Fluor, das reaktivste Element des Periodensystems, hat eine lange Geschichte auf der Suche nach seiner Entdeckung. Trotz der schwierigen und manchmal explosiven Eigenschaften von Fluor ist es ein lebenswichtiges Element für Mensch und Tier, weshalb es häufig in Trinkwasser und Zahnpasta vorkommt.

Nur die Fakten

• Ordnungszahl (Anzahl der Protonen im Kern): 9
• Atomsymbol (im Periodensystem der Elemente): F
• Atomgewicht (durchschnittliche Masse des Atoms): 18,998
• Dichte: 0.001696 gramm pro Kubikzentimeter
• Phase bei Raumtemperatur: Gas
• Schmelzpunkt: minus 363,32 Grad Fahrenheit (minus 219,62 Grad Celsius)
• Siedepunkt: minus 306,62 Grad Fahrenheit (minus 188,12 Grad C)
• Anzahl der Isotope (Atome desselben Elements mit einer anderen Anzahl von Neutronen): 18
• Häufigste Isotope: F -19 (100 prozent natürliche Fülle)

Geschichte

Frühe Chemiker versuchten jahrelang, das Element aus verschiedenen Fluoriden zu isolieren. Erst 1986 synthetisierte der deutsche Chemiker Karl O. Christie erfolgreich Fluor und berichtete über seine Ergebnisse in der Zeitschrift Inorganic Chemistry. Fluor kommt in der Natur nicht frei vor; Aber im Jahr 2012 fanden Forscher kleine Mengen Fluor in Antozonit, einer Art radioaktivem Fluorit, gefangen.

Jahrhundertelang wurde das Mineral Flussspat in der Metallveredelung verwendet. Heute als Calciumfluorid (CaF2) bekannt, wurde es laut Chemicool als Flussmittel verwendet, um reines Metall von den unerwünschten Mineralien im Erz zu trennen. Das „Fluor“ kommt vom lateinischen Wort „fluere“, was „fließen“ bedeutet, denn das ist es, was Flussspat Metallen erlaubt. Das Mineral wurde auch böhmischer Smaragd genannt und wurde laut Jefferson Laboratory in der Glasätzung verwendet.

Viele Wissenschaftler haben im Laufe der Jahrzehnte versucht, mit Flussspat zu experimentieren, um seine Eigenschaften und seine Zusammensetzung besser kennenzulernen. In ihren Experimenten produzierten Chemiker oft Fluorsäure (heute bekannt als Flusssäure, HF), eine unglaublich reaktive und gefährliche Säure. Schon kleine Spritzer dieser Säure auf die Haut können laut Chemicool tödlich sein. Mehrere Wissenschaftler wurden bei einigen Experimenten verletzt, geblendet oder getötet.

Im frühen 19.Jahrhundert korrespondierten die Wissenschaftler Andre-Marie Ampere in Frankreich und Humphry Davy in England über die Möglichkeit eines neuen Elements in der Säure. Im Jahr 1813 gab Davy die Entdeckung des neuen Elements bekannt und nannte es Fluor von Ampere Vorschlag.

Henri Moissan, ein französischer Chemiker, isolierte schließlich 1886 Fluor — nachdem er bei seiner Verfolgung mehrmals vergiftet worden war. Er erhielt 1906 den Nobelpreis für die Isolierung von Fluor durch Elektrolyse von trockenem Kaliumhydrogenfluorid (KHF2) und trockener Flusssäure.

Verwendung von Fluor

Seit vielen Jahren werden Fluorsalze oder Fluoride beim Schweißen und zum Zuckerguss von Glas verwendet, so die Royal Society. Zum Beispiel wird Flusssäure verwendet, um das Glas von Glühbirnen zu ätzen.

Fluor ist laut der Royal Society ein lebenswichtiges Element in der Kernenergieindustrie. Es wird zur Herstellung von Uranhexafluorid verwendet, das zur Trennung von Uranisotopen benötigt wird. Schwefelhexafluorid ist ein Gas, das zur Isolierung von Hochleistungstransformatoren verwendet wird.

Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) wurden einst in Aerosolen, Kühlschränken, Klimaanlagen, Schaumverpackungen für Lebensmittel und Feuerlöschern verwendet. Diese Anwendungen sind seit 1996 verboten, weil sie nach Angaben der National Institutes of Health zum Abbau der Ozonschicht beitragen. Vor 2009 wurden FCKW in Inhalatoren zur Kontrolle von Asthma verwendet, aber diese Arten von Inhalatoren wurden 2013 eingestellt.

Fluor wird in vielen Fluorchemikalien verwendet, einschließlich Lösungsmitteln und Hochtemperaturkunststoffen wie Teflon (Poly (Tetrafluorethen), PTFE). Teflon ist bekannt für seine Antihafteigenschaften und wird in Bratpfannen verwendet. Es wird auch zur Kabelisolierung, für Klempnerbänder und als Basis für Gore-Tex® (für wasserdichte Schuhe und Kleidung) verwendet.

Fluor wird der städtischen Wasserversorgung in einem Anteil von etwa einem Teil pro Million zugesetzt, um Karies vorzubeugen, so das Jefferson Lab. Zahnpasta wird mit mehreren Fluoridverbindungen versetzt, um Karies vorzubeugen.

Gesundheits- und Umweltauswirkungen von Fluor

Obwohl alle Menschen und Tiere winzigen Mengen Fluor ausgesetzt sind und diese benötigen, ist das Element in jeder ausreichend großen Dosis extrem giftig und gefährlich. Laut Lenntech kann Fluor natürlich in Wasser, Luft und sowohl pflanzlichen als auch tierischen Lebensmitteln in kleinen Mengen gefunden werden. Größere Mengen an Fluor finden sich in einigen Lebensmitteln wie Tee und Schalentieren. Während kleine Mengen Fluor für die Aufrechterhaltung der Festigkeit unserer Knochen und Zähne unerlässlich sind, kann zu viel den umgekehrten Effekt haben, Osteoporose oder Karies zu verursachen und möglicherweise die Nieren, Nerven und Muskeln zu schädigen.

In seiner gasförmigen Form ist Fluor unglaublich gefährlich. Kleine Mengen Fluorgas können Augen- und Nasenreizungen verursachen, während größere Mengen tödlich sein können, so Lenntech. Flusssäure als weiteres Beispiel kann sich laut Chemicool auch dann als tödlich erweisen, wenn bereits ein kleiner Spritzer auf die Haut gelangt.In der Umwelt setzt sich Fluor, das 13. am häufigsten vorkommende Element in der Erdkruste, typischerweise im Boden ab und verbindet sich leicht mit Erde, Gestein, Kohle und Ton, so Lennox. Pflanzen können das Fluor aus dem Boden aufnehmen, obwohl hohe Konzentrationen zu Schäden führen können. Mais und Aprikosen gehören beispielsweise zu den Pflanzen, die am anfälligsten für Schäden und Wachstumsreduzierung sind, wenn sie erhöhten Fluorgehalten ausgesetzt werden.

Wer hätte das gedacht?

• Da Fluor das chemisch reaktionsfähigste Element ist, muss es mit äußerster Vorsicht gehandhabt werden, da es laut Chemicool manchmal bei Kontakt mit allen anderen Elementen außer Sauerstoff, Helium, Neon und Krypton explodieren kann.
• Stahlwolle geht in Flammen auf, wenn sie Fluor ausgesetzt wird, so die Royal Society of Chemistry.
• Fluor ist auch das elektronegativste Element. Fluor zieht Elektronen leichter an als jedes andere Element.
• Im Durchschnitt beträgt die Menge an Fluor im menschlichen Körper drei Milligramm.
• Fluor wird laut Minerals Education Coalition hauptsächlich in China, der Mongolei, Russland, Mexiko und Südafrika abgebaut.
• Fluor entsteht in sonnenähnlichen Sternen gegen Ende ihres Lebens, so ein Artikel aus dem Jahr 2014, der in den Astrophysical Journal Letters veröffentlicht wurde. Das Element entsteht unter den höheren Drücken und Temperaturen innerhalb des Sterns, wenn es sich zu einem roten Riesen ausdehnt. Wenn die äußeren Schichten des Sterns weggedrückt werden und einen planetarischen Nebel bilden, wandert das Fluor zusammen mit den anderen Gasen in das interstellare Medium und bildet schließlich neue Sterne und Planeten.Laut dem Journal of Chemistry enthalten etwa 25 Prozent der Medikamente und Medikamente, einschließlich solcher für Krebs, das zentrale Nervensystem und das Herz-Kreislauf-System, irgendeine Form von Fluor.

Aktuelle Forschung

Obwohl Fluor giftig sein kann, wenn die Konzentration im Körper zu hoch ist, kann es auch ein nützliches Element sein, das in Krebsmedikamente aufgenommen werden kann, so ein Artikel aus dem Jahr 2018, der im Journal of Fluorine Chemistry veröffentlicht wurde. Der Forschung zufolge zeigt das Ersetzen von Kohlenstoff-Wasserstoff- oder Kohlenstoff-Sauerstoff-Bindungen durch eine Kohlenstoff-Fluor-Bindung in den aktiven Komponenten des Arzneimittels normalerweise eine Verbesserung der Wirksamkeit der Arzneimittel, einschließlich einer höheren metabolischen Stabilität, einer erhöhten Bindung an Zielmoleküle und einer verbesserten Membranpermeabilität. Es ist zu hoffen, dass mit der erhöhten Wirksamkeit der Medikamente in Verbindung mit tumorspezifischen Zielarzneimitteln oder gezielten Wirkstoffabgabesystemen die Lebensqualität von Krebspatienten gegenüber herkömmlichen Methoden wie der Chemotherapie, bei denen sowohl Krebszellen als auch gesunde Zellen von den Medikamenten angegriffen werden, erheblich verbessert werden kann.Diese neue Generation von krebsbekämpfenden Medikamenten sowie Fluor-Sonden, um die Medikamente zu liefern, wurde gegen Krebsstammzellen getestet und hat laut der Studie vielversprechend bei der Bekämpfung und Bekämpfung der Krebsstammzellen gezeigt. Die Forscher fanden heraus, dass die Medikamente, die Fluor enthielten, um ein Vielfaches aktiver gegen verschiedene Krebsstammzellen waren und eine bessere Stabilität aufwiesen als herkömmliche krebsbekämpfende Medikamente.