-fluor w aktywnych składnikach leku zwykle wykazuje poprawę skuteczności leków, w tym wyższą stabilność metaboliczną, zwiększone wiązanie z cząsteczkami docelowymi i zwiększoną przepuszczalność błon. Istnieje nadzieja, że dzięki zwiększonej skuteczności leków, w połączeniu ze specyficznymi dla guza lekami docelowymi lub ukierunkowanymi systemami dostarczania leków, jakość życia pacjentów chorych na raka może ulec znacznej poprawie w porównaniu z tradycyjnymi metodami, takimi jak chemioterapia, w której komórki nowotworowe, jak również zdrowe komórki, są ukierunkowane przez leki.

Ta nowa generacja leków zwalczających raka, jak również fluorowe sondy do dostarczania leków, zostały przetestowane przeciwko nowotworowym komórkom macierzystym i wykazały obietnicę w ukierunkowaniu i zwalczaniu nowotworowych komórek macierzystych, zgodnie z badaniem. Naukowcy odkryli, że leki zawierające fluor były kilka razy bardziej aktywne przeciwko różnym komórkom macierzystym raka i wykazywały lepszą stabilność niż tradycyjne leki zwalczające raka.