فلورین و هزار و یک حقیقت که از آن ها بی خبرید!

فلورین یا فلوئوریت مهم ترین کانی معدنی عنصر فلوئور در طبیعت بوده و با فرمول شیمیایی CaF2 نمایش داده می شود. این کانی که از نظر ماهیتی یک ترکیب یونی است، دارای ساختار هشت وجهی بوده و به دلیل کاربرد های زیادش، از نظر اقتصادی اهمیت بالایی دارد.

در صورتی که کانی فلوئوریت در معرض تابش رادیوم قرار گیرد، عنصر فلوئور به صورت آزاد نیز تشکیل خواهد شد. این عنصر تک ظرفیتی نسبت به تمام عناصر شیمیایی الکترونگاتیوتر است و در نتیجه واکنش پذیر تر می باشد. به غیر از این مورد، فلوئور خالص را در محیط آزمایشگاهی و تحت شرایط بسیار ویژه و با پایین آوردن شدید دما نیز می توان به صورت مایعی زرد رنگ ایجاد نمود.

کانی فلورین بزرگترین منبع استخراج فلوئور بوده که سیزدهمین عنصر فراوان موجود در پوسته زمین می باشد. نام این عنصر نیز برگرفته از نام همین نوع کانی می باشد؛ چرا که اولین بار از این کانی جهت کاهش نقطه ذوب فلزات استفاده می شد. به همین دلیل نیز فعل لاتین “fluo” به معنی جریان به عنوان ریشه نام عنصر فلوئور برگزیده شد.

برای آشنایی بیشتر با ویژگی های این کانی ارزشمند و کاربرد های مختلف آن تا انتهای این مطلب با نشریه جهان شیمی فیزیک همراهی کنید.

آشنایی با ویژگی های فلورین

فلورین که دارای ساختاری بلوری است، در رنگ های سبز، بنفش، آبی و یا حتی زرد وجود داشته و سختی آن نیز مطابق با مقیاس موس، ۴ گزارش شده است. این کانی نسبتاً شفاف در دمای ۱۴۰۲ درجه سانتی گراد ذوب شده و در دمای ۲۵۱۳ درجه سانتی گراد نیز به جوش می آید.

این کانی را می توان در اسید هایی چون اسید سولفوریک و اسید هیدروفلوئوریک حل کرد و به صورت مایع به کار برد. طبق گزارشات موجود، در سنگ های دگرگونی، آذرین اسیدی و همچنین سنگ های رسوبی بین ۲۵ تا ۶۵ درصد رگه هایی از کانی فلورین وجود دارد.

بیشتر اوقات این کانی را می توان همراه کانی های دیگری چون کلسیت، باریت، گالن، دولومیت، کوارتز و اسفالریت پیدا کرد. این کانی از نظر زمین شناسی دارای پراکندگی بسیار مناسبی بوده و در قاره آمریکا و آفریقا منابع غنی از کانی وجود دارد.

همانطور که گفته شد، کانی فلورین یا فلوئوریت اصلی ترین منبع استخراج عنصر می باشد. فلوئور در دمای اتاق به شکل یک گاز زرد رنگ با بوی تحریک کننده و زننده ای است که استنشاق آن بسیار خطرناک است.

این عنصر که الکترونگاتیو ترین عضو از جدول تناوبی است به دلیل اندازه کوچک اتم هایش معمولاً با تعدادی زیادی اتم یا یون فلوئور می تواند اتم فلزی مرکزی را احاطه کند. این عنصر قدرتمند ترین ماده اکسید کننده بوده و بنابراین هیچ ماده دیگری قادر به اکسید کردن آنیون فلوئور به حالت آزاد این عنصر نمی باشد.

جالب است بدانید…

همانطور که پیش از این نیز اشاره شد، کانی فلورین غنی ترین منبع عنصر فلوئور بوده و بنابراین شیمیست های فعال در حوزه صنعت جهت تهیه ترکیب هیدروژن فلوئورید یا همان HF که از پرکاربرد ترین اشکال عنصر فلوئور است از این کانی استفاده می کنند. به این صورت که فلورین پودر شده یا همان خاک فلورین را با اسید سولفوریک غلیظ در یک دستگاه با پوشش چدنی قرار می دهند تا با انجام فرآیند تقطیر HF تشکیل گردد. محلول گاز هیدروژن فلوئورید در آب را اسید هیدروفلوئوریک یا اسید فلوئوریدریک می نامند که به طور گسترده ای در صنعت کاربرد دارد.

معرفی کاربرد های خاک فلورین

سال هاست که از فلورین و خاک بدست آمده از این کانی در زمینه جوشکاری و مات سازی شیشه و همچنین تهیه آلیاژ های آهن استفاده می شود؛ چرا که این ترکیب نقطه ذوب فلز را پایین آورده و از گرانروی آن می کاهد. البته نکته جالب توجه آن است که به طور کلی نمک های معدنی حاوی فلوئور نیز از این خاصیت بهره برده و در همین زمنیه کاربرد دارند.

مهم ترین کاربرد های خاک فلورین و عنصر فلوئور در صنعت عبارت اند از:

• تهیه فولاد، فروآلیاژ ها و استفاده از آن برای تهیه کریولیت سنتزی جهت به کارگیری آن در صنایع آلومینیوم.
• تهیه اسید فلوریدریک.
• ریخته گری و همچنین ساخت سرامیک.
• ساخت ظروف نچسب و همچنین تجهیزات مقاوم در برابر خوردگی با استفاده از فلوروپلیمری به نام پلی تترا فلوئورو اتیلن که با نام تجاری تفلن شناخته شده است.
• طراحی تجهیزات عایق الکتریکی با استفاده از PTFE یا همان پلی تترا فلوئورو اتیلن.
• کمک به انجام فرآیند غنی سازی اورانیوم به واسطه جداسازی اورانیوم ۲۳۵ از اورانیوم ۲۳۸.
• تهیه مبرد های هالوژنه با نام تجاری فریون که در سیستم های خنک کننده ای مانند یخچال و حتی خنک کننده های هوا به کار می روند. البته استفاده از این مبرد ها که با عنوان کلروفلوروکربن ها نیز شناخته شده اند، در بسیاری از موارد ممنوع شده است.
• ساخت شیشه اوپالین، شیشه های فلینیتی، فایبرگلاس و عدسی.
• از ترکیب فلوراید در تهیه خمیردندان و محلول های دهان شویه به جهت جلوگیری از پوسیدگی دندان ها استفاده می شود.
• ساخت سورفاکتانت های فلورین دار جهت برطرف کردن لکه و آلودگی از روی سطوح.
• ساخت علف کش ها قارچ کش ها و حشره کش های مناسب برای محصولات کشاورزی.
• تهیه داروهای کاهش دهنده کلسترول خون، ضد افسردگی، برخی از آنتی بیوتیک ها، داروهای بیهوشی و… مانند آتورواستاتین، فلوکستین و سیتالوپرام.

نقش بیولوژیکی عنصر فلوئور

فلوئور برای انسان و به طور کلی پستانداران ضروری نمی باشد؛ اما حضور مقادیر کمی از آن در آب آشامیدنی و همچنین خمیر دندان و محلول های شوینده دهان برای تقویت مینای دندان مفید شناخته شده است. چرا که فلوراید موجود در خمیر دندان از اثر اسید تولید شده توسط تخمیر باکتریایی قند بر مینای دندان جلوگیری می کند.

البته در میکروارگانیسم ها و گیاهان اندام هایی یافت شده است که ترکیبات آلی حاوی این عنصر را تولید کرده و از آن ها به عنوان عامل دفع کننده حشرات و سایر گیاه خواران استفاده می کنند.

نکات ایمنی و خطرات کار با فلورین

به طور کلی با عنصر فلوئور، هیدروژن فلوئورید و همچنین اسید هیدروفلوئوریک باید با احتیاط زیادی برخورد شود؛ چرا که هر گونه تماس با این ترکیبات اثرات بسیار مخربی را بر جای خواهد گذاشت. اسید فلوئوریدریک با وجود آنکه اسید ضعیفی به حساب می آید اما خطرات و میزان سمیت آن از اسید سولفوریک نیز بیشتر است! چرا که این اسید اغلب در محلول به حالت خنثی باقی می ماند و به این ترتیب سریعتر نفوذ می کند.

تماس با این اسید چه از طریق استنشاق، بلع و یا تماس پوستی موجب بروز هیپوکلسمی شده و از طریق آریتمی قلبی احتمال مرگ را افزایش می دهد. سوختگی های رخ داده در اثر تماس با این اسید ممکن است در ساعت های اولیه بسیار نامحسوس و حتی بدون درد باشند اما به تدریج بر اعصاب تأثیر گذاشته و سوختگی های شدیدی را ایجاد می کند.

در صورتی که پوست در معرض این اسید قرار گیرد، ابتدا باید محل مورد نظر را با فشار زیاد آب شستشو داد، لباس آلوده را از تن خارج کرد و در مراحل بعدی از ترکیباتی چون ژل گلوکونات کلسیم ۲.۵ درصد استفاده کرد.