Bezeichnung

Symbol: F

Internationale Bezeichung (IUPAC): Fluorine

Ursprung: Fluor liegt unter Normalbedingung in Form des zweiatomigen Moleküls F₂ gasförmig vor, ist äußerst reaktiv und sehr giftig. Bereits in geringen Konzentrationen kann sein durchdringender Geruch bemerkt werden. Fluor ist farblos und erscheint stark verdichtet blassgelb. Es ist das elektronegativste aller Elemente und hat in Verbindungen mit anderen Elementen – mit wenigen Ausnahmen – stets die Oxidationsstufe -1. Es reagiert mit allen Elementen mit Ausnahme der Edelgase Helium und Neon.
Der Name des Elementes leitet sich von lat. fluor Fluss ab. Der Ursprung liegt darin, dass das wichtigste natürlich vorkommende Mineral Fluorit (Flussspat) in der Metallurgie als Flussmittel zur Herabsetzung des Schmelzpunktes von Erzen verwendet wurde.
Während elementares Fluor für Lebewesen sehr giftig ist und Haut stark verätzt, sind Fluoridionen für sie essentiell. Sie sind vor allem am Aufbau der Knochen und Zähne beteiligt. Aufgrund der geringen benötigten Fluoridmenge wird es zu den Spurenelementen gezählt. Um eine ausreichende Fluorversorgung zu gewährleisten, kann es Trinkwasser oder Speisesalz zugesetzt werden (Fluoridierung).
Das erste beschriebene Fluorsalz war das natürlich vorkommende Calciumfluorid (Flussspat). Es wurde 1530 von Georgius Agricola beschrieben und 1556 von ihm als Hilfsmittel zum Schmelzen von Erzen erwähnt. Es macht Erzschmelzen und Schlacken dünnflüssiger, lässt sie fließen (Flussmittel).
Carl Wilhelm Scheele beschäftigte sich erstmals eingehender mit Flussspat und seinen Eigenschaften. Er entdeckte die Flusssäure und ihre ätzende Wirkung auf Glas. Eine weitere Eigenschaft, die er an Flussspat entdeckte war die Fluoreszenz, die nach dem Mineral benannt ist.
1811 wurde von Humphrey Davy erstmals vorhergesagt, dass Fluor ein eigenständiges Element ist. Danach versuchten viele Chemiker, das reine Element zu gewinnen. Auf Grund der Schwierigkeiten, die durch die Reaktivität und Giftigkeit entstanden, dauerte es bis zum 28. Juni 1886, als es Henri Moissan erstmals gelang, elementares Fluor darzustellen. Er schaffte dies durch Elektrolyse einer Lösung von Kaliumhydrogendifluorid in flüssigem Fluorwasserstoff bei tiefen Temperaturen. Für diese Leistung bekam Moissan den Nobelpreis für Chemie im Jahr 1906 verliehen.
Aufschwung nahm die Fluorherstellung im Zweiten Weltkrieg, einerseits durch die Entwicklung der Atomwaffen in den USA (Manhattan-Projekt), da die Isotopenanreicherung von ²³⁵Uran über gasförmiges Uranhexafluorid (UF₆) erfolgt, das mit Hilfe von elementarem Fluor hergestellt wird. Andererseits betrieb damals die I.G. Farben in Gottow eine Fluorelektrolyse-Zelle, deren Produkt angeblich nur zur Herstellung eines neuen Brandmittels (Chlortrifluorid) für Brandbomben dienen sollte. Ob es in Deutschland damals möglich gewesen wäre, mit Hilfe dieser Fluorproduktion ²³⁵Uran anzureichern, wird kontrovers diskutiert.

Bedeutung: fluor = Fluss

Daten Periodensystem

Periode: 2

Gruppe: 17 (VII A)

Gruppenname: Halogene

Oxidationszahl: -1

Atommasse [u]: 18,998

Elektronegativität

Elektronegativität (nach Allred): 4,1

Elektronegativität (nach Pauling): 3,98

Physikalische Daten

Aggregatzustand (20°C): gasförmig

Dichte [g/cm²]: 0,001696

Radioativ: n

Schmelztemperatur [°C]: ~-219,55

Siedetemperatur [°C]: ~-188,12

Kristallstruktur: kubisch

Verwendung im Alltag

Auf Grund der hohen Reaktivität und des schwierigen Umgangs mit Fluor kann elementares Fluor nur eingeschränkt verwendet werden. Es wird überwiegend zu fluorierten Verbindungen weiterverarbeitet, die auf andere Weise nicht hergestellt werden können. Der größte Teil des produzierten Fluors wird für die Herstellung von Uranhexafluorid benötigt. Dieses ist ein wichtiges Zwischenprodukt in der Urangewinnung für Kernkraftwerke. Mit Hilfe des Uranhexafluorid ist es möglich, das gewünschte ²³⁵U anzureichern. Ein zweites wichtiges Produkt, das nur mit Hilfe von elementarem Fluor hergestellt werden kann, ist Schwefelhexafluorid. Dieses dient als gasförmiges Dielektrikum in Hochspannungsschaltern und -generatoren.
Fluor dient zur Oberflächenfluorierung von Kunststoffen. Dies wird für Kraftstofftanks in Automobilen eingesetzt und bewirkt eine niedrigere Benzindurchlässigkeit. Eine zweite Auswirkung der Fluorierung ist, dass Farben und Lacke auf so behandelten Oberflächen besser haften können.
Werden Fluor und Graphit zusammen erhitzt, entsteht Fluorgraphit, das als Trockenschmiermittel und Elektrodenmaterial eingesetzt werden kann.

Vorkommen und Häufigkeit

Vorkommen: In der Erdkruste ist Fluor mit 525 ppm ein relativ häufiges Element. Es kommt auf Grund seiner Reaktivität nicht elementar, sondern nur gebunden als Fluorid in Form einiger Minerale vor. Im Meerwasser ist auf Grund der geringen Löslichkeit vieler Fluoride nur wenig Fluor enthalten. Die häufigsten Fluorminerale sind der Fluorit CaF₂ und der Fluorapatit Ca₅(PO₄)₃F. Der größte Teil des Fluorits ist in Fluorapatit gebunden, jedoch enthält dieser nur einen geringen Massenanteil Fluor von 3,5 %. Daher wird Fluorapatit nicht wegen seines Fluorgehaltes, sondern vor allem als Phosphatquelle abgebaut. Die Hauptquelle für die Gewinnung von Fluor und Fluorverbindungen ist der Fluorit. Größere Fluoritvorkommen existieren in Mexiko, China, Südafrika, Spanien und Russland. Auch in Deutschland, etwa bei Wölsendorf in der Oberpfalz findet sich Fluorit.
Ein weiteres natürlich vorkommendes Fluormineral war Kryolith Na₃AlF₆. Dessen einzige bekannte Vorkommen auf Grönland sind jedoch abgebaut. Das in der Aluminiumproduktion benötigte Kryolith wird daher künstlich hergestellt.
Fluor kommt daneben auch in einigen seltenen Mineralen als Bestandteil vor. Beispiele sind der Schmuckstein Topas Al₂SiO₄(OH, F)₂, Sellait MgF₂ und Bastnäsit (La,Ce)(CO₃)F.
Einige wenige Organismen können fluororganische Verbindungen herstellen. Der südafrikanische Busch Gifblaar und weitere Pflanzenarten der Gattung Dichapetalum können Fluoressigsäure synthetisieren und in ihren Blättern speichern. Dies dient zur Abwehr von Fressfeinden, für die Fluoressigsäure tödlich wirkt. Die Giftwirkung wird durch Unterbrechung des Citratzyklus ausgelöst.

Häufigkeit: 0,03 % (prozentualer Massenanteil der Erdhülle, d.h. der Erdkruste/Ozeane bis 16 km Tiefe)

Geschichte

Entdeckung: 1886

Entdecker: Henri Moissan

Isotope

• ¹⁹F (100 %, stabil, 10 Neutronen)

Bilder

Bild (aus http://commons.wikimedia.org):

Schalenmodell nach Bohr

Fluor

Sauerstoff		Neon
	Chlor

Quellen

• http://netchemie.de/netchemie/index.php?c=peri
• http://de.wikipedia.org/wiki/Fluor
• http://www.periodensystem.info/elemente/fluor