عنصر فلوئور F و تاریخچه کشف آن :
نام فلورين و فلوئور اسپار از كلمه لاتين Fluere به معنی جريان يا فلاكس می باشد. در سال 1525 استفاده از فلوئور اسپار به عنوان فلاكس مطرح گردد.
فرسمان دانشمند روسی این عنصر را همه چيز خور خوانده است و بی شك تعداد بسيار كمی از اجسام، چه طبيعی و چه ساخته دست انسان، وجود دارند كه بتوانند در برابر اثر فلوئور مقاومت كنند.
سرگذشت فلوئور خود حاكی از اين خصوصيت آن است. به استثنای گازهای نادر، فلوئور آخرین غیرفلزی بود كه به صورت آزاد تهيه شد. یكصد سال از تاریخ پیشگویی وجود چنين عنصری گذشت تا آنكه دانشمندان قادر به توليد آن به صورت گازی شدند. شيميدانان در طی اين دوره , پانزده بار دست به تهیه آن زدند ولی هر بار كوشش‌هایشان بی ثمر ماند و در موارد متعددی حتی جان خود را از دست دادند.
در عين حال كانی طبيعی معروف فلوئور يعنی فلورین از زمانهای بسیار دور برای هر كلكسیونر سنگی آشنا بوده است. نام اين كانی بی ضرر در دست نوشته‌های مربوط به قرن شانزدهم هم ذكر شده است.
سال 1771 ميلادی، يعنی سال جداسازی اسید فلوئوريدريك توسط شیله , دانشمند سوئدی را تاريخ كشف فلوئور در نظر می گيرند. خلوص اسيد به دست آمده به روش شيله همچنان به عنوان یك مسئله برجای ماند تا آنكه در سال 1809 ميلادی، گی‌لوساك و تنار, اسيد فلوئوريدريكی نسبتاً خالص به دست آوردند.
فارادی در سال 1834 میلادی, كوشيد تا معمای تهيه فلوئور آزاد را حل كند اما او حتی با الكتروليز فلوئوريدهای مذاب هم نتوانست به نتيجه‌ای برسد.
در سال 1836 ميلادی برادران ناكس ايرلندی به قصد حل اين مشكل به ميدان آمدند. آنها در طی پنج سال آزمايشات خطرناكی انجام دادند كه هيچ يك به نتيجه‌ای نرسيد. اين دو برادر در طول كار به شدت مسموم شدند و یكی از آنها، جان خود را از دست داد.
سرانجام لحظه‌ای فرا رسد كه مواسان, دانشمند فرانسوی ( Henri Moissan), سرنوشت فلوئور را در دستهای خود گرفت. او ابتدا خطاهای پیشینیان خود را تحليل كرد و در روز 26 ژوئن 1886 ميلادی , اولين آزمايش موفقت آميز خود را كه ضمن آن در اثر واكنش فلوئور با سيلسيم شعله‌ای مشاهده كرد, انجام داد. پس از آن گزارشی به آكادمی علوم پاريس فرستاد و در آن نظرات مختلفی كه در مورد ماهيت اين كار امكان داشت مطرح شود, درج كرد. به اين ترتيب پس از انجام موفقيت‌آميز آزمايش در حضور اعضای اكادمی پاريس همگی گواهی بر موفقيت او دادند و سال 1886 ميلادی , سالی تاريخی در بيوگرافی فلوئور شد.
فلوئور ( Fluorine ) :
فلوئور عنصری گازی شکل به رنگ زرد کمرنگ با بخار مایل به سفید است که در سال 1886 توسط henri mossian شیمیست فرانسوی کشف گردید . این عنصر در طبیعت از کانیهائی مانند فلوریت ، کریولیت ، فلور ،آپاتیت ،توپاز بدست می آید .
فلوئور در گروه 17 جدول تناوبی قرار دارد که به سری هالوژن معروف است . بیشترین الکترونگاتیویته را در بین عناصر دیگر دارد . فلوئور گازی خورنده است که با اجسام آلی و غیر آلی واکنش می دهد . همه فلزات ،شیشه، سرامیک، کربن و حتی آب در فلوئور با شعله روشن می سوزند. فلوئور در آب با شعله روشن می سوزد. در پروژه های بمب اتمی وانرژی هسته ای هنگامی که اورانیوم از گاز UF6جدا می شود ، به مقدار زیاد تولید می شود . در حال حاضر ایمنی های مناسبی برای فلور ارائه می شود که می توان فلور را به صورت مایع و در مقدار تن حمل کرد.
فلوئور می تواند جانشین هیدروژن در ترکیبات آلی شود و بیشمار ترکیب فلوئوری جدید ایجاد کند. ترکیباتی از فلور با گازهای نجیب از قبیل گزنون ، رادون و کریپتون به دست می آید . عنصر فلور و یون فلورید بسیار سمی هستند .
فلوئور و ترکیبات آن برای تولید اورانیوم و بیش از 100 ترکیب شیمیایی فلوئور شامل بیشتر پلاستیکهای حرارت بالا کاربرد دارد. اسید هیدروفلوریک برای روشنایی چراغها و لامپها استفاده می شود. فلوئور هیدروکربنها استفاده گسترده ای در تهویه هوا و صنایع برودتی دارد.
فلوئور قابلیت حلالیت در آب را دارد . از این عنصر در خمیردندانها برای پایداری و استحکام دندادن استفاده می شود و همینطور برای دندانسازی نیز کاربرد دارد. از این عنصر برای مطالعه سوختهای هسته ای نیز استفاده می شود.
عنصر فلوئور و یون آن بسیار سمی هستند . این عنصر به حالت آزاد در طبیعت وجود دارد دارای بوی بد و تیز است حتی با عیار پایین در طبیعت قابل کشف است .
اثرات فلوئور بر سلامتي انسان:
مقدار اندکي از فلوئور در آب، هوا، گياهان و جانوران وجود دارد. انسان از طريق غذا و آب آشاميدني و تنفس ميتواند فلوئور دريافت کند. فلوئورين با نسبتهاي مختلف در انواع مختلف غذا وجود دارد. چاي و پوسته صدفها داراي مقدار زيادي فلوئور ميباشد.
فلوئور براي مقاوم شدن استخوانهاي بدن انسان يک عنصر اساسي محسوب ميشود. اگر فلوئور در خمير دندان به کار رود و دو بار در روز مصرف شود، مانع پوسيدگي دندان ميشود. جذب و مصرف بيش از اندازه فلوئور باعث پوسيدگي دندان، پوکي استخوان، مشکلاتي در کليه ها، سيستم عصبي و ماهيچه ها ميگردد.
گاز فلوئور در صنعت توليد ميشود. اين گاز بسيار خطرناک است، به طوريکه در غلظتهاي بالا باعث مرگ ميشود. اگر غلظت گاز فلوئور پايين باشد، سبب آسيبهايي درگوش و چشم ميگردد.
اثرات فلوئور بر محيط زيست:
فلوئوربه طور طبيعي در پوسته زمين، جاييکه سنگها، زغالسنگ و خاک رس وجود دارد، پيدا ميشود. فلوئور در خاکي که توسط باد جابجا شده است، رها ميشود. فلوئوريد هيدروژن از طريق فرآيند احتراق که در صنعت انجام ميشود، وارد هوا ميشود. سپس فلوئوريدهايي که وارد هوا شده اند، وارد زمين و آب ميگردند. وقتيکه فلوئور به ذرات بسيار ريز مي چسبد، براي مدت زمان طولاني ميتواند در هوا باقي بماند.
زمانيکه فلوئور از هوا وارد آب ميشود، در رسوبات ته نشين ميگردد و زمانيکه فلوئور وارد خاک ميشود، فلوئور به ذرات خاک متصل ميشود. فلوئور در طبيعت از بين نميرود، بلکه از شکلي به شکل ديگر در مي آيد.
فلوئوري که در خاک جمع شده است، وارد گياهان ميشود. ميزان فلوئوري که توسط گياه جذب ميشود به عواملي مانند نوع گياه، نوع خاک و مقدار و نوع فلوئوري که در خاک موجود است، بستگي دارد. در مورد گياهاني که به فلوئور حساس هستند، حتي غلظتهاي پايين فلوئور هم باعث کند شدن رشد گياه و آسيب به برگ آنان ميشود.
جانوراني که از گياهان حاوي فلوئور تغذيه ميکنند، مقدار زيادي فلوئور در بدن آنها جمع ميشود. فلوئور به مقدار زياد جذب استخوان ميشود. در نتيجه، جانوراني که درصد بالاي فلوئور دريافت ميکنند، از بيماريهاي پوسيدگي دندان و از بين رفتن استخوان رنج ميبرند. فلوئور زياد سبب کندي جذب غذا شده و از رشد بدن جانور جلوگيري به عمل مي آيد. در نهايت، فلوئور باعث ميشود که در هنگام تولد، نوزاد جانورکم وزن باشد.
خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر فلوئور :
عدد اتمی:9
جرم اتمی: 18.99840
نقطه ذوب : C°-219.6
نقطه جوش : C:-188.1
شعاع اتمی: Å 0.57
ظرفیت:7
رنگ: زرد کم رنگ
حالت استاندارد: گاز
نام گروه: 17
انرژی یونیزاسیون: Kj/mol 1680.6
شکل الکترونی: 1s2 2s2p5
شعاع یونی : Å 1.33
حالت اکسیداسیون: -1
دانسیته: 1.516
گرمای فروپاشی: Kj/mol 0.51
گرمای تبخیر : Kj/mol 6.54
گرمای ویژه: J/g Ko 0.82
دوره تناوبی:2
شماره سطح انرژی : 2
انرژی اولیه : 2
انرژی ثانویه : 7
درجه اشتعال : در حالت گازی غیر قابل اشتعال
شماره ایزوتوپ : 1
ایزوتوپ :
ایزوتوپ نیمه عمر
F-18 1.8 ساعت
F-19 پایدار
اشکال دیگر :
اکسید فلوئور OF2
هیدرید فلوئور HF
تترا فلوئورید کلر ClF5 ، تری فلوئورید کلر ClF3 ، فلوئورید کلر ClF
قویترین اسید:
قويترين اسيد دنيا كه لااقل يك ميليون مرتبه قويتر از اسيد سولفوريك غليظ شده مي باشد دريكي از ازمايشگاهاي كاليفرنيا ساخته شد.شايد اين اسيد كمترين ميزان خورندگي را هم داشته باشد.اين تركيب كربوران اسيد ناميده شده است توليد كنندگان ان مي گويند اين نخستين ابر اسيدي است كه مي توان انرا در ظرف شيشه اي (لوله ازمايشگاهي) نگهداري كرد . ابر اسيد قبلي اسيد فلوئور وسولفوريك به قدري قوي است كه مستقيما(فورا) مي تواند شيشه را خود حل كندولي به نظر مي رسد خاصيت اسيد جديد به پايداري شيميايي قابل توجهش برگردد.
كريستفرريد از دانشگاه كاليفرنيا ، ديو رسيد وهمكارانش . اين اسيد مانند همه اسيدها با تركيبات ديگر واكنش نشان مي دهدويك اتم هيدروژن با بار مثبت به انها مي دهد اما بنيان باقي مانده انقدر پايدار است كه ان از واكنش بيشتر خودداري مي كند .
اين دومين واكنشي است كه براي خورندگي ضروري است براي مثال اسيد هيدروفلوريك كه غالبا تركيب شده از دي اكسيد سيليكون شيشه را مي خورد زيرا يون فلوريد به اين سيليكون حمله مي كند همانطوريكه هيدروژن با اكسيژن واكنش مي دهد.
اين اسيد جديد با فرمول(H(CHB11GL11 تمايل بسيار زيادي براي دادن يون هيدروژن داردكه ميزان قدرت اسيدي انهارا تعريف ميكند(معين ميكند)و صد تريليون بار از اب استخر اسيدي تر است اما بنيان باقي مانده اسيد كه نتيجه از دست دادن يون هيدروژن است شامل يازده اتم بورويك اتم كربن است كه در يك ساختار 20 وجهي قرار گرفته اند . ريد مي گويد شايد پايدارترين گروه اتمهايي كه در شيمي وجود دارد باشد . هدف اصلي محققان اين است كه با استفاده از اسيد هاي كربوران اتم هاي گار نجيب زنون را بسادگي اسيدي كنند كاري كه تا كنون انجام نشده است.
کانی (ماده معدنی) فلورین :
كانی فلورين يا فلوئوريت به فرمول شيميایی CAF2 مهمترين كانی فلوئور در طبيعت میباشد که می توان فلوئور را از آن بدست آورد.
این کانی به رنگ های زرد ، سبز ، صورتی, آبی ، بنفش ، بی رنگ و گاهی سیاه بوده و در سيستم کوبيک (مکعبی ) متبلور مي شود. به صورت نیمه شفاف بوده و دارای جلای شیشیه ای است . وزن مخصوص اين کاني 18/3 و سختي آن 4 مي باشد. معمولاً فضای خالی بين ساير کانی ها را پر می کند و در طبيعت بیشتر به صورت رگه ای مشاهده شده و همراه با کانی هایی کلسيت - کوارتز - باريت- سلستين و سولفيد های گوناگون همراه است . فلوئوريت در صورت خالص بودن 7/48 % فلوئور و 3/51 % کلسيم دارد . در تصاویر زیر سیستم مکعبی و جلای شیشه ای فلوئوریت , قابل تشخیص است.
کاربرد کانی فلوئوریت ( فلورین ) :
كابردهای فلوئوريت را مي توان به چهار گروه كاربرد عمده مشخص نمود :
1-فلوئوريت هاي متالورژی: كه در صنايع متالورژی و عمدتا ً در صنعت فولاد و همچنين در توليد آلومينيوم برای توليد كريوليت مصنوعی بكار گرفته می شود.
2-فلوئوريت سراميكی : كاربرد اين نوع فلوئوريت ها شامل بكارگيری در توليد لعاب و در صنايع شيشه می باشد.
3-فلوئوريت اسيدی: براي توليد اسيد فلوئوريدريك كاربرد دارد. اين نوع فلوئوريت بايد از خلوص بالايي برخوردار باشد و معمولا ًدر آن عيار CAF2 بالای 97% باشد.
4-فلوئوریت تزئینی : به علت زیبایی طبیعی کانی فلوئوریت , آن را به صورت خام و یا تراش خورده و در رنگهای مختلف, به عنوان سنگ گرانبها و تزئینی مورد استفاده قرار می دهند که معمولا دارای قیمتی بالاست
نحوه تشکیل , ذخایر و تولید :
فلوئوريت در محدوده وسیعی از شرايط زمين شناسی تشکيل و مشاهده می شود . كانسارهای فلوئوريت می توانند دارای منشاء رسوبی - كربناته باشند يا به صورت رگه ای معمولا ً مرتبط با سنگهای آذرين خروجی اسيدی تا حد واسط همراه باشند. (تصویر)
از نظر میزان ذخایر فلوئوریت , بر اساس گزارش سال 1998 میلادی, سازمان زمين شناسی و معدن آمريكا, كشور مكزيك با 32 ميليون تن در رتبه اول و كشورهای آفريقاي جنوبی و چين به ترتيب با 30 و 23 ميليون تن در مقام دوم و سوم را دارند بعد از كشورهای فوق فرانسه با 10 میلیون تن و اسپانيا با 6 میلیون تن قرار می گيرند.
براساس اطلاعات وزارت صنايع و معادن , در سال 2001 میلادی ( 1380 شمسی) جمعا بيش از 1/3 ميليون تن ذخيره احتمالي و بالغ بر 5/1 ميليون تن ذخيره قطعی فلورین در ایران وجود داشته است.
یکی از کاربردهای اسید فلوئوریدریک در صنعت:
درصنايع ميكروالكترونيك ، مقدار قابل توجهي اسيد، براي عمليات Etching چه‌به صورت خالص و چه به‌صورت مخلوط به كار مي‌روند. برحسب كاربرد، اين اسيدها شامل اسيد فلوئوريدريك ، اسيد استيك ، اسيد فسفريك و ... مي‌باشند. درميان اين اسيدها، اسيد فلوئوريدريك HF بيشترين مصرف رادارد، زيرا درتوليد نيمه‌هاديهاي سيليكوني به‌كار مي‌رود. اين اسيد هم ازلحاظ قيمت و ميزان مصرف و هم ازلحاظ آلودگي محيط زيست مسائل زيادي دارد كه‌مصرف مجدد و عدم دفع آن راضروري مي‌نمايد. برحسب مطالعات و بررسي‌هاي انجام شده، جداسازي اين‌اسيد تاكنون به روش تبديل يوني‌انجام مي‌شد كه اطلاعات مربوطه درپاتنت تعدادي ازكشورهانظير آمريكا و ژاپن ميباشد. تاكنون جداسازي اسيد فلوئوريدريك توسط سل‌هاي اسمز معكوس مورد تحقيق هيچ مركزي نبوده و علي‌رغم جستجوهاي وسيعي كه‌دراين زمينه به عمل آمده، هيچ اطلاعاتي دراين زمينه حاصل نگرديده است . ولي اخيرا توسط محققين دانشگاه Rensselaerدرايالت نيويورك ، آزمايشاتي جهت بررسي چگونگي جداسازي اسيد فلوئوريدريك در سل‌هاي اسمز معكوس درحال انجام ميباشد واميداست كه‌درآينده نزديكي به‌اين اطلاعات دسترسي پيدا شود.دراين پروژه، براي اسيدهاي مختلف كه به‌مقدار جزئي يونيزه مي‌شوند، معادلات انتقال جرم درقسمت خوراك سمت فشار قوي سل‌هاي آزمايشگاهي اسمز معكوس به همراه معادلات انتقال جرم درداخل غشاء ونيزمعادلات تعادلي اين واكنشها همزمان موردبررسي قرارگرفته وتاثير ثابت تعادل واكنش، غلظت اسيد در توده‌خوراك ، PH محلول وساختمان مولكولي اسيد روي درصد جداسازي مطالعه‌مي‌گردد. دراين بررسي، ازآناليز Kimura-Sourirajan استفاده شده‌است . دراين آناليز، غلظت درتوده خوراك ، ثابت درنظر گرفته شده و فرض ميشود كه‌دركنار غشاء يك لايه تغليظ شده قرارداشته باشد، معادلات مربوط به‌اين لايه تغليظ شده از تئوري فيلمي به دست مي‌آيد. سپس بايك ثابت K غلظت دراين لايه به‌غلظت حل شده در داخل غشا مربوط ميشود و پارامتر انتقال حل شده كه‌شامل ضريب نفوذ حل شده درداخل غشا، ثابت K و ضخامت لايه فعال غشا ميباشد، معرفي شده و چگونگي محاسبه آن ازپارامتر انرژي آزاد حل شده، بيان ميگردد. پارامتر انتقال حل شده تابع درجه تفكيك اسيد به يونهاa نيز ميباشد و تمامي‌پارامترهائي نظير غلظت خوراك PH محلول وثابت تفكيك اسيد، درتعيين مقدار a دخالت دارند. درنهايت باتعيين پارامتر انتقال حل شده، مي‌توان جداسازي يك اسيد رادرشرايط عملياتي پيشبيني نمود. دراين پروژه به علت اهميت خاصي كه براي اسيد فلوئوريدريك قائل شده‌است، سعي گرديده است مراحل زيردراجراي آن درنظر گرفته شود: 1 - بررسي خواص فيزيكي و شيميائي اسيد فلوئوريدريك 2 - بررسي مدل انتخابي جهت جداسازي اسمز معكوس -3 بررسي كارهاي انجام شده كه‌شامل بررسي جداسازي اسيدهاي آلي و نمك‌هاي معدني باثابت تفكيك اندك در غلظت هاي بسيار كم‌خوراك بوده‌است 4 - بررسي جداسازي اسيدهاي آلي ضعيف باتوجه به‌موجود بودن اطلاعات مورد نياز وبررسي اثرات ثابت تفكيك ، غلظت خوراك ، PH محلول، ثابت هيدروليز و ثابت دوم تفكيك و حضور ناخالصي در جداسازي و بازيابي اسيد ازمحلول خوراك 5 - بررسي مشخصات محلولهاي پساب صنايع ميكروالكترونيكي 6 - بررسي كيفي جداسازي PH از پساب فوق‌الذكر 7 - مقايسه‌نتايج مدل باآزمايشات تجربي در صورت فراهم شدن اطلاعات .
نام فلورين و فلوئور اسپار از كلمه لاتين Fluere به معنی جريان يا فلاكس می باشد. در سال 1525 استفاده از فلوئور اسپار به عنوان فلاكس مطرح گردد.
فرسمان دانشمند روسی این عنصر را همه چيز خور خوانده است و بی شك تعداد بسيار كمی از اجسام، چه طبيعی و چه ساخته دست انسان، وجود دارند كه بتوانند در برابر اثر فلوئور مقاومت كنند.
سرگذشت فلوئور خود حاكی از اين خصوصيت آن است. به استثنای گازهای نادر، فلوئور آخرین غیرفلزی بود كه به صورت آزاد تهيه شد. یكصد سال از تاریخ پیشگویی وجود چنين عنصری گذشت تا آنكه دانشمندان قادر به توليد آن به صورت گازی شدند. شيميدانان در طی اين دوره , پانزده بار دست به تهیه آن زدند ولی هر بار كوشش‌هایشان بی ثمر ماند و در موارد متعددی حتی جان خود را از دست دادند.
در عين حال كانی طبيعی معروف فلوئور يعنی فلورین از زمانهای بسیار دور برای هر كلكسیونر سنگی آشنا بوده است. نام اين كانی بی ضرر در دست نوشته‌های مربوط به قرن شانزدهم هم ذكر شده است.
سال 1771 ميلادی، يعنی سال جداسازی اسید فلوئوريدريك توسط شیله , دانشمند سوئدی را تاريخ كشف فلوئور در نظر می گيرند. خلوص اسيد به دست آمده به روش شيله همچنان به عنوان یك مسئله برجای ماند تا آنكه در سال 1809 ميلادی، گی‌لوساك و تنار, اسيد فلوئوريدريكی نسبتاً خالص به دست آوردند.
فارادی در سال 1834 میلادی, كوشيد تا معمای تهيه فلوئور آزاد را حل كند اما او حتی با الكتروليز فلوئوريدهای مذاب هم نتوانست به نتيجه‌ای برسد.
در سال 1836 ميلادی برادران ناكس ايرلندی به قصد حل اين مشكل به ميدان آمدند. آنها در طی پنج سال آزمايشات خطرناكی انجام دادند كه هيچ يك به نتيجه‌ای نرسيد. اين دو برادر در طول كار به شدت مسموم شدند و یكی از آنها، جان خود را از دست داد.
سرانجام لحظه‌ای فرا رسد كه مواسان, دانشمند فرانسوی ( Henri Moissan), سرنوشت فلوئور را در دستهای خود گرفت. او ابتدا خطاهای پیشینیان خود را تحليل كرد و در روز 26 ژوئن 1886 ميلادی , اولين آزمايش موفقت آميز خود را كه ضمن آن در اثر واكنش فلوئور با سيلسيم شعله‌ای مشاهده كرد, انجام داد. پس از آن گزارشی به آكادمی علوم پاريس فرستاد و در آن نظرات مختلفی كه در مورد ماهيت اين كار امكان داشت مطرح شود, درج كرد. به اين ترتيب پس از انجام موفقيت‌آميز آزمايش در حضور اعضای اكادمی پاريس همگی گواهی بر موفقيت او دادند و سال 1886 ميلادی , سالی تاريخی در بيوگرافی فلوئور شد.
فلوئور ( Fluorine ) :
فلوئور عنصری گازی شکل به رنگ زرد کمرنگ با بخار مایل به سفید است که در سال 1886 توسط henri mossian شیمیست فرانسوی کشف گردید . این عنصر در طبیعت از کانیهائی مانند فلوریت ، کریولیت ، فلور ،آپاتیت ،توپاز بدست می آید .
فلوئور در گروه 17 جدول تناوبی قرار دارد که به سری هالوژن معروف است . بیشترین الکترونگاتیویته را در بین عناصر دیگر دارد . فلوئور گازی خورنده است که با اجسام آلی و غیر آلی واکنش می دهد . همه فلزات ،شیشه، سرامیک، کربن و حتی آب در فلوئور با شعله روشن می سوزند. فلوئور در آب با شعله روشن می سوزد. در پروژه های بمب اتمی وانرژی هسته ای هنگامی که اورانیوم از گاز UF6جدا می شود ، به مقدار زیاد تولید می شود . در حال حاضر ایمنی های مناسبی برای فلور ارائه می شود که می توان فلور را به صورت مایع و در مقدار تن حمل کرد.
فلوئور می تواند جانشین هیدروژن در ترکیبات آلی شود و بیشمار ترکیب فلوئوری جدید ایجاد کند. ترکیباتی از فلور با گازهای نجیب از قبیل گزنون ، رادون و کریپتون به دست می آید . عنصر فلور و یون فلورید بسیار سمی هستند .
فلوئور و ترکیبات آن برای تولید اورانیوم و بیش از 100 ترکیب شیمیایی فلوئور شامل بیشتر پلاستیکهای حرارت بالا کاربرد دارد. اسید هیدروفلوریک برای روشنایی چراغها و لامپها استفاده می شود. فلوئور هیدروکربنها استفاده گسترده ای در تهویه هوا و صنایع برودتی دارد.
فلوئور قابلیت حلالیت در آب را دارد . از این عنصر در خمیردندانها برای پایداری و استحکام دندادن استفاده می شود و همینطور برای دندانسازی نیز کاربرد دارد. از این عنصر برای مطالعه سوختهای هسته ای نیز استفاده می شود.
عنصر فلوئور و یون آن بسیار سمی هستند . این عنصر به حالت آزاد در طبیعت وجود دارد دارای بوی بد و تیز است حتی با عیار پایین در طبیعت قابل کشف است .
اثرات فلوئور بر سلامتي انسان:
مقدار اندکي از فلوئور در آب، هوا، گياهان و جانوران وجود دارد. انسان از طريق غذا و آب آشاميدني و تنفس ميتواند فلوئور دريافت کند. فلوئورين با نسبتهاي مختلف در انواع مختلف غذا وجود دارد. چاي و پوسته صدفها داراي مقدار زيادي فلوئور ميباشد.
فلوئور براي مقاوم شدن استخوانهاي بدن انسان يک عنصر اساسي محسوب ميشود. اگر فلوئور در خمير دندان به کار رود و دو بار در روز مصرف شود، مانع پوسيدگي دندان ميشود. جذب و مصرف بيش از اندازه فلوئور باعث پوسيدگي دندان، پوکي استخوان، مشکلاتي در کليه ها، سيستم عصبي و ماهيچه ها ميگردد.
گاز فلوئور در صنعت توليد ميشود. اين گاز بسيار خطرناک است، به طوريکه در غلظتهاي بالا باعث مرگ ميشود. اگر غلظت گاز فلوئور پايين باشد، سبب آسيبهايي درگوش و چشم ميگردد.
اثرات فلوئور بر محيط زيست:
فلوئوربه طور طبيعي در پوسته زمين، جاييکه سنگها، زغالسنگ و خاک رس وجود دارد، پيدا ميشود. فلوئور در خاکي که توسط باد جابجا شده است، رها ميشود. فلوئوريد هيدروژن از طريق فرآيند احتراق که در صنعت انجام ميشود، وارد هوا ميشود. سپس فلوئوريدهايي که وارد هوا شده اند، وارد زمين و آب ميگردند. وقتيکه فلوئور به ذرات بسيار ريز مي چسبد، براي مدت زمان طولاني ميتواند در هوا باقي بماند.
زمانيکه فلوئور از هوا وارد آب ميشود، در رسوبات ته نشين ميگردد و زمانيکه فلوئور وارد خاک ميشود، فلوئور به ذرات خاک متصل ميشود. فلوئور در طبيعت از بين نميرود، بلکه از شکلي به شکل ديگر در مي آيد.
فلوئوري که در خاک جمع شده است، وارد گياهان ميشود. ميزان فلوئوري که توسط گياه جذب ميشود به عواملي مانند نوع گياه، نوع خاک و مقدار و نوع فلوئوري که در خاک موجود است، بستگي دارد. در مورد گياهاني که به فلوئور حساس هستند، حتي غلظتهاي پايين فلوئور هم باعث کند شدن رشد گياه و آسيب به برگ آنان ميشود.
جانوراني که از گياهان حاوي فلوئور تغذيه ميکنند، مقدار زيادي فلوئور در بدن آنها جمع ميشود. فلوئور به مقدار زياد جذب استخوان ميشود. در نتيجه، جانوراني که درصد بالاي فلوئور دريافت ميکنند، از بيماريهاي پوسيدگي دندان و از بين رفتن استخوان رنج ميبرند. فلوئور زياد سبب کندي جذب غذا شده و از رشد بدن جانور جلوگيري به عمل مي آيد. در نهايت، فلوئور باعث ميشود که در هنگام تولد، نوزاد جانورکم وزن باشد.
خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر فلوئور :
عدد اتمی:9
جرم اتمی: 18.99840
نقطه ذوب : C°-219.6
نقطه جوش : C:-188.1
شعاع اتمی: Å 0.57
ظرفیت:7
رنگ: زرد کم رنگ
حالت استاندارد: گاز
نام گروه: 17
انرژی یونیزاسیون: Kj/mol 1680.6
شکل الکترونی: 1s2 2s2p5
شعاع یونی : Å 1.33
حالت اکسیداسیون: -1
دانسیته: 1.516
گرمای فروپاشی: Kj/mol 0.51
گرمای تبخیر : Kj/mol 6.54
گرمای ویژه: J/g Ko 0.82
دوره تناوبی:2
شماره سطح انرژی : 2
انرژی اولیه : 2
انرژی ثانویه : 7
درجه اشتعال : در حالت گازی غیر قابل اشتعال
شماره ایزوتوپ : 1
ایزوتوپ :
ایزوتوپ نیمه عمر
F-18 1.8 ساعت
F-19 پایدار
اشکال دیگر :
اکسید فلوئور OF2
هیدرید فلوئور HF
تترا فلوئورید کلر ClF5 ، تری فلوئورید کلر ClF3 ، فلوئورید کلر ClF
قویترین اسید:
قويترين اسيد دنيا كه لااقل يك ميليون مرتبه قويتر از اسيد سولفوريك غليظ شده مي باشد دريكي از ازمايشگاهاي كاليفرنيا ساخته شد.شايد اين اسيد كمترين ميزان خورندگي را هم داشته باشد.اين تركيب كربوران اسيد ناميده شده است توليد كنندگان ان مي گويند اين نخستين ابر اسيدي است كه مي توان انرا در ظرف شيشه اي (لوله ازمايشگاهي) نگهداري كرد . ابر اسيد قبلي اسيد فلوئور وسولفوريك به قدري قوي است كه مستقيما(فورا) مي تواند شيشه را خود حل كندولي به نظر مي رسد خاصيت اسيد جديد به پايداري شيميايي قابل توجهش برگردد.
كريستفرريد از دانشگاه كاليفرنيا ، ديو رسيد وهمكارانش . اين اسيد مانند همه اسيدها با تركيبات ديگر واكنش نشان مي دهدويك اتم هيدروژن با بار مثبت به انها مي دهد اما بنيان باقي مانده انقدر پايدار است كه ان از واكنش بيشتر خودداري مي كند .
اين دومين واكنشي است كه براي خورندگي ضروري است براي مثال اسيد هيدروفلوريك كه غالبا تركيب شده از دي اكسيد سيليكون شيشه را مي خورد زيرا يون فلوريد به اين سيليكون حمله مي كند همانطوريكه هيدروژن با اكسيژن واكنش مي دهد.
اين اسيد جديد با فرمول(H(CHB11GL11 تمايل بسيار زيادي براي دادن يون هيدروژن داردكه ميزان قدرت اسيدي انهارا تعريف ميكند(معين ميكند)و صد تريليون بار از اب استخر اسيدي تر است اما بنيان باقي مانده اسيد كه نتيجه از دست دادن يون هيدروژن است شامل يازده اتم بورويك اتم كربن است كه در يك ساختار 20 وجهي قرار گرفته اند . ريد مي گويد شايد پايدارترين گروه اتمهايي كه در شيمي وجود دارد باشد . هدف اصلي محققان اين است كه با استفاده از اسيد هاي كربوران اتم هاي گار نجيب زنون را بسادگي اسيدي كنند كاري كه تا كنون انجام نشده است.
کانی (ماده معدنی) فلورین :
كانی فلورين يا فلوئوريت به فرمول شيميایی CAF2 مهمترين كانی فلوئور در طبيعت میباشد که می توان فلوئور را از آن بدست آورد.
این کانی به رنگ های زرد ، سبز ، صورتی, آبی ، بنفش ، بی رنگ و گاهی سیاه بوده و در سيستم کوبيک (مکعبی ) متبلور مي شود. به صورت نیمه شفاف بوده و دارای جلای شیشیه ای است . وزن مخصوص اين کاني 18/3 و سختي آن 4 مي باشد. معمولاً فضای خالی بين ساير کانی ها را پر می کند و در طبيعت بیشتر به صورت رگه ای مشاهده شده و همراه با کانی هایی کلسيت - کوارتز - باريت- سلستين و سولفيد های گوناگون همراه است . فلوئوريت در صورت خالص بودن 7/48 % فلوئور و 3/51 % کلسيم دارد . در تصاویر زیر سیستم مکعبی و جلای شیشه ای فلوئوریت , قابل تشخیص است.
کاربرد کانی فلوئوریت ( فلورین ) :
كابردهای فلوئوريت را مي توان به چهار گروه كاربرد عمده مشخص نمود :
1-فلوئوريت هاي متالورژی: كه در صنايع متالورژی و عمدتا ً در صنعت فولاد و همچنين در توليد آلومينيوم برای توليد كريوليت مصنوعی بكار گرفته می شود.
2-فلوئوريت سراميكی : كاربرد اين نوع فلوئوريت ها شامل بكارگيری در توليد لعاب و در صنايع شيشه می باشد.
3-فلوئوريت اسيدی: براي توليد اسيد فلوئوريدريك كاربرد دارد. اين نوع فلوئوريت بايد از خلوص بالايي برخوردار باشد و معمولا ًدر آن عيار CAF2 بالای 97% باشد.
4-فلوئوریت تزئینی : به علت زیبایی طبیعی کانی فلوئوریت , آن را به صورت خام و یا تراش خورده و در رنگهای مختلف, به عنوان سنگ گرانبها و تزئینی مورد استفاده قرار می دهند که معمولا دارای قیمتی بالاست
نحوه تشکیل , ذخایر و تولید :
فلوئوريت در محدوده وسیعی از شرايط زمين شناسی تشکيل و مشاهده می شود . كانسارهای فلوئوريت می توانند دارای منشاء رسوبی - كربناته باشند يا به صورت رگه ای معمولا ً مرتبط با سنگهای آذرين خروجی اسيدی تا حد واسط همراه باشند. (تصویر)
از نظر میزان ذخایر فلوئوریت , بر اساس گزارش سال 1998 میلادی, سازمان زمين شناسی و معدن آمريكا, كشور مكزيك با 32 ميليون تن در رتبه اول و كشورهای آفريقاي جنوبی و چين به ترتيب با 30 و 23 ميليون تن در مقام دوم و سوم را دارند بعد از كشورهای فوق فرانسه با 10 میلیون تن و اسپانيا با 6 میلیون تن قرار می گيرند.
براساس اطلاعات وزارت صنايع و معادن , در سال 2001 میلادی ( 1380 شمسی) جمعا بيش از 1/3 ميليون تن ذخيره احتمالي و بالغ بر 5/1 ميليون تن ذخيره قطعی فلورین در ایران وجود داشته است.
یکی از کاربردهای اسید فلوئوریدریک در صنعت:
درصنايع ميكروالكترونيك ، مقدار قابل توجهي اسيد، براي عمليات Etching چه‌به صورت خالص و چه به‌صورت مخلوط به كار مي‌روند. برحسب كاربرد، اين اسيدها شامل اسيد فلوئوريدريك ، اسيد استيك ، اسيد فسفريك و ... مي‌باشند. درميان اين اسيدها، اسيد فلوئوريدريك HF بيشترين مصرف رادارد، زيرا درتوليد نيمه‌هاديهاي سيليكوني به‌كار مي‌رود. اين اسيد هم ازلحاظ قيمت و ميزان مصرف و هم ازلحاظ آلودگي محيط زيست مسائل زيادي دارد كه‌مصرف مجدد و عدم دفع آن راضروري مي‌نمايد. برحسب مطالعات و بررسي‌هاي انجام شده، جداسازي اين‌اسيد تاكنون به روش تبديل يوني‌انجام مي‌شد كه اطلاعات مربوطه درپاتنت تعدادي ازكشورهانظير آمريكا و ژاپن ميباشد. تاكنون جداسازي اسيد فلوئوريدريك توسط سل‌هاي اسمز معكوس مورد تحقيق هيچ مركزي نبوده و علي‌رغم جستجوهاي وسيعي كه‌دراين زمينه به عمل آمده، هيچ اطلاعاتي دراين زمينه حاصل نگرديده است . ولي اخيرا توسط محققين دانشگاه Rensselaerدرايالت نيويورك ، آزمايشاتي جهت بررسي چگونگي جداسازي اسيد فلوئوريدريك در سل‌هاي اسمز معكوس درحال انجام ميباشد واميداست كه‌درآينده نزديكي به‌اين اطلاعات دسترسي پيدا شود.دراين پروژه، براي اسيدهاي مختلف كه به‌مقدار جزئي يونيزه مي‌شوند، معادلات انتقال جرم درقسمت خوراك سمت فشار قوي سل‌هاي آزمايشگاهي اسمز معكوس به همراه معادلات انتقال جرم درداخل غشاء ونيزمعادلات تعادلي اين واكنشها همزمان موردبررسي قرارگرفته وتاثير ثابت تعادل واكنش، غلظت اسيد در توده‌خوراك ، PH محلول وساختمان مولكولي اسيد روي درصد جداسازي مطالعه‌مي‌گردد. دراين بررسي، ازآناليز Kimura-Sourirajan استفاده شده‌است . دراين آناليز، غلظت درتوده خوراك ، ثابت درنظر گرفته شده و فرض ميشود كه‌دركنار غشاء يك لايه تغليظ شده قرارداشته باشد، معادلات مربوط به‌اين لايه تغليظ شده از تئوري فيلمي به دست مي‌آيد. سپس بايك ثابت K غلظت دراين لايه به‌غلظت حل شده در داخل غشا مربوط ميشود و پارامتر انتقال حل شده كه‌شامل ضريب نفوذ حل شده درداخل غشا، ثابت K و ضخامت لايه فعال غشا ميباشد، معرفي شده و چگونگي محاسبه آن ازپارامتر انرژي آزاد حل شده، بيان ميگردد. پارامتر انتقال حل شده تابع درجه تفكيك اسيد به يونهاa نيز ميباشد و تمامي‌پارامترهائي نظير غلظت خوراك PH محلول وثابت تفكيك اسيد، درتعيين مقدار a دخالت دارند. درنهايت باتعيين پارامتر انتقال حل شده، مي‌توان جداسازي يك اسيد رادرشرايط عملياتي پيشبيني نمود. دراين پروژه به علت اهميت خاصي كه براي اسيد فلوئوريدريك قائل شده‌است، سعي گرديده است مراحل زيردراجراي آن درنظر گرفته شود: 1 - بررسي خواص فيزيكي و شيميائي اسيد فلوئوريدريك 2 - بررسي مدل انتخابي جهت جداسازي اسمز معكوس -3 بررسي كارهاي انجام شده كه‌شامل بررسي جداسازي اسيدهاي آلي و نمك‌هاي معدني باثابت تفكيك اندك در غلظت هاي بسيار كم‌خوراك بوده‌است 4 - بررسي جداسازي اسيدهاي آلي ضعيف باتوجه به‌موجود بودن اطلاعات مورد نياز وبررسي اثرات ثابت تفكيك ، غلظت خوراك ، PH محلول، ثابت هيدروليز و ثابت دوم تفكيك و حضور ناخالصي در جداسازي و بازيابي اسيد ازمحلول خوراك 5 - بررسي مشخصات محلولهاي پساب صنايع ميكروالكترونيكي 6 - بررسي كيفي جداسازي PH از پساب فوق‌الذكر 7 - مقايسه‌نتايج مدل باآزمايشات تجربي در صورت فراهم شدن اطلاعات .