Flúor é um elemento químico (símbolo F, número atômico 9), um não metal que pertence ao grupo dos halogênios. É a substância mais ativa e eletronegativa. Em temperatura e pressão normais, a molécula de flúor é um gás venenoso amarelo pálido com a fórmula F2. Como outros haletos, o flúor molecular é muito perigoso e causa queimaduras químicas graves em contato com a pele.
Usar
O flúor e seus compostos são amplamente utilizados, inclusive para a produção de produtos farmacêuticos, agroquímicos, combustíveis e lubrificantes e têxteis. O ácido fluorídrico é usado para gravar vidro, enquanto o plasma de flúor é usado para produzir semicondutores e outros materiais. Baixas concentrações de íons F na pasta de dente e na água potável podem ajudar a prevenir a cárie dentária, enquanto concentrações mais altas são encontradas em alguns inseticidas. Muitos anestésicos gerais são derivados de hidrofluorcarbonetos. O isótopo 18F é uma fonte de pósitrons para obtenção deimagens de tomografia por emissão de pósitrons e hexafluoreto de urânio são usados para separar isótopos de urânio e produzir urânio enriquecido para usinas nucleares.
Histórico de descobertas
Os minerais contendo compostos de flúor eram conhecidos muitos anos antes do isolamento deste elemento químico. Por exemplo, o mineral fluorita (ou fluorita), que consiste em fluoreto de cálcio, foi descrito em 1530 por George Agricola. Ele percebeu que poderia ser usado como fundente, uma substância que ajuda a diminuir o ponto de fusão de um metal ou minério e ajuda a purificar o metal desejado. Portanto, o flúor recebeu seu nome latino da palavra fluere (“fluir”).
Em 1670, o soprador de vidro Heinrich Schwanhard descobriu que o vidro era gravado pela ação do fluoreto de cálcio (fluorita) tratado com ácido. Carl Scheele e muitos pesquisadores posteriores, incluindo Humphry Davy, Joseph-Louis Gay-Lussac, Antoine Lavoisier, Louis Thénard, fizeram experiências com ácido fluorídrico (HF), que foi facilmente obtido tratando CaF com ácido sulfúrico concentrado.
No final, ficou claro que o HF continha um elemento até então desconhecido. No entanto, devido à sua reatividade excessiva, esta substância não pôde ser isolada por muitos anos. Não é apenas difícil separar os compostos, mas reage imediatamente com seus outros componentes. O isolamento do flúor elementar do ácido fluorídrico é extremamente perigoso, e as primeiras tentativas cegaram e mataram vários cientistas. Essas pessoas ficaram conhecidas como os mártiresflúor.”
Descoberta e produção
Finalmente, em 1886, o químico francês Henri Moissan conseguiu isolar o flúor por eletrólise de uma mistura de fluoretos de potássio fundidos e ácido fluorídrico. Por isso, ele foi agraciado com o Prêmio Nobel de Química de 1906. Sua abordagem eletrolítica continua a ser usada hoje para a produção industrial deste elemento químico.
A primeira produção em larga escala de flúor começou durante a Segunda Guerra Mundial. Foi necessário para uma das etapas de criação de uma bomba atômica como parte do Projeto Manhattan. O flúor foi usado para produzir hexafluoreto de urânio (UF6), que por sua vez foi usado para separar os dois isótopos 235U eum do outro 238U. Hoje, UF gasoso6 é necessário para produzir urânio enriquecido para energia nuclear.
As propriedades mais importantes do flúor
Na tabela periódica, o elemento está no topo do grupo 17 (antigo grupo 7A), que é chamado de halogênio. Outros halogênios incluem cloro, bromo, iodo e astatina. Além disso, F está no segundo período entre oxigênio e neon.
Flúor puro é um gás corrosivo (fórmula química F2) com odor pungente característico que se encontra na concentração de 20 nl por litro de volume. Como o mais reativo e eletronegativo de todos os elementos, forma facilmente compostos com a maioria deles. O flúor é muito reativo para existir na forma elementar e temafinidade com a maioria dos materiais, incluindo o silício, que não pode ser preparado ou armazenado em recipientes de vidro. No ar úmido, reage com a água para formar o igualmente perigoso ácido fluorídrico.
Flúor, interagindo com o hidrogênio, explode mesmo em baixas temperaturas e no escuro. Ele reage violentamente com a água para formar ácido fluorídrico e gás oxigênio. Vários materiais, incluindo metais e vidros finamente dispersos, queimam com uma chama brilhante em um jato de flúor gasoso. Além disso, esse elemento químico forma compostos com os gases nobres criptônio, xenônio e radônio. No entanto, não reage diretamente com nitrogênio e oxigênio.
Apesar da atividade extrema do flúor, métodos para seu manuseio e transporte seguros estão agora disponíveis. O elemento pode ser armazenado em recipientes de aço ou monel (liga rica em níquel), pois os fluoretos se formam na superfície desses materiais, o que evita reações posteriores.
Flúor são substâncias nas quais o flúor está presente como um íon carregado negativamente (F-) em combinação com alguns elementos carregados positivamente. Os compostos de flúor com metais estão entre os sais mais estáveis. Quando dissolvidos em água, eles são divididos em íons. Outras formas de flúor são complexos, por exemplo, [FeF4]-, e H2F+.
Isótopos
Existem muitos isótopos deste halogênio, variando de 14F a 31F. Mas a composição isotópica do flúor inclui apenas um deles,19F, que contém 10 nêutrons, pois é o único estável. O isótopo radioativo 18F é uma valiosa fonte de pósitrons.
Impacto biológico
Flúor no corpo é encontrado principalmente nos ossos e dentes na forma de íons. A fluoretação da água potável em uma concentração inferior a uma parte por milhão reduz significativamente a incidência de cárie - de acordo com o Conselho Nacional de Pesquisa da Academia Nacional de Ciências dos Estados Unidos. Por outro lado, o acúmulo excessivo de flúor pode levar à fluorose, que se manifesta em dentes manchados. Este efeito é normalmente observado em áreas onde o teor deste elemento químico na água potável excede a concentração de 10 ppm.
Flúor elementar e sais de flúor são tóxicos e devem ser manuseados com muito cuidado. O contato com a pele ou os olhos deve ser cuidadosamente evitado. A reação com a pele produz ácido fluorídrico, que penetra rapidamente nos tecidos e reage com o cálcio dos ossos, danificando-os permanentemente.
Flúor ambiental
A produção mundial anual do mineral fluorita é de cerca de 4 milhões de toneladas, e a capacidade total dos depósitos explorados é de 120 milhões de toneladas. As principais áreas de mineração desse mineral são México, China e Europa Ocidental.
Flúor ocorre naturalmente na crosta terrestre, onde pode ser encontrado em rochas, carvão e argila. Os fluoretos são liberados no ar pela erosão eólica dos solos. O flúor é o 13º elemento químico mais abundante na crosta terrestre - seu conteúdoé igual a 950 ppm. Nos solos, sua concentração média é de cerca de 330 ppm. O fluoreto de hidrogênio pode ser liberado no ar como resultado de processos de combustão industrial. Os fluoretos que estão no ar acabam caindo no chão ou na água. Quando o flúor se liga a partículas muito pequenas, ele pode permanecer no ar por longos períodos de tempo.
Na atmosfera, 0,6 bilionésimos desse elemento químico está presente na forma de névoa salina e compostos orgânicos de cloro. Nas áreas urbanas, a concentração chega a 50 partes por bilhão.
Conexões
Flúor é um elemento químico que forma uma ampla gama de compostos orgânicos e inorgânicos. Os químicos podem substituir átomos de hidrogênio por ele, criando assim muitas novas substâncias. O halogênio altamente reativo forma compostos com gases nobres. Em 1962, Neil Bartlett sintetizou o hexafluoroplatinato de xenônio (XePtF6). Fluoretos de criptônio e radônio também foram obtidos. Outro composto é o fluorohidreto de argônio, que é estável apenas em temperaturas extremamente baixas.
Aplicações industriais
Em seu estado atômico e molecular, o flúor é usado para gravação de plasma na produção de semicondutores, telas planas e sistemas microeletromecânicos. O ácido fluorídrico é usado para gravar vidro em lâmpadas e outros produtos.
Junto com alguns de seus compostos, o flúor é um componente importante na produção de produtos farmacêuticos, agroquímicos, combustíveis e lubrificantesmateriais e têxteis. O elemento químico é necessário para produzir alcanos halogenados (halons), que, por sua vez, foram amplamente utilizados em sistemas de ar condicionado e refrigeração. Mais tarde, tal uso de clorofluorcarbonos foi banido porque eles contribuem para a destruição da camada de ozônio na alta atmosfera.
O hexafluoreto de enxofre é um gás extremamente inerte e não tóxico, classificado como gás de efeito estufa. Sem flúor, a produção de plásticos de baixo atrito, como o Teflon, não é possível. Muitos anestésicos (por exemplo, sevoflurano, desflurano e isoflurano) são derivados do CFC. O hexafluoroaluminato de sódio (criolita) é usado na eletrólise do alumínio.
Os compostos de flúor, incluindo o NaF, são usados em cremes dentais para prevenir a cárie dentária. Essas substâncias são adicionadas às águas municipais para fornecer fluoretação à água, porém a prática é considerada controversa devido ao impacto na saúde humana. Em concentrações mais altas, o NaF é usado como inseticida, especialmente no controle de baratas.
No passado, os fluoretos eram usados para diminuir o ponto de fusão de metais e minérios e aumentar sua fluidez. O flúor é um componente importante na produção de hexafluoreto de urânio, que é usado para separar seus isótopos. 18F, um isótopo radioativo com meia-vida de 110 minutos, emite pósitrons e é frequentemente usado em tomografia médica por emissão de pósitrons.
Propriedades físicas do flúor
Características básicaselemento químico como segue:
- massa atômica 18,9984032 g/mol.
- Configuração eletrônica 1s22s22p5.
- Estado de oxidação -1.
- Densidade 1,7 g/L.
- Ponto de fusão 53,53 K.
- Ponto de Ebulição 85,03 K.
- Capacidade de calor 31,34 J/(K mol).
