Флуорът (Fluorine) е химичен елемент с атомен номер 9 и символ F, принадлежащ към групата на халогените в периодичната таблица.
| Флуор | |
 | |
| Информационна таблица | |
| Параметър | Информация |
|---|---|
| Име на елемента (български) | Флуор |
| Латинско / международно наименование | Fluorine |
| Химичен символ | F |
| Пореден номер (атомно число) | 9 |
| Период и група в таблицата | Период 2, група 17 |
| Блок (s, p, d, f) | p-блок |
| Категория / тип елемент | Неметал, халоген |
| Атомна маса | 18.998 u |
| Изотопи | ¹⁹F (стабилен), ¹⁸F (радиоактивен) |
| Средна атомна маса | 18.9984 |
| Плътност (при 0°C) | 1.696 g/L |
| Температура на топене | -219.6°C |
| Температура на кипене | -188.1°C |
| Кристална структура (твърдо състояние) | Кубична |
| Цвят / външен вид | Жълтозелен газ |
| Агрегатно състояние при 20°C | Газ |
| Откривател / година на откриване | Анри Муасан, 1886 г. |
| Място на откриване | Франция |
| Етимология на името | От латинското fluere – „тече“ |
| Химическа формула | F₂ |
| Окислителни степени | -1 |
| Електронна конфигурация | 1s² 2s² 2p⁵ |
| Електроотрицателност (Паулинг) | 3.98 |
| Йонизационна енергия | 17.42 eV |
| Ковалентен радиус | 60 pm |
| Атомен радиус | 42 pm |
| Топлопроводимост | 0.027 W/(m·K) |
| Електрическа проводимост | Непроводим |
| Магнитни свойства | Диамагнитен |
| Честота в земната кора | 0.065% |
| Основни минерали и съединения | Флуорит, криолит, флуорапатит |
| Разпространение в природата | В минерали, почви, вода и растения |
| Основни производители в света | Китай, Мексико, Южна Африка |
| Основни приложения | Тефлон, хладилни агенти, оптика, медицина |
| Биологично значение | Подсилва костите и зъбите при ниски дози |
| Токсичност и безопасност | Изключително токсичен в газообразна форма |
| Влияние върху човешкия организъм | Полезен в следи, опасен при висока експозиция |
| Използване в индустрията | Химия, фармация, ядрена енергетика, оптика |
| Използване в медицината / фармацията | PET диагностика, флуорни медикаменти |
| Ядрени свойства | Изотоп ¹⁸F – диагностично приложение |
| Наличие в атмосферата / океаните | Следи, предимно във форми на флуориди |
| Методи за рециклиране / повторна употреба | Отработени флуориди и индустриални отпадъци |
| Глобално годишно производство | ~20 000 тона |
| Научна дисциплина | Химия, физика, медицина, ядрени науки |
| CAS номер | 7782-41-4 |
| PubChem CID | 24524 |
| Състояние при стандартни условия (STP) | Газ |
| Класификация по IUPAC | Халоген |
| Символика и културно значение | Символ на сила, чистота и разрушителна енергия |
Той е най-електроотрицателният и най-реактивният елемент, способен да образува съединения с почти всички други елементи, включително с благородните газове при определени условия.
В природата флуорът никога не се среща в свободно състояние, тъй като веднага реагира с почти всяко вещество, до което се докосне. Обикновено се среща под формата на флуориди – стабилни съединения с метали и неметали. Най-често срещаният минерал, съдържащ флуор, е флуорит (CaF₂), от който елементът получава и своето име.
Флуорът играе важна роля в зъбната медицина, химическата индустрия, производството на тефлон, хладилни агенти и ядрени технологии, но същевременно е и изключително токсичен при вдишване или контакт с кожата.
Физични и химични свойства
Флуорът е жълтозелен газ с остра, задушлива миризма. Той е най-силният окислител в природата и притежава изключително висока химическа активност.
Физични показатели:
- Плътност: 1.696 g/L (при 0°C и 1 atm)
- Температура на топене: -219.6°C
- Температура на кипене: -188.1°C
- Агрегатно състояние: газ при стайна температура
- Електроотрицателност: 3.98 (най-висока стойност по скалата на Паулинг)
Флуорът реагира експлозивно с водород, метали, органични вещества и вода. Той образува съединения с почти всички елементи, включително кислород, въглерод и дори някои благородни газове (ксенон, криптон, радон).
Една от най-важните му химични форми е флуороводородът (HF) – безцветен газ или течност, който е силно корозивен и използван в промишлеността за обработка на метали и стъкло.
Историческо откриване
Изолирането на флуора било едно от най-опасните предизвикателства в историята на химията. В продължение на почти век множество учени се опитвали да го извлекат от съединенията му, но всички опити завършвали с тежки отравяния и дори смърт.
Френският химик Анри Муасан успява през 1886 г. да изолира чист флуор чрез електролиза на безводен флуороводород, използвайки платинени електроди. За това постижение той получава Нобелова награда по химия през 1906 г.
Разпространение и наличие
Флуорът е сравнително често срещан елемент в земната кора – около 0.065% от масата ѝ. Среща се основно под формата на минерали:
- Флуорит (CaF₂)
- Криолит (Na₃AlF₆)
- Флуорапатит (Ca₅(PO₄)₃F)
Флуорът присъства и в малки количества във водата, растенията и човешкия организъм, но само под формата на йонни флуориди, които при ниски концентрации имат полезен ефект, а при високи – токсичен.
Биологично значение
Въпреки високата си реактивност, флуорът има биологична роля в малки количества. Той се натрупва главно в костите и зъбите под формата на флуорапатит, като ги прави по-устойчиви на разграждане и кариеси.
Полезни ефекти:
- Укрепва зъбния емайл;
- Намалява риска от кариеси;
- Участва в минералния обмен на калций и фосфор.
- Токсични ефекти при предозиране:
- Флуороза – заболяване, водещо до петна и чупливост на зъбите;
- Нарушения в костната структура;
- Отравяне при вдишване на пари или контакт с концентрирани съединения.
Затова добавянето на флуор във водата и пастите за зъби се контролира строго – концентрацията обикновено е около 0.7 mg/L, което е безопасна и ефективна доза.
Изотопи и ядрени свойства
Флуорът има само един стабилен изотоп – ¹⁹F, което е необичайно за лек елемент. Съществуват и няколко радиоактивни изотопа (¹⁷F, ¹⁸F), като ¹⁸F е особено важен в медицинската диагностика – използва се в позитронно-емисионната томография (PET).
Приложения
- Флуорът и неговите съединения имат огромно промишлено и научно значение:
- Химическа индустрия: за производството на флуороводородна киселина (HF), която служи за обработка на стъкло, ецване на метали и синтез на органични флуориди.
- Производство на тефлон (PTFE): изключително устойчив полимер, използван за незалепващи повърхности и в електрониката.
- Хладилни агенти и фреони: флуоровъглеводороди (HFC) и перфлуоровъглеводороди, използвани в климатични системи.
- Фармацевтична индустрия: флуорни съединения се съдържат в редица лекарства (антидепресанти, анестетици, антибиотици).
- Ядрена енергетика: флуорът участва в производството на ураниев хексафлуорид (UF₆) – съединение, използвано за обогатяване на уран.
- Оптика и енергетика: калциевият флуорид се използва в оптични лещи и лазери поради прозрачността си за ултравиолетова светлина.
Екологични и здравни аспекти
Флуорът е силно токсичен при високи концентрации. Изпаренията от флуороводородната киселина причиняват тежки изгаряния, тъй като проникват дълбоко в тъканите и разрушават костната структура.
При индустриалните процеси се прилагат строги мерки за безопасност, включително специализирана вентилация, устойчиви материали и защитно облекло.
В околната среда прекомерното натрупване на флуориди може да замърси водите и да повлияе негативно на растителността.
Интересни факти
Флуорът е единственият елемент, който може да запали стъкло, бетон или дори вода. Диамантът може да изгори във флуор при стайна температура. При вдишване на едва няколко милиграма газов флуор се получава смъртоносно отравяне.
Флуорът участва в създаването на първите ядрени оръжия, чрез съединението ураниев хексафлуорид. Името му идва от латинското fluere – „тече“, тъй като минералът флуорит е използван като флюс при топене на метали.