Fluori (F, järjestysluku 9) – ominaisuudet, käyttö ja myrkyllisyys

Tutustu fluoriin (F, 9): ominaisuudet, käyttökohdat ja vaarat. Selkeät tiedot myrkyllisyydestä, turvallisuudesta ja teollisesta käytöstä.

Fluori (symboli F) on kemiallinen alkuaine, joka on erittäin myrkyllinen. Sen järjestysluku (eli protonien lukumäärä) on 9 ja atomimassa 19. Se kuuluu alkuaineiden jaksollisen järjestelmän ryhmään 7 (halogeenit).

Perusominaisuudet

Fluori esiintyy normaalisti kaksiatomisena kaasuna, F2, ja sen väri on kellertävän vaalea. Se on erittäin reaktiivinen ja voimakas hapetin; se reagoi lähes kaikkien alkuaineiden kanssa jopa huoneenlämpötilassa. Fluorin elektronikonfiguraatio on 1s2 2s2 2p5, ja sillä on korkein elektronegatiivisuus kaikista alkuaineista (Pauling-arvo noin 3,98).

• Atomiluku: 9
• Atomimassa: noin 19 u
• Sulamis- ja kiehumispisteet (F2): sulamispiste noin −219,6 °C, kiehumispiste noin −188,1 °C
• Olomuoto: diatominen kaasu (F2) normaalilämpötilassa
• Stabiili isotooppi: 19F (vakaa, luonnossa yksinään esiintyvä)

Liittyminen muihin aineisiin ja yhdisteet

Fluori muodostaa helposti yhdisteitä. Tavallisimpia fluoriyhdisteitä ovat muun muassa hydrofluorihappo (HF, joka vesiliuoksessa tunnetaan hydrofluorihappona tai fluorivetyhappona), natriumfluoridi (NaF) ja kalsiumfluoridi (CaF2, fluoriitti). Monet tärkeät teolliset aineet ovat fluoripitoisia, kuten polytetrafluorieteeni (PTFE, tunnetaan kauppanimellä Teflon) ja lukuisat fluorattuja orgaanisia yhdisteitä sisältävät lääke- ja torjunta-aineet.

Fluoria käytetään myös fluoria sisältävien metalliyhdisteiden ja itsenäisten fluorikaasujen valmistukseen. Uraanihexafluoridi (UF6) on tärkeä yhdiste ydinpolttoaineen käsittelyssä ja rikastusprosessissa.

Käyttö

• Hammashoidossa: pieninä pitoisuuksina fluori (usein fluoridi-ioneina) ehkäisee hammaskiilteen reikiintymistä; fluoria annetaan hammastahnassa ja joissain vesijohtovesissä.
• Teollisuus: PTFE-pinnoitteet, fluoratut liuottimet ja kylmäaineet (fluoratut hiilivedyt), fluoro-organiset lääkkeet ja torjunta-aineet.
• Metallurgia: fluori- ja fluoriittiyhdisteitä käytetään juoksutteina alumiinin valmistuksessa (esim. kryoliitti Na3AlF6).
• Ydinenergia: UF6 tärkeänä välituotteena uraanin rikastuksessa.
• Elektroniikkateollisuus: fluoripitoisia kaasuja käytetään mm. piisirujen etsausprosessissa.

Myrkyllisyys ja turvallisuus

Fluori-kaasu (F2) on erittäin myrkyllistä ja syövyttävää. Se reagoi voimakkaasti veden kanssa muodostaen hydrofluorihappoa (HF), joka on myös erittäin vaarallinen. HF:tä pidetään erityisen vaarallisena, koska se tunkeutuu kudoksiin helposti ja sitoo kehossa kalsium- ja magnesiumioneja, mikä voi johtaa hengenvaaralliseen hypokalsemiaan ja sydämen rytmihäiriöihin.

Altistuminen voi olla akuutti tai krooninen:

• Akuutti altistus F2-kaasulle tai HF-höyrylle aiheuttaa hengitysteiden ärsytystä, keuhkopöhöä ja silmä- ja iho-oireita. Vakavat altistukset voivat olla hengenvaarallisia.
• Krooninen altistus (fluoridi-ionille) voi johtaa hammasfluoroosiin (luonnollisesti liiallinen altistus lapsuudessa vaikuttaa hampaisiin) ja luustofluoroosiin (pitkäaikainen, suuri altistus vaikuttaa luustoon).

Ensisijainen ensiapu riippuu altistuksen tyypistä:

• Ihokosketus HF:n kanssa: huuhtele runsaalla vedellä ja anna lääketieteellistä hoitoa. Paikallisesti käytetään kalsiumglukonaattigeeliä tai -injektioita sitomaan fluori-ioneja ja estämään kudosvaurioita.
• Silmien altistus: huuhtele välittömästi runsaalla vedellä ja hakeudu silmälääkärin hoitoon.
• Tupakointi/henkisen altistuksen jälkeen: ikään kuin myrkytyksessä, hakeudu välittömästi lääkärin hoitoon; hengitystietuen ja happiyhteyden varmistaminen voi olla tarpeen.

Työturvallisuudessa käytetään asianmukaisia hengityssuojaimia, kaasutiiviitä varusteita ja erityisiä säiliöitä sekä varmistetaan koulutus floriyhdisteiden turvallisesta käsittelystä.

Ympäristövaikutukset

Fluoriyhdisteet voivat kertyä ympäristöön ja aiheuttaa paikallista saastumista. Monet perinteiset fluorattuja hiilivetyjä sisältävät kylmäaineet ja liuottimet ovat myös voimakkaita kasvihuonekaasuja tai otsonia tuhoavia aineita, minkä vuoksi niiden käyttöä on rajoitettu tai korvattu ympäristöystävällisemmillä vaihtoehdoilla. Liiallinen fluoridin saanti juomavedestä voi aiheuttaa hammas- ja luustofluoroosia.

Historia ja nimitys

Fluorin eristämisen onnistui ensimmäisenä Henri Moissan vuonna 1886 elektrolyyttisesti. Nimi fluori tulee mineralogiasta: latinankielinen sana fluere (vuotaa) ja fluoriitin nimi liittyvät sulatusprosessien käyttöön (fluorite käytettiin juoksutteena). Fluori on järjestysluvultaan 9 ja se kuuluu halogeenien ryhmään.

Lyhyt yhteenveto

Fluori on erittäin reaktiivinen ja elektronegatiivinen alkuaine, jolla on monia tärkeitä teollisia käyttökohteita mutta myös huomattava myrkyllisyys. Ero fluorin (F2, erittäin reaktiivinen kaasu) ja fluori-ionin (F−, stabiilimpi muoto, esiintyy fluoreissa kuten NaF) välillä on tärkeä turvallisuuden ja käytön kannalta. Pieninä määrinä fluori hyödyttää hammasterveyttä, mutta yliherkkyys tai liiallinen altistus voi aiheuttaa vakavia terveys- ja ympäristöongelmia.

Esiintyminen

Fluoria ei löydy alkuaineena maapallolta; se on aivan liian reaktiivinen. Maassa on kuitenkin useita fluorideja. Kun kalsiumfosfaatti reagoi rikkihapon kanssa fosforihapon valmistamiseksi, syntyy jonkin verran fluorivetyhappoa. Myös fluoriitti voidaan reagoida rikkihapon kanssa fluorivetyhapon valmistamiseksi. Fluoriittia esiintyy luonnostaan maankuoressa kivissä, kivihiilessä ja savessa.

 
Fluoriittikiteet, fluorin "malmi".  

Hae kirjaimella