L’elemento più reattivo sulla tavola periodica, il fluoro ha una storia violenta nella ricerca della sua scoperta. Nonostante le proprietà difficili e talvolta esplosive del fluoro, è un elemento vitale per l’uomo e gli animali, motivo per cui si trova comunemente nell’acqua potabile e nel dentifricio.

Solo i fatti

• numero Atomico (numero di protoni nel nucleo): 9
• simbolo Atomico (sulla Tavola Periodica degli Elementi): F
• peso Atomico (media massa dell’atomo): 18.998
• Densità: 0.001696 grammi per centimetro cubo
• Fase a temperatura ambiente: Gas
• punto di Fusione: meno 363.32 gradi Fahrenheit (meno 219.62 gradi Celsius)
• punto di Ebollizione: meno 306.62 gradi F (meno 188.12 gradi C)
• Numero di isotopi (atomi di uno stesso elemento con diverso numero di neutroni): 18
• la Maggior parte dei comuni isotopi: F-19 (100% naturale abbondanza)

Storia

I primi chimici hanno cercato per anni di isolare l’elemento da vari fluoruri. Fu solo nel 1986 che il chimico tedesco Karl O. Christie sintetizzò con successo il fluoro e riportò i suoi risultati sulla rivista Inorganic Chemistry. Fluoro non si verifica libero in natura; ma nel 2012, i ricercatori hanno trovato piccole quantità di fluoro intrappolati in antozonite, un tipo di fluorite radioattiva.

Per secoli, la fluorite minerale è stata utilizzata nella raffinazione dei metalli. Conosciuto oggi come fluoruro di calcio (CaF2), è stato usato come flusso per separare il metallo puro dai minerali indesiderati nel minerale, secondo Chemicool. Il “fluor” deriva dalla parola latina “fluere”, che significa “fluire”, perché questo è ciò che fluorspar ha permesso ai metalli di fare. Il minerale era anche chiamato Bohemian emerald ed era usato nell’incisione su vetro, secondo il Jefferson Laboratory.

Molti scienziati nel corso dei decenni hanno tentato di sperimentare la fluorite per apprendere meglio le sue proprietà e la sua composizione. Nei loro esperimenti, i chimici spesso producevano acido fluorico (oggi noto come acido fluoridrico, HF), un acido incredibilmente reattivo e pericoloso. Anche piccoli spruzzi di questo acido sulla pelle possono essere fatali, secondo Chemicool. Diversi scienziati sono rimasti feriti, accecati o uccisi in alcuni degli esperimenti.

All’inizio del 19 ° secolo, gli scienziati Andre-Marie Ampere, in Francia, e Humphry Davy, in Inghilterra, corrispondevano sulla possibilità di un nuovo elemento all’interno dell’acido. Nel 1813, Davy annunciò la scoperta del nuovo elemento e lo chiamò fluoro dal suggerimento di Ampere.

Henri Moissan, un chimico francese, ha finalmente isolato il fluoro nel 1886 — dopo essere stato avvelenato più volte nel suo inseguimento. Fu insignito del Premio Nobel nel 1906 per l’isolamento del fluoro mediante elettrolisi del fluoruro di idrogeno di potassio secco (KHF2) e dell’acido fluoridrico secco.

Usi del fluoro

Per molti anni, i sali di fluoro, o fluoruri, sono stati utilizzati nella saldatura e per la glassa del vetro, secondo la Royal Society. Ad esempio, l’acido fluoridrico viene utilizzato per incidere il vetro delle lampadine.

Il fluoro è un elemento vitale nell’industria dell’energia nucleare, secondo la Royal Society. È usato per produrre esafluoruro di uranio, che è necessario per separare gli isotopi di uranio. L’esafluoruro di zolfo è un gas utilizzato per isolare i trasformatori di elettricità ad alta potenza.

I clorofluorocarburi (CFC) erano una volta utilizzati negli aerosol, nei frigoriferi, nei condizionatori d’aria, negli imballaggi alimentari in schiuma e negli estintori. Tali usi sono stati vietati dal 1996 perché contribuiscono alla riduzione dell’ozono, secondo il National Institutes of Health. Prima del 2009, i CFC sono stati utilizzati negli inalatori per controllare l’asma, ma questi tipi di inalatori sono stati gradualmente eliminati nel 2013.

Il fluoro è utilizzato in molti prodotti fluorochimici, inclusi solventi e materie plastiche ad alta temperatura, come Teflon (poli(tetrafluoroetene), PTFE). Il teflon è ben noto per le sue proprietà antiaderenti e viene utilizzato nelle padelle. Viene anche utilizzato per l’isolamento dei cavi, per il nastro idraulico e come base di Gore-Tex® (utilizzato in scarpe e abbigliamento impermeabili).

Il fluoro viene aggiunto alle forniture di acqua della città nella proporzione di circa una parte per milione per aiutare a prevenire la carie, secondo il Jefferson Lab. Diversi composti di fluoro vengono aggiunti al dentifricio, anche per aiutare a prevenire la carie.

Salute e impatto ambientale del fluoro

Sebbene tutti gli esseri umani e gli animali siano esposti e necessitino di piccole quantità di fluoro, l’elemento in qualsiasi dose abbastanza grande è estremamente tossico e pericoloso. Secondo Lenntech, il fluoro può essere naturalmente trovato in acqua, aria e sia alimenti vegetali che animali in piccole quantità. Grandi quantità di fluoro si trovano in alcuni prodotti alimentari come tè e molluschi.

Mentre piccole quantità di fluoro sono essenziali per mantenere la forza delle nostre ossa e denti, troppo può avere l’effetto inverso di causare osteoporosi o carie, così ha potenzialmente danneggiare i reni, nervi e muscoli.

Nella sua forma gassosa, il fluoro è incredibilmente pericoloso. Piccole quantità di gas fluoro possono causare irritazione agli occhi e al naso mentre quantità maggiori possono essere fatali, secondo Lenntech. L’acido fluoridrico, come un altro esempio, può anche rivelarsi fatale quando si verifica anche una piccola spruzzata sulla pelle, secondo Chemicool.

Nell’ambiente, il fluoro, il 13 ° elemento più abbondante nella crosta terrestre, si deposita tipicamente all’interno del suolo e si combina facilmente con suolo, roccia, carbone e argilla, secondo Lenntech. Le piante possono assorbire il fluoro dal terreno, anche se alte concentrazioni possono portare a danni. Mais e albicocche, per esempio, sono tra le piante che sono più suscettibili di danni e riduzione della crescita quando esposti a livelli elevati di fluoro.

Chi lo sapeva?

• Poiché il fluoro è l’elemento chimicamente più reattivo, deve essere maneggiato con estrema cura in quanto a volte può esplodere a contatto con tutti gli altri elementi esclusi ossigeno, elio, neon e krypton, secondo Chemicool.
• La lana d’acciaio scoppia in fiamme quando esposta al fluoro, secondo la Royal Society of Chemistry.
• Il fluoro è anche l’elemento più elettronegativo. Il fluoro attrae gli elettroni più facilmente di qualsiasi altro elemento.
• In media, la quantità di fluoro nel corpo umano è di tre milligrammi.
• Il fluoro viene estratto principalmente in Cina, Mongolia, Russia, Messico e Sud Africa, secondo Minerals Education Coalition.
• Il fluoro viene creato in stelle simili al sole verso la fine della loro vita, secondo un articolo del 2014 pubblicato su Astrophysical Journal Letters. L’elemento si forma sotto le pressioni e le temperature più elevate all’interno della stella quando si espande per diventare una gigante rossa. Quando gli strati esterni della stella vengono allontanati creando una nebulosa planetaria, il fluoro viaggia insieme agli altri gas nel mezzo interstellare formando infine nuove stelle e pianeti.
• Secondo il Journal of Chemistry, circa il 25% dei farmaci e dei farmaci, compresi quelli per il cancro, il sistema nervoso centrale e il sistema cardiovascolare, contengono una qualche forma di fluoro.

Ricerca attuale

Sebbene il fluoro possa essere tossico quando la concentrazione all’interno del corpo è troppo alta, può anche essere un elemento benefico da includere nei farmaci antitumorali, secondo un articolo del 2018 pubblicato sul Journal of Fluoro Chemistry. Secondo la ricerca, la sostituzione dei legami carbonio-idrogeno o carbonio-ossigeno con un legame carbonio-fluoro nei componenti attivi del farmaco di solito mostra un miglioramento dell’efficacia dei farmaci, tra cui una maggiore stabilità metabolica, un maggiore legame alle molecole bersaglio e una maggiore permeabilità della membrana. Si spera che con la maggiore efficacia dei farmaci, in combinazione con farmaci target specifici per il tumore o sistemi di somministrazione di farmaci mirati, la qualità della vita dei pazienti oncologici possa essere notevolmente migliorata rispetto ai metodi tradizionali come la chemioterapia, in cui le cellule tumorali, così come le cellule sane, sono prese di mira dai farmaci.

Questa nuova generazione di farmaci anticancro, così come fluoro-sonde per fornire i farmaci, è stato testato contro le cellule staminali del cancro e ha mostrato promessa nel targeting e combattere le cellule staminali del cancro, secondo lo studio. I ricercatori hanno scoperto che i farmaci che includevano il fluoro erano molte volte più attivi contro varie cellule staminali tumorali e mostravano una migliore stabilità rispetto ai tradizionali farmaci anticancro.