Fluori (lat. fluor) on halogeeneihin kuuluva alkuaine, jonka kemiallinen merkki on F, järjestysluku 9 ja CAS-numero 7782-41-4. Esiintyessään vapaana alkuaineena se on myrkyllinen, kalpean kellanvihreä, pistävänhajuinen kaasu. Fluori on kemiallisesti kaikkein reaktiokykyisin alkuaine, ja vastaavasti sen metallisuolat ovat kaikkein vakaimpia.

[muokkaa] Ominaisuudet

Puhdas fluori on hyvin voimakas hapettava aine. Se on reaktiivisin ja elektronegatiivisin kaikista alkuaineista, ja se yhdistyy jopa jalokaasuihin ksenoniin ja radoniin, ja jossa jopa vesi, lasi ja monet metallit syttyvät palamaan. Fluoria verraten hyvin kestäviä ovat kupari, teräs, nikkeli ja iridium sekä happi, kloori ja typpi.

Fluoria ja vetyfluoridia (HF) täytyy käsitellä suurella varovaisuudella, ja kaikkea kosketusta silmän ja ihon kanssa on tiukasti vältettävä. Fluori ja fluoridit ovat hyvin myrkyllisiä.

[muokkaa] Historia

Muutamat fluorin yhdisteet ovat olleet tunnettuja jo satoja vuosia sitten. Vuonna 1530 ilmestyneessä teoksessaan Georgius Agricola mainitsi fluorspar -nimisen aineen, jolla tarkoitettiin kalsiumfluoridia eli fluoriittia ja jota käytetiin metallurgiassa^[1]. Vuonna 1670 Schwanhard havaitsi, että lasia voitiin etsata aineella, jota saatiin käsittelemällä fluoriittia jollakin hapolla. Nykyisin tämän aineen tiedetään olleen vetyfluoridia. Sen ominaisuuksia tutkivat myöhemmin monet kemistit kuten Carl Wilhelm Scheele ja monet myöhemmät tutkijat kuten Humphry Davy, Caroline Menard, Gay-Lussac, Antoine Lavoisier ja Louis Thénard.

Jo 1800-luvun alussa kemistit päättelivät, että fluoriitti ja siitä saatu vetyfluoridi sisälsivät erästä tuntematonta alkuainetta. Myös Mendelejev sisällytti sen vuonna 1869 laatimaansa alkuaineiden jaksolliseen järjestelmään. Fluorin eristäminen vapaana alkuaineena osoittautui kuitenkin sen suuren reaktiivisuuden vuoksi erittäin hankalaksi. Sen eristäminen on mahdollista vain elektrolyysin avulla, ja useimmissa tapauksissa se silloinkin reagoi välittömästi jonkin muun aineen kanssa. Sitä yrittivät 74 vuoden ajan monet tutkijat, mutta vasta vuonna 1886 ranskalainen kemisti Henri Moissan onnistui siinä.^[2] Jotta fluori ei välittömästi reagoinut minkään muun aineen kanssa, oli elektrolyyttinä käytettävä kalsiumfluoridin vetyfluoridiliuosta ja elekrodit olivat platinaa. Tästä keksinnöstään Moissan sai Nobelin kemianpalkinnon vuonna 1906. Fluorin eristäminen vetyfluoridista on erittäin vaarallista, ja ennen Moissania monet sitä yrittäneet tutkijat olivat sen vuoksi kuolleet tai menettäneet näkönsä.

Suuremmassa määrin vapaata fluoria eristettiin vasta toisen maailmansodan aikana Manhattan-projektissa. Atomipommin valmistaminen edellytti, että uraanin isotooppi U-235 oli saatava eristetyksi. Tämä kävi päinsä, kun onnistuttiin valmistamaan uraaniheksafluoridia (UF₆), kaasumaista uraaniyhdistettä, josta eri isotoopit voitiin erottaa toisistaan kaasudiffuusion avulla.

[muokkaa] Yhdisteet

Fluori muodostaa monia hyvin erilaisia yhdisteitä. Fluoriatomi on pieni ja sen sidoksissa on taipumusta kovalenssiin (vrt. litium), mutta toisaalta se on äärimmäisen elektronegatiivinen ja hapettava. Esimerkiksi fluorivetyhappo on erittäin vaarallinen syövyttävä myrkky, kun sen sijaan synteettisissä lääkkeissä, joissa on fluorilla substituoitu aromaattinen rengas, fluori on reagoimaton ja estää toksikaation.

Hapettimena fluori on voimakkain tunnettu, ja alkuaineena se voi jo toimia hapettimena kuten happi. On olemassa vieläkin voimakkaampi hapetin klooritrifluoridi, joka pystyy polttamaan vettä ja hiekkaa, jotka ovat heikomman hapettimen eli hapen yhdisteitä.

[muokkaa] Fluoridit

Fluoridi-ioni on vesiliuoksessa emäksinen, ja siksi fluoridisuolojen vesiliuokset ovat emäksisiä. Vesi on kuitenkin osallisena, koska jos liuotin vaihdetaan vähemmän emäksiseen, kuten laimentamattomaan etikkahappoon, fluorivetyhapon havaitaan olevan voimakkain halogeenien hapoista (vetykloorihappo jne.). Fluoridi on Lewis-emäksinen ja sitoutuu voimakkaasti tiettyihin aineisiin kuten kalsiumiin ja piihin. Fluorivetyhapolla esimerkiksi poistetaan silyyli-suojaryhmiä. Fluoridi-ioni on myrkyllinen.

Fluoridi-ioni muodostaa vakaita suoloja useiden metallien kanssa. Monet niistä ovat veteen liukenemattomia. Esimerkiksi kalsiumfluoridi ei liukene veteen, toisin kuin runsasliukoinen kalsiumkloridi.

[muokkaa] Fluorin jalokaasuyhdisteet

Fluori oli myös ensimmäinen aine, joka saatiin muodostamaan yhdisteitä jalokaasujen kanssa (jalokaasuyhdiste): ensimmäinen oli Neil Bartlettin vuonna 1962 valmistama ksenonheksafluoroplatinaatti XePtF₆. Ksenonfluorideja tunnetaan kolme, ksenonin di-, tetra-, ja heksafluoridi. Myös radon-, ja kryptonfluorideita on valmistettu, ja suomalainen Markku Räsäsen tutkijaryhmä on onnistunut valmistamaan myös argonin yhdistettä argon-fluorihydridiä, joka kuitenkin hajoaa yli −256 °C:ssa.

[muokkaa] Fluorin ja hiilen yhdisteet

Fluori-hiili -sidos on erittäin vakaa ja kovalentti. Käytännössä orgaanisessa rakenteessa vedyn voi korvata fluorilla ilman reaktiivisuuseroja. Esimerkiksi CFC-yhdisteet, joita aikoinaan käytettiin muun muassa aerosolipulloissa, ovat hiilen, fluorin ja kloorin yhdisteitä. Niiden käytöstä on kuitenkin luovuttu, koska niiden on todettu tuhoavan ilmakehän otsonikerrosta.

Suurimolekyyliset hiilen ja fluorin yhdisteet ovat yleensä kiinteitä aineita. Tyypillinen esimerkki on fluorihiili PTFE eli kauppanimeltään Teflon, joka on niin lämmönkestävä, että sitä käytetään paistinpannujen pinnoitteena.

Organofluoriyhdisteitä voi turvallisesti käyttää sellaisiin käyttötarkoituksiin kuten lääkkeiksi, ilman että niistä vapautuisi myrkyllistä fluoridi-ionia. Synteettisissä lääkkeissä fluoria käytetään elektronegatiivisena aineena ja toksikaation estämiseen. Toksikaatiosta esimerkki on se, kun aromaattisen renkaan para-asema reagoi elimistössä entsyymireaktion kautta myrkylliseksi epoksidiksi. Kun para-asemaan vaihdetaan vedyn sijaan fluori, se ei enää reagoi, ja myrkyn muodostuminen estyy.

[muokkaa] Käyttö

Fluoria käytetään monien orgaanisten fluoriyhdisteiden valmistuksessa, teflonmuovin valmistuksessa, vetyfluoridina (HF) lasin syövytyksessä, hyönteismyrkyissä, hammastahnoissa sekä ydinteknologiassa uraanin isotooppien erottamiseen. Uraani saadaan kaasumaiseksi liittämällä se fluoriin uraaniheksafluoridiksi (UF₆), josta tärkeä kevyempi uraani-isotooppi U-235 erotetaan kaasudiffuusiolla tai kaasusentrifugeilla.

Fluoria valmistetaan fluorimineraaleista, kuten fluoriitista, kryoliitista, apatiitista sekä useista silikaattimineraaleista.

Imeskeltävät fluoritabletit parantavat hammaskiillettä korvaamalla hampaan pinnalta pois kuluneita hydroksidi-ioneja.

[muokkaa] Ihmisen terveys

Fluoridi-ioneina fluori on ihmiselle pieninä määrinä hyödyllistä, sillä se vahvistaa hammaskiillettä ja auttaa sen muodostumista. Tällöin fluori-ionit korvaavat kiilteessä hydroksidi-ioneita. Hammastahnoihin usein lisätäänkin natriumfluoridia (NaF). Joissakin maissa myös juomaveteen lisätään fluoria kansan hammasterveyden edistämiseksi. Suuret annokset (> 5 mg/painokilo) voivat kuitenkin olla hengenvaarallisia ja vaativat välitöntä hoitoa. Kuopiossa lisättiin vesijohtoveteen fluoridia vuoteen 1992 saakka enimmillään 1,2 mg/l. EU:n talousvedelle asettama laatuvaatimuksen raja-arvo on 1,5 mg/l.

Suomalaiset vesilaitokset eivät lisää talousveteen fluoria. Esimerkiksi Helsingin talousveden luontainen fluoripitoisuus juomavedessä on n. 0,1 mg/l. Näin pienillä pitoisuuksilla ei juomavedellä ole positiivisia terveysvaikutuksia eli se ei ehkäise kariesta. Suomessa korkea juomaveden fluoripitoisuus on alueellinen maaperän laadusta johtuva ongelma ja korkeita fluoripitoisuuksia saattaa esiintyä pohjavesissä, ei pintavesissä.

Paikoin Suomessa on maaperässä niin paljon fluoria, että varsinkin imeväisten vedestä suositellaan osa korvattavaksi pullovedellä. Tosin hyvin suuri määrä pullovesistäkin on fluorattu.

[muokkaa] Lähteet

↑ Fluoride History Discovery of fluorine
↑ http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/btp6k3058f/f1541.chemindefer Henri Moissan: Action d'un courant électrique sur l'acide fluorhydrique anhydre, Comptes rendus hebdomaires des séances de l'Académie des scienses, n:0 102/1886, sivut 1543-1544

[muokkaa] Aiheesta muualla

Haettu osoitteesta http://fi.wikipedia.org/wiki/Fluori

Luokka: Alkuaineet

Fluori

Wikipedia