دانشچی پورتال جامع تحقیق و مقاله، مطالب علمی و هنری ، وبگردی و…
همه چیز درباره فلوئور (F)
فلوئور، (به انگلیسی : Fluorine) با علامت اختصاری F و عدد اتمی ۹ ، عنصری از جدول تناوبی در دسته نافلزها است که در ادامه بیشتر با آن آشنا می شوید. با دانشچی همراه باشید.
فلوئور یک عنصر یک ظرفیتی، هالوژن و زرد رنگ (زرد کم رنگ مایل به سبز) است و ازتمامی عناصر، الکترونگاتیو تر و واکنش‌پذیر تر است. نوع خالص آن بسیار خطرناک و درصورت تماس با پوست، سوختگیهای شیمیائی شدید ایجاد می‌کند.
شناسنامه فلوئور
عدد اتمی:۹
جرم اتمی: ۱۸.۹۹۸۴۰
نقطه ذوب : C°-۲۱۹.۶
نقطه جوش : C:-188.1
شعاع اتمی: Å ۰.۵۷
ظرفیت:۷
رنگ: زرد کم رنگ
حالت استاندارد: گاز
نام گروه: ۱۷
انرژی یونیزاسیون: Kj/mol 1680.6
شکل الکترونی: ۱s2 2s2p5
شعاع یونی : Å ۱.۳۳
حالت اکسیداسیون: -۱
دانسیته: ۱.۵۱۶
گرمای فروپاشی: Kj/mol 0.51
گرمای تبخیر : Kj/mol 6.54
گرمای ویژه: J/g Ko 0.82
دوره تناوبی:۲
تاریخچه فلوئور
“Georigius Agricola” در سال ۱۵۲۹ ، فلورین را (از واژه لاتین fluere به معنی جریان یا تغییر مداوم) به شکل فلورسپار و به خاطر کاربرد آن بعنوان یک گداز آور ( ماده ای که برای بهبود جوشکاری فلزات یا کانی‌ها)) بکار می‌رود ) شناسایی کرد. “Schwandhard” در سال ۱۶۷۰ متوجه شد سطح شیشه در صورتیکه در معرض فلورسپار همراه با اسید قرار گیرد، نقشهایی بر روی آن حک می‌گردد. “Karl Scheele” و بسیاری از محققان ، بعد از او از جمله Humphry Davy ، Gay-Lussac Antoine Lavoisier و Louis Thenard همگی با اسید هیدروفلوریک به آزمایش پرداختند. ( بعضی از آزمایشات به یک فاجعه ختم شد).
این عنصر سالهای زیادی بعد از آن بدست نیامد، چون هنگامیکه آنرا از یکی از ترکیباتش جدا می‌کردند ، فورا” به مواد باقی مانده آن ترکیب حمله می‌کرد. سرانجام بعد از تقریبا” ۷۴ سال تلاش مداوم ، “Henri Moissan” در سال ۱۸۸۶ موفق به تهیه فلوئور شد.
اولین تولید تجاری فلوئور ، در پروژه بمب اتمی ، پروژه Manhattan ، در جنگ جهانی دوم بود که ازترکیب هگزا فلورئورید اورانیم (UF6) برای جداسازی ایزوتوپهای اورانیوم استفاده شد. این فرآیند ، هنوز هم در تجهیزات نیروی هسته‌ای کاربرد دارد.
ویژگی های فلوئور
فلوئور خالص گاز زرد رنگ و فرسایشگری است که عامل اکسید کننده ای قوی می باشد. این گاز از تمامی عناصر الکترونگاتیوتر و واکنش پذیرتر است و با بیشتر عناصر دیگر از جمله گازهای بی اثر، زنون و رادون تولید ترکیب ایجاد می کند. فلورین حتی در تاریکی و شرایط سرد با هیدروژن به صورت انفجاری واکنش می کند.
در فوران گاز فلوئور، شیشه، فلزات، آب ومواد دیگر به صورت شعله های درخشان می سوزند. این گاز همیشه به صورت ترکیب وجود داشته و چنین تمایلی را با سایر عناصر مخصوصا” سیلیکون دارد که نه می توان آن را در ظروف شیشه ای تهیه و نه در آن ها نگهداری کرد.
فلوئور در محلول های آبی عموما” به شکل یون فلوریدF- دیده می شود. حالت های دیگر آن کمپلکس های فلوئور، مانند -FeF4 یا +H2F هستند.
فلورایدها ترکیباتی هستند که در آن ها فلورید با بعضی از بقایای مثبت بار شده، ترکیب می شود و اغلب آن ها یون دار می باشند.
کاربردهای فلوئور
فلوئور در تولید پلاستیکهای کم اصطکاک از قبیل تفلون و نیز در هالونها مانند فریون کاربرد دارد. سایر کاربردهای آن عبارت‌اند از:
- اسید هیدروفلوریک (فرمول شیمیایی HF) برای حکاکی روی شیشه در لامپ و محصولات دیگر بکار می‌رود.
- از فلوئور تک اتمی در تولید نیمه هادی به منظور Plasma ashing استفاده می‌گردد.
- فلوئور به همراه ترکیباتش در تولید اورانیوم (ازهگزا فلوراید) و بیش از صد نوع ماده شیمیایی فلوئوردار تجاری از جمله تعداد زیادی از پلاستیکهای مقاوم در برابر گرما، کاربرد دارد.
- فلوئوروکلروهیدروکربن (Fluorochlorohydrocarbons) در تهویه و در سردسازی کاربرد وسیعی دارند. استفاده از کلروفلوئوروکربنها(Chlorofluorocarbons) در این موارد ممنوع شده چون آنها مشکوک به بزرگ کردن سوراخ اوزون می‌باشند. هگزافلوئورید گوگرد (Sulfurhexafluoride) گازی بسیار راکد و غیر سمی است. این گروه از ترکیبات گازهای گلخانه‌ای قوی هستند.
- آلومینیات هگزافلوئورید پتاسیم، – اصطلاحاً Cryolite یا یخسنگ نامیده می‌شود- در الکترولیز آلومینیوم مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- از فلوئورید سدیم به‌عنوان یک حشره کش بخصوص علیه سوسک ها استفاده می‌شود.
- بعضی دیگر از فلوئوریدها برای جلوگیری از پوسیدگی دندان به خمیر دندان و (تا حدی بحث‌انگیز) به منابع آب شهری افزوده می‌شود. در دندانپزشکی ترکیبات حاوی فلوراید به صورت دهانشویه یا وارنیش به کار می‌رود. فلوراید به دو طریق از پوسیدگی دندانها جلوگیری می‌کند: فلوراید در استخوانها و دندانهای در حال رشد کودکان تجمع می‌کند و به سفت شدن مینای دندانها قبل از پیدایش آنها کمک می‌نماید.
- همچنین در سفت شدن مینای دندان بزرگسالان مؤثر است.
- بعضی از محققین امکان استفاده از گاز فلوئور خالص را به‌عنوان سوخت موشک بررسی کرده‌اند، چون این گاز دارای ضربه مخصوص بالائی می‌باشد.
ترکیبات فلوئور
فلوئور اغلب می‌تواند در ترکیبات آلی جایگزین هیدروژن شود. با این مکانیسم ، فلوئور می‌تواند ترکیبات بسیار زیادی داشته باشد. ترکیبات فلورین که شامل گازهای نادر هستند با فلوئوریدهای کریپتون ، رادون و زنون تایید شده‌اند. این عنصر از fluotite ، cryolite و fluorapatite بازیافت می‌شود.
منابع غذایی فلوئور
منبع عمده فلوئور عمدتا آب آشامیدنی است؛ به طوری که اگر آب حاوی یک قسمت در میلیون، فلوئور باشد، روزانه یک تا دو میلی گرم از این عنصر در بدن تأمین می گردد. حدود ۲۵% میلی گرم دیگر نیز از طریق چای و غذاهای جامد به بدن می رسد. ماهی نیز منبع خوبی از فلوئور است.
برخی مطالعات نشان می دهند که مقدار فلوئور غذاهای آماده شده یا پخته ممکن است ۲ تا ۳ برابر بیش از غذاهای تازه باشد و البته این در صورتی است که غذا با آب فلوریده شده تهیه شده باشد. فلوئور موجود در سبزیجات نیز بستگی به فلوریده شدن آب آن منطقه دارد که در آن صورت میزانش افزایش می یابد.
مقدار فلوئور رژیم غذایی جوامع ساکن در این مناطق حدود ۳ تا ۴ برابر بیش از جوامعی است که آب منطقه شان فلوریده نشده است. جالب است بدانید که یک لیوان چای حاوی یک میلی گرم فلوئور است. غذاهای حیوانی مانند انواع گوشت، جگر و غذاهای دریایی مقادیر قابل توجهی فلوئور به ما می رسانند. پختن غذاها در ظروف تفلون (یک پلیمر حاوی فلوئور) میزان دریافت آن را افزایش می دهد.
فلوئور در بدن
فلوئور محلول در آب به آسانی از روده جذب می شود و مقداری نیز ممکن است از معده جذب گردد. در حدود ۷۵ درصد فلوئور مصرفی در حدود یک ساعت و ۹۰ درصد آن در حدود ۸ ساعت در خون ظاهر می شود. از این مقدار ۵۰ درصد پس از ۲۴ ساعت از راه ادرار دفع می شود و نیمی دیگر به دندانها و استخوانها، جایی که قسمت مهمی از ساختمان آنها را تشکیل می دهد، وارد می شود.
صرف نظر از مقدار مصرفی، میزان آن در خون ثابت می ماند و این نشان دهنده قدرت کلیه در کنترل میزان فلوئور در بافتهای بدن است که این عمل را از طریق دفع مقدار اضافه بر احتیاج بدن انجام می دهد. سرعت دفع فلوئور در ادرار، در افرادی که مبتلا به بیماریهای شدید کلیوی هستند، به مراتب بیشتر از افراد سالم است. با این وجود، ارتباط بین میزان دفع ادراری آن با کل دریافت فلوئور، بسیار پیچیده است، زیرا این ارتباط به وضعیت استخوانها نیز بستگی دارد.
نحوه عمل فلوئور در بدن
برای آشنایی با عمل فلوئور در پیشگیری از پوسیدگی دندانها و افزایش مقاومت آنها لازم است ابتدا با ساختمان دندانها آشنا شویم.
مینای دندانها حاوی ماده کریستالی به نام «هیدروکسی آپاتیت» است. زمانی که فلوئور کافی در دسترس باشد، کریستالهای جدیدی به نام «فلوئورو آپاتیت» جانشین کریستالهای قبلی می شوند. برخی از دانشمندان اظهار داشته اند که این عمل در دندانهای در حال رشد و تشکیل صورت می گیرد. جالب اینجاست که این کریستال جدید نسبت به اعمال اسیدها مقاومت بیشتری دارد. میزان فلوئور لایه خارجی مینا بسیار بیشتر از لایه داخلی آن است، چرا که شروع فعالیت در ایجاد پوسیدگی در لایه داخلی دارای احتمال کمتری است.
نقش احتمالی دیگری که به فلوئور نسبت داده شده است این است که این عنصر با حضور خود در ساختمان دندانها محیط نامناسبی برای رشد باکتری های مخرب دندان فراهم می سازد. این میکروبها از غذاهای قندی برای رشد خود استفاده کرده و تولید اسید می کنند که برای دندان ها مضر است.
سطح مینای دندان کمی بعد از ظاهر شدن و در هنگام آخرین مراحل آهکی شدن دندانها قادر به برداشتن فلوئور می باشد. احتمال می رود که فلوئور موجود در بزاق از سطح دندان جذب شود و این سبب استحکام و مقاومت بیشتر دندان می گردد. به علاوه شواهدی در دست است که نشان می دهند فلوئور سبب پیشرفت رسوب «فسفات کلسیم» از بزاق می شود، بدین ترتیب فلوئور ممکن است در مراحل اولیه پوسیدگی و پس از اینکه دندانها املاح خود را در محیط دهان از دست می دهند، سبب تسهیل آهکی شدن مجدد آن گردد.
نقش دیگر فلوئور پیشگیری از استئوپروز (پوکی استخوان) و اختلالات استخوانی است. شواهدی وجود دارد مبنی بر اینکه مصرف فلوئور در مقادیر زیاد در دوران بزرگسالی، بدون داشتن اثرات سوء، سبب حفاظت استخوانها در مقابل پوکی استخوان در دورانهای بعدی زندگی می شود.
فلوئور همچنین سبب استحکام استخوان فک که پس از، از دست دادن دندان احتمال شکستن آن زیاد است می گردد. بدون شک این اثرات در نتیجه ممانعت از جذب استخوان از طریق کاهش حلالیت املاح در استخوان می باشد.
مسمومیت ناشی از فلوئور
اگر چه نگرانی در مورد امکان مسمومیت در نتیجه مصرف آب فلوریده شده وجود داشته، ولی شواهدی که دلالت بر ایجاد چنین مسمومیتی کند در دست نیست. تحت شرایط آزمایشگاهی و تجربی، میزان زیاد فلوئور همراه با لکه دار شدن استخوان، باقی ماندن کلسیم زیاد و اختلال در تشکیل بافت پیوندی بوده است.
این اثرات در شرایط کمبود ویتامین c، پروتئین و کلسیم تشدید می گردد. معمولاً تجمع لکه ها بیشتر بر روی دندانهای پیشین آرواره بالا بیشتر می باشد. ضمنا این مسمومیت در بین کارگران کارخانجاتی که به نحوی با املاح حاوی فلورید نظیر کارخانجات ذوب آلومینیوم سر و کار دارند مشاهده می شود. علایم آن همراه با بی اشتهایی و متراکم شدن توده های استخوانی (اسکلروز) در استخوانهای ستون فقرات، لگن و رانها همراه با اختلالات عصبی ظاهر می گردد.
پیشنهادی: درباره گاز کلر بیشتر بخوانیدعنصر فلوئور _ دانشچی
