jaksollisen järjestelmän reaktiivisin alkuaine, fluorilla on väkivaltainen historia sen löytämisen etsinnässä. Fluorin vaikeista ja joskus räjähtävistä ominaisuuksista huolimatta se on elintärkeä alkuaine ihmisille ja eläimille, minkä vuoksi sitä esiintyy yleisesti juomavedessä ja hammastahnassa.

vain faktat

• järjestysluku (protonien lukumäärä ytimessä): 9
• Atomisymboli (alkuaineiden jaksollisessa järjestelmässä): F
• atomipaino (atomin keskimääräinen massa): 18,998
• tiheys: 0.001696 grammaa kuutiosenttimetrissä
• vaihe huoneenlämpötilassa: Kaasu
• sulamispiste: miinus 363,32 astetta Fahrenheit (miinus 219,62 astetta Celsiusta)
• Kiehumispiste: miinus 306,62 astetta F (miinus 188,12 astetta C)
• isotooppien lukumäärä (saman alkuaineen atomit, joilla on eri määrä neutroneja): 18
• yleisimmät isotoopit: F-19 (100 prosentin luonnollinen runsaus)

historia

varhaiset kemistit yrittivät vuosien ajan eristää alkuainetta eri fluorideista. Vasta vuonna 1986 saksalainen kemisti Karl O. Christie onnistui syntetisoimaan fluorin ja kertoi tuloksistaan Inorganic Chemistry-lehdessä. Fluoria ei esiinny luonnossa vapaana, mutta vuonna 2012 tutkijat löysivät pieniä määriä fluoria, joka on radioaktiivisen fluoriitin tyyppinen antotsoniitti.

mineraalien fluorisälpää käytettiin vuosisatojen ajan metallien jalostuksessa. Tunnetaan nykyään nimellä kalsiumfluoridi (CaF2), ja sitä käytettiin chemicoolin mukaan puhtaan metallin erottamiseen Malmin ei-toivotuista mineraaleista. ”Fluori ”tulee latinan sanasta” fluere”, joka tarkoittaa” virrata”, koska fluorisälpä salli metallien tehdä niin. Mineraalia kutsuttiin myös boheemiksi smaragdiksi ja sitä käytettiin Jeffersonin laboratorion mukaan lasinsyövytyksessä.

monet tutkijat yrittivät vuosikymmenten aikana kokeilla fluorisälpää oppiakseen paremmin sen ominaisuuksia sekä koostumusta. Kemistit tuottivat kokeissaan usein fluorihappoa (tunnetaan nykyään nimellä fluorivetyhappo, HF), joka on uskomattoman reaktiivinen ja vaarallinen happo. Pienetkin tämän hapon roiskeet iholla voivat Chemicoolin mukaan olla kohtalokkaita. Useat tutkijat loukkaantuivat, sokeutuivat tai kuolivat joissakin kokeissa.

1800-luvun alussa tutkijat Andre-Marie Ampere Ranskassa ja Humphry Davy Englannissa vastasivat uuden alkuaineen mahdollisuudesta hapon sisällä. Vuonna 1813 Davy ilmoitti uuden alkuaineen löytymisestä ja nimesi sen fluoriksi Amperen ehdotuksesta.

ranskalainen kemisti Henri Moissan eristi fluorin lopullisesti vuonna 1886 — saatuaan useita myrkytyksiä takaa-ajossaan. Hän sai Nobelin palkinnon vuonna 1906 fluorin eristämisestä elektrolyysillä kuivasta kaliumvetyfluoridista (KHF2) ja kuivasta fluorivedystä.

fluorin

käyttöä hitsauksessa ja Lasin kuorrutuksessa on Royal Societyn mukaan jo vuosien ajan käytetty fluorisuoloja eli fluorideja. Fluorivetyhappoa käytetään esimerkiksi hehkulamppujen lasin etsaukseen.

fluori on Royal Societyn mukaan tärkeä osa ydinenergiateollisuutta. Siitä valmistetaan uraaniheksafluoridia,jota tarvitaan uraanin isotooppien erottamiseen. Rikkiheksafluoridi on kaasu, jota käytetään suuritehoisten sähkömuuntajien eristämiseen.

kloorifluorihiilivetyjä (CFC-yhdisteitä) käytettiin aikoinaan aerosoleissa, jääkaapeissa, ilmastointilaitteissa, vaahtomuovipakkauksissa ja palosammuttimissa. Nämä käyttötarkoitukset ovat olleet kiellettyjä vuodesta 1996 lähtien, koska ne edistävät otsonikatoa, todetaan National Institutes of Health-lehdessä. Ennen vuotta 2009 CFC-yhdisteitä käytettiin inhalaattoreissa astman hillitsemiseen, mutta tämäntyyppiset inhalaattorit poistettiin käytöstä vuonna 2013.

fluoria käytetään monissa fluorokemikaaleissa, kuten liuottimissa ja korkean lämpötilan muoveissa, kuten teflonissa (poly(tetrafluorieteeni), PTFE). Teflon on tunnettu tarttumattomuudestaan ja sitä käytetään paistinpannuissa. Sitä käytetään myös kaapelin eristykseen, putkimiehen teippiin ja Gore-Tex®: n pohjana (käytetään vedenpitävissä kengissä ja vaatteissa).

fluoria lisätään kaupungin vesivarastoihin noin yksi miljoonasosa hammasmädän ehkäisemiseksi, Jeffersonin laboratorion mukaan. Hammastahnaan lisätään useita fluoriyhdisteitä, jotka auttavat myös ehkäisemään hampaiden reikiintymistä.

fluorin terveys-ja ympäristövaikutukset

vaikka kaikki ihmiset ja eläimet altistuvat ja tarvitsevat pieniä määriä fluoria, minkä tahansa riittävän suuren annoksen alkuaine on erittäin myrkyllinen ja vaarallinen. Lenntechin mukaan fluoria löytyy luonnostaan vedestä, ilmasta ja sekä kasvi-että eläinperäisistä elintarvikkeista pieniä määriä. Suurempia määriä fluoria on muutamissa elintarvikkeissa, kuten teessä ja äyriäisissä.

vaikka pienet fluorimäärät ovat välttämättömiä luiden ja hampaiden lujuuden ylläpitämiseksi, liika määrä voi aiheuttaa osteoporoosia tai hampaiden reikiintymistä ja vahingoittaa mahdollisesti munuaisia, hermoja ja lihaksia.

kaasumaisessa muodossaan fluori on uskomattoman vaarallista. Pienet fluorikaasumäärät voivat aiheuttaa silmien ja nenän ärsytystä, kun taas suuremmat määrät voivat Lenntechin mukaan olla kohtalokkaita. Toisena esimerkkinä fluorivetyhappo voi Chemicoolin mukaan osoittautua myös kohtalokkaaksi, kun iholle tulee pienikin roiskahdus.

ympäristössä fluori, maankuoren 13.runsain alkuaine, asettuu Lenntechin mukaan tyypillisesti maaperän sisään ja yhdistyy helposti maaperään, kiveen, kivihiileen ja saveen. Kasvit voivat imeä fluoria maaperästä, vaikka suuret pitoisuudet voivat aiheuttaa vaurioita. Esimerkiksi maissi ja aprikoosit ovat kasveja, jotka ovat alttiimpia vaurioille ja kasvun vähenemiselle altistuessaan kohonneille fluoripitoisuuksille.

Kuka tiesi?

• koska fluori on kemiallisesti reaktiivisin alkuaine, sitä on käsiteltävä äärimmäisen huolellisesti, koska se voi Chemicoolin mukaan joskus räjähtää joutuessaan kosketuksiin kaikkien muiden alkuaineiden kanssa lukuun ottamatta happea, heliumia, neonia ja kryptonia.
• teräsvilla syttyy palamaan altistuessaan fluorille, kertoo Royal Society of Chemistry.
• fluori on myös elektronegatiivisin alkuaine. Fluori vetää elektroneja puoleensa helpommin kuin mikään muu alkuaine.
• ihmisen elimistössä fluoria on keskimäärin kolme milligrammaa.
• fluoria louhitaan Minerals Education Coalition mukaan pääasiassa Kiinassa, Mongoliassa, Venäjällä, Meksikossa ja Etelä-Afrikassa.
• fluoria syntyy auringon kaltaisissa tähdissä niiden eliniän loppupuolella, Astrophysical Journal Letters-lehdessä vuonna 2014 julkaistun artikkelin mukaan. Alkuaine muodostuu tähden sisällä olevissa korkeammissa paineissa ja lämpötiloissa, kun se laajenee punaiseksi jättiläiseksi. Kun tähden uloimmat kerrokset työnnetään pois luoden planetaarisen sumun, fluori kulkeutuu muiden kaasujen mukana tähtienväliseen väliaineeseen muodostaen lopulta uusia tähtiä ja planeettoja.
• The Journal of Chemistry-lehden mukaan noin 25 prosenttia lääkkeistä ja lääkityksistä, mukaan lukien syöpälääkkeet, keskushermosto ja sydän-ja verisuonijärjestelmä, sisältää jonkinlaista fluoria.

nykyinen tutkimus

vaikka fluori voi olla myrkyllistä, kun pitoisuus elimistössä on liian korkea, se voi olla myös hyödyllinen elementti sisällyttää syöpälääkkeisiin, todetaan Journal of fluori Chemistry-lehdessä vuonna 2018 julkaistussa artikkelissa. Tutkimuksen mukaan hiili-vety-tai hiili-happi-sidosten korvaaminen hiili-fluorisidoksella lääkkeen aktiivisissa komponenteissa osoittaa yleensä lääkeaineiden tehokkuuden parantumista, kuten suurempaa metabolista stabiilisuutta, lisääntynyttä sitoutumista kohdemolekyyleihin ja lisääntynyttä kalvon läpäisevyyttä. On toivottavaa, että tehostamalla lääkkeiden yhdessä tuumorikohtaisten kohdelääkkeiden tai kohdennettujen lääkkeiden jakelujärjestelmien kanssa syöpäpotilaiden elämänlaatua voidaan parantaa huomattavasti verrattuna perinteisiin menetelmiin, kuten kemoterapiaan, jossa syöpäsolut sekä terveet solut ovat lääkkeiden kohteena.

tätä uuden sukupolven syöpää torjuvia lääkkeitä, kuten myös fluoria antavia koettimia, on testattu syövän kantasoluja vastaan, ja se on tutkimuksen mukaan osoittanut lupaavuutta syövän kantasolujen kohdentamisessa ja torjunnassa. Tutkijat havaitsivat, että fluoria sisältävät lääkkeet olivat useita kertoja aktiivisempia erilaisia syövän kantasoluja vastaan ja niiden stabiilisuus oli parempi kuin perinteisillä syöpää torjuvilla lääkkeillä.