Fluoro

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Introduzione

Fluoro Elemento chimico di simbolo F e numero atomico 9; appartiene al gruppo VIIA (o 17) della tavola periodica ed è pertanto un alogeno. È stato scoperto nel 1771 dal chimico svedese Carl Wilhelm Scheele e isolato nel 1886 dal chimico francese Henri Moissan.

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Proprietà e fonti

Il fluoro è un gas a molecola biatomica, di colore giallo-verde, poco più pesante dell'aria; è tossico, corrosivo e di odore penetrante. Fonde a -188 °C, bolle a -188,13 °C; ha densità relativa 1,15 allo stato liquido e peso atomico 18,9984. È il più elettronegativo degli elementi, di conseguenza reagisce facilmente con la maggior parte di questi, in particolare con i metalli; con azoto, cloro e ossigeno, la reattività è bassa, ma si possono formare indirettamente diversi composti.

Si trova in natura nei minerali fluorite, criolite e apatite; inoltre, sotto forma di fluoruri, si trova nelle acque, negli organismi vegetali, e nello scheletro e nei denti degli animali.

L'estrema reattività del fluoro gassoso ne rende complessa la preparazione. Industrialmente viene prodotto per elettrolisi di idrogenofluoruro di potassio (KHF₂); il fluoro liquido viene poi ottenuto per condensazione.

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Composti del fluoro

Il fluoruro di idrogeno gassoso, con formula HF o H₂F₂, viene preparato per riscaldamento del fluoruro di calcio con l'acido solforico. Il gas anidro viene disciolto in acqua distillata e usato industrialmente come soluzione di acido fluoridrico, un composto estremamente corrosivo con la proprietà di incidere e sciogliere il vetro. Un altro composto del fluoro, l'acido fluosilicico (acido esafluorosilicico), si combina con basi come l'idrossido di sodio e l'idrossido di potassio formando i fluosilicati.

Recentemente sono state sviluppate in modo considerevole le tecniche per ottenere i cosiddetti fluroderivati, sostanze organiche nelle quali gli atomi di fluoro vengono introdotti in sostituzione totale o parziale di altri atomi della catena molecolare. Rientrano in questa categoria polimeri ed elastomeri fluorurati (fluorocarburi), i perfluorocarburi e i clorofluorocarburi (CFC).

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Usi

L’elevata tossicità del fluoro per gli organismi animali e vegetali ne sconsiglia l’uso come tale, ma piuttosto in forma di composti. Sono numerosissimi i composti del fluoro utilizzati nell’industria.

I fluosilicati, sali dell'anione [SiF₆]^2-, sono usati come antisettici e insetticidi; servono anche per rendere inattacabili i materiali da costruzione, per indurire gessi e opacizzare smalti.

A basse concentrazioni i fluoruri svolgono un ruolo essenziale nella prevenzione dalla carie dentaria e sono quindi costituenti essenziali di dentifrici e collutori.

I fluorocarburi (idrocarburi fluorurati) rappresentano una classe di composti del fluoro fra più diffusi nelle applicazioni industriali: sono costituiti da un idrocarburo in cui uno o più atomi di idrogeno sono stati sostituiti con atomi di fluoro (C_nF_2n+2). Sono sostanze di elevata inerzia chimica, che, a seconda del peso molecolare, hanno consistenza liquida, e vengono impiegati come liquidi refrigeranti, oppure densa e viscosa, e sono utilizzati come lubrificanti. Quando nella catena molecolare, oltre al fluoro, è presente anche il cloro, la sostanza viene classificata come clorofluorocarburo.

Il teflon® (politetrafluoroetilene, n(F₂C = CF₂) ) è un tipico fluorocarburo, un polimero fluorurato molto resistente, altamente isolante e stabile chimicamente, che deve le sue proprietà proprio agli atomi di fluoro che, con la loro struttura elettronica completa, schermano gli atomi di carbonio dagli attacchi chimici. Viene largamente impiegato nell'industria automobilistica e come rivestimento antiaderente negli utensili da cucina per ridurre l'impiego di grassi nella cottura dei cibi.

Il freon 12 (CF₂Cl₂) è invece un clorofluorocarburo: il numero 12 usato nella sua classificazione serve a ottenere il rapporto fra atomi di carbonio, idrogeno e fluoro nella molecola. Sommando infatti 12 a 90 (un numero costante) si ottiene 102, che indica appunto la presenza di 1C, 0H e 2F nella molecola di freon. I clorofluoroidrocarburi sono liquidi e gas inodori, ininfiammabili e non tossici, usati come propellenti nei prodotti spray o come fluidi refrigeranti. Nel 1974 alcuni scienziati ipotizzarono che questi composti, assorbendo le radiazioni ultraviolette, una volta raggiunta la stratosfera distruggessero parte dello strato d'ozono che circonda la Terra. A seguito della conferma di questa ipotesi, dalla fine degli anni Ottanta la loro produzione e il loro impiego sono stati progressivamente ridotti.

Gli idrocarburi perfluorurati derivati dal petrolio sono utilizzati come oli lubrificanti molto stabili.

L'esafluoruro di uranio, unico composto volatile di questo elemento, viene impiegato nel processo di diffusione gassosa che porta alla separazione degli isotopi di uranio e alla produzione del combustibile per i reattori delle centrali nucleari.