Fluoro

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ossigeno – fluoro – neon F Cl Tavola periodica
Generale
Nome, Simbolo, N° Atomico			fluoro, F, 9
Serie chimica			alogeni
Gruppo, Periodo, Blocco			17 (VIIA), 2, p
Densità, Durezza			1,696 kg/m3 a 273K, nd
Colore			gas quasi incolore
Proprietà atomiche
Peso atomico			18,9984 amu
Raggio atomico			50 pm
Raggio covalente			71 pm
Raggio di van der Waals			147 pm
Configurazione elettronica			He2s22p5
e- per livello energetico			2, 7
Stato di ossidazione			-1 (acido forte)
Struttura cristallina			Cubica
Proprietà fisiche
Stato di aggregazione			gas (non magnetico)
Punto di fusione			53,53 K, (-219,62 °C)
Punto di ebollizione			85,03 K, (-188,12 °C)
Volume molare			11,2 × 10-3 m3/mol
Calore di vaporizzazione			3,2698 kJ/mol
Calore di fusione			0,2552 kJ/mol
Pressione del vapore			nd
Velocità del suono			nd
Varie
Elettronegatività			3,98 (Scala di Pauling)
Capacità calorica specifica			824 J/(kg*K)
Conducibilità elettrica			nd
Conducibilità termica			0,0279 W/(m*K)
Energia di prima ionizzazione			1681,0 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione			3374,2 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione			6050,4 kJ/mol
Energia di quarta ionizzazione			8407,7 kJ/mol
Energia di quinta ionizzazione			11022,7 kJ/mol
Energia di sesta ionizzazione			15164,1 kJ/mol
Energia di settima ionizzazione			17868,0 kJ/mol
Energia di ottava ionizzazione			92038,1 kJ/mol
Nona energia di ionizzazione			106434,3 kJ/mol
Isotopi stabili
iso	NA	TD	DM	DE	DP
19F	99,762%	F è stabile con 10 neutroni
iso = isotopo NA = abbondanza in natura TD = tempo di dimezzamento DM = modalità di decadimento DE = energia di decadimento in MeV DP = prodotto del decadimento

Il fluoro è l'elemento chimico della tavola periodica degli elementi, che ha come simbolo F e come numero atomico il 9. È un gas alogeno di colore giallognolo, velenoso, ed è l'elemento chimicamente più reattivo e con la maggior elettronegatività. Nella sua forma pura è altamente pericoloso, causa gravi ustioni chimiche a contatto con la pelle.

[modifica] Caratteristiche

Il fluoro puro è un gas giallo pallido, corrosivo, ed è un potente agente ossidante. È il più reattivo ed elettronegativo di tutti gli elementi, e forma composti con la maggior parte degli elementi, inclusi i gas nobili xeno e radon. Anche in condizioni di buio e bassa temperatura il fluoro reagisce esplosivamente con l'idrogeno. In un getto di gas di fluoro vetro, metalli, acqua ed altre sostanze bruciano con una fiamma brillante. Il fluoro si trova sempre composto con altri elementi, specialmente silicati, per questo non può essere preparato o contenuto in recipienti di vetro.

In natura, il fluoro si trova comunemente come ione fluoruro F-. I fluoruri sono composti che combinano questo ione con ioni caricati positivamente.

[modifica] Applicazioni

Il fluoro è impiegato nella produzione di plastiche a bassa frizione come il teflon, e in liquidi refrigeranti come il freon. Altri usi:

• L'acido fluoridrico (HF) è usato per incidere il vetro delle lampadine e di altri prodotti.
• Il fluoro monoatomico è usato nella manifattura dei semiconduttori.
• Assieme ai suoi composti, il fluoro è usato nella produzione dell'uranio (dall'esafluoruro) e in più di altri 100 differenti materiali.
• Gli idrofluoroclorocarburi sono usati massicciamente negli impianti di aria condizionata e nella refrigerazione. I clorofluorocarburi sono stati vietati per queste applicazioni perché sospettati di contribuire alla formazione del buco nell'ozono. Entrambe queste classi di composti sono potenti gas a effetto serra.
• Il fluoruro di sodio è stato usato come insetticida, specialmente contro gli scarafaggi.
• Altri fluoruri sono spesso aggiunti ai dentifrici per prevenire la carie.

Alcuni ricercatori hanno studiato il gas di fluoro come possibile propellente per i razzi, a causa del suo impulso specifico eccezionalmente alto.

[modifica] Il fluoro-18 in campo medico

Il fluoro-18, un isotopo estremamente instabile del fluoro-19, con tempo di decadimento di 110 minuti è usato in medicina nucleare per condurre esami PET, CT-PET e SPECT, per la sua caratteristica fondamentale, cioè di emettere positroni, ovvero anti-elettroni (e⁺) durante il decadimento beta⁺ che lo porta ad emettere inoltre neutrini e a trasformare l' eccesso di un protone in un neutrone, secondo la reazione

¹⁸F → ¹⁸O + e⁺ + ν,

ed emissione, al decadimento, di 2 raggi gamma da 0,64 MeV.

Il fluoro-18 viene legato al posto di un atomo ossigeno (di cui è isobaro, ovvero ha diverso numero atomico Z, ma identico numero di massa A) in una molecola di zucchero (come il fluorodesossiglucosio). Arrivando attraverso via endovenosa nel letto vascolare, la molecola marcata, viene attratta dalla carcinogenesi che si suppone sia in atto, grazie al peculiare maggiore metabolismo di essa.

Qui, lo zucchero, sia per metabolismo, che per velocissima ossidoriduzione (redox), causata dall' area carcinogenetica ipervascolarizzata, libera il fluoro-18 che va incontro a decadimento trasformandosi in ossigeno e liberando positroni che, a loro volta, si annichiliscono con gli elettroni vicini liberando due raggi gamma da 511 KeV, e un back scattering meno intenso di radiazione diffusa per effetto Rayleigh.

Questi raggi gamma usciti con grande intensità e opposti l'uno all'altro di 180°, vengono raccolti da testate, collimate che trasformeranno gli impulsi ricevuti in un'immagine digitale del carcinoma stesso, così che possa essere studiato.

[modifica] Storia

Il fluoro (dal latino fluere che significa flusso o fluire), in forma di fluorite, venne descritto nel 1529 da Georigius Agricola per il suo uso come sostanza che favorisce la fusione di metalli o minerali. Nel 1670 Schwandhard scoprì che il vetro veniva inciso se esposto alla fluorite trattata con acido. Karl Scheele e molti altri ricercatori tra cui Humphry Davy, Gay-Lussac, Antoine Lavoisier, and Louis Thenard condussero esperimenti con l'acido fluoridrico (alcuni dei quali finirono in tragedia).

Questo elemento non fu isolato fino a molti anni più tardi, a causa del fatto che quando viene separato da un composto attacca immediatamente i materiali restanti. Il fluoro venne finalmente isolato nel 1886 da Henri Moissan dopo almeno 74 anni di continui sforzi.

Il gas nervino costituì il primo impiego di composti chimici per scopi militari. Come molti gas velenosi, conteneva notevoli quantità di fluoro che ha un effetto bloccante sull'attività enzimatica e sul sistema nervoso centrale, generando danni a livello cerebrale (riduzioni del quoziente d'intelligenza e ritardi mentali), depressione polmonare e cardiaca (fino alla morte, se assunto in dosi eccessive, come risulta in letteratura da assunzioni di pastiglie anticarie). Attualmente il fluoro è impiegato nei gas lacrimogeni.

[modifica] Composti

Il fluoro è spesso un sostituto dell'idrogeno nei composti organici. Attraverso questo meccanismo il fluoro può creare un alto numero di composti chimici. Esistono composti di fluoro con gas rari che formano fluoruro di kripton, radon, e xeno. Questo elemento si ricava da fluorite, criolite, e fluorapatite.

Il fluoruro di sodio è usato come base per la produzione di esafluoruro di uranio (UF₆), che, allo stato gassoso, viene centrifugato e fatto passare attraverso pareti semipermeabili, arricchendo in tal modo l'U naturale in ²³⁵U, che è l'isotopo fissile dell'uranio, l'uranio arricchito può essere utilizzato sia come combustibile per i reattori nucleari (arricchimento dell'8-10% per reattori moderati ad acqua) sia come massa critica per gli ordigni nucleari (arricchimento superiore al 50%). Questo processo tecnologico genera un rifiuto "speciale", il fluoro radioattivo, che è impossibile smaltire o trattare, e comporta una costosa gestione.

[modifica] Precauzioni

Il fluoro e l'acido fluoridrico devono essere maneggiati con grande attenzione e qualsiasi contatto con la pelle e gli occhi deve essere evitato.

Sia il fluoro che lo ione fluoruro sono altamente tossici. Il fluoro in forma libera ha un caratteristico odore pungente che è riconoscibile anche in concentrazioni di sole 20 parti per miliardo. È raccomandabile che l'esposizione massima giornaliera (TLV-TWA) sia di 1 parte per milione.

Comunque, procedure di sicurezza permettono il trasporto di fluoro liquido in tonnellate.

[modifica] Il fluoro in medicina

Il fluoro è un elemento costituente di una vasta serie di medicinali, per la sua azione che moltiplica l'efficacia terapeutica e la metabolizzazione delle sostanze medicinali, amplificandone al contempo gli effetti collaterali.

Da vari studi emerge che in dosi eccessive tende a sostituire lo iodio come componente dell'ormone tiroxina, impedendo alla ghiandola tiroide la sintesi corretta di tale sostanza.

In tali casi le malattie della tiroide, dovute a un deficit di iodio, non sono curabili con un semplice ripristino dei normali livelli di tale alogeno (cibandosi di sale iodato, respirando aria di mare oppure fiale di iodio, fino a ricorrere a 7-8 gg di esposizione a isotopi di iodio radioattivi chiusi nella propria abitazione). Occorre diminuire i livelli di fluoro presenti nel corpo, prima di normalizzare lo iodio.

Insorge anche un accumulo di fluoro nelle ossa e nei denti che divengono più densi e compatti, ma nel contempo più fragili e meno elastici nella riparazione di fratture. I soggetti di osteoporosi dentaria e scheletrica, malattia incurabile, sono numerosi soprattutto in Paesi del Terzo Mondo in cui l'acqua potabile è estratta direttamente da minerali ricchi di fluoro (ma anche in Cina).

In quantità inferiori a 1 mg/giorno il fluoro eserciterebbe un ruolo protettivo contro la carie dentaria (contestato da studi clinici degli anni '70); in dosi superiori ai 2 mg/giorno produce chiazzature (gialle) nei denti (fluorite).

Per questo ruolo nella prevenzione della carie, in molte nazioni viene praticata la fluorazione delle acque potabili (ormai dagli anni '30). Tale pratica è stata costantemente respinta dalle autorità italiane.

Il fluoruro di sodio è contenuto in svariati collutori, gel e dentifrici.

Insieme agli altri alogeni è diffuso nelle sostanze anestetiche.

[modifica] Controversie

La recente diffusione di integratori anti-carie al fluoro consigliati da pediatri e dentisti in età infantile ha fatto sì che crescesse il numero degli studi sull'effettiva efficacia della sostanza e sui suoi effetti collaterali. Alcuni studiosi, tra cui il chimico Giorgio Petrucci, docente a contratto all'Università degli Studi di Firenze e autore del libro I pericoli del fluoro, sostengono che il fluoro non sia efficace contro la carie e che la convinzione che lo fosse sia stata diffusa a partire dagli anni '40 senza prove scientifiche, sulla base di interessi economici (il fluoro è un rifiuto nucleare il cui smaltimento sarebbe troppo costoso^[1]). Per via della capacità del fluoro di ridurre il quoziente intellettivo, alcuni sostengono che venga somministrato allo scopo di aiutare il controllo delle masse. Altra accusa mossa al fluoro è quella di concorrere all'indebolimento delle ossa. La soglia tra dose consigliata (un milligrammo al giorno) e dose sconsigliata (1,6 milligrammi al giorno) sarebbe troppo bassa.

[modifica] Sintesi

Il fluoro si ottiene per elettrolisi a partire da HF. La scarsa conducibilità di tale composto fa si che sia necessario utilizzare in pratica un sale misto KF*nHF con n variabile da 1 a 8. Aumentando progressivamente n si passa da temperature di fusione da 250 a circa 130°C.

All'anodo si produce fluoro secondo la reazione
2F^- -> F₂ + 2e^-

Al catodo invece si scarica idrogeno
2H⁺ + 2e^- -> H2

In tali condizioni operative è necessario mantenere l'acido fluoridrico in fase liquida, quindi è necessario operare la cella in pressione. Per resistere all'azione corrosiva della miscela di fluoro e acido fluoridrico la cella è realizzata in monel.

[modifica] Note

1. ^ Mimmo Tringale, Contiene fluoro? No, grazie, Aam Terra Nuova n. 199, 2005.

[modifica] Voci correlate

• Fluorazione delle acque

[modifica] Altri progetti

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