Fluor adalah unsur kimia (simbol F, nomor atom 9), bukan logam yang termasuk dalam kelompok halogen. Ini adalah zat yang paling aktif dan elektronegatif. Pada suhu dan tekanan normal, molekul fluor adalah gas beracun berwarna kuning pucat dengan rumus F2. Seperti halida lainnya, molekul fluor sangat berbahaya dan menyebabkan luka bakar kimia yang parah jika terkena kulit.
Gunakan
Fluor dan senyawanya banyak digunakan, termasuk untuk produksi obat-obatan, bahan kimia pertanian, bahan bakar dan pelumas serta tekstil. Asam fluorida digunakan untuk mengetsa kaca, sedangkan plasma fluor digunakan untuk memproduksi semikonduktor dan bahan lainnya. Konsentrasi ion F yang rendah dalam pasta gigi dan air minum dapat membantu mencegah karies gigi, sementara konsentrasi yang lebih tinggi ditemukan pada beberapa insektisida. Banyak anestesi umum adalah turunan hidrofluorokarbon. Isotop 18F adalah sumber positron untuk mendapatkan medispencitraan tomografi emisi positron, dan uranium heksafluorida digunakan untuk memisahkan isotop uranium dan menghasilkan uranium yang diperkaya untuk pembangkit listrik tenaga nuklir.
Riwayat penemuan
Mineral yang mengandung senyawa fluor telah dikenal bertahun-tahun sebelum elemen kimia ini diisolasi. Misalnya, mineral fluorspar (atau fluorit), yang terdiri dari kalsium fluorida, dijelaskan pada tahun 1530 oleh George Agricola. Dia memperhatikan bahwa itu dapat digunakan sebagai fluks, zat yang membantu menurunkan titik leleh logam atau bijih dan membantu memurnikan logam yang diinginkan. Oleh karena itu, fluor mendapatkan nama latinnya dari kata fluere (“mengalir”).
Pada tahun 1670, peniup kaca Heinrich Schwanhard menemukan bahwa kaca tergores oleh aksi kalsium fluorida (fluorspar) yang diolah dengan asam. Carl Scheele dan banyak peneliti selanjutnya, termasuk Humphry Davy, Joseph-Louis Gay-Lussac, Antoine Lavoisier, Louis Thénard, bereksperimen dengan asam fluorida (HF), yang mudah diperoleh dengan mengolah CaF dengan asam sulfat pekat.
Pada akhirnya, menjadi jelas bahwa HF mengandung elemen yang sebelumnya tidak diketahui. Namun, karena reaktivitasnya yang berlebihan, zat ini tidak dapat diisolasi selama bertahun-tahun. Tidak hanya sulit untuk memisahkan dari senyawa, tetapi segera bereaksi dengan komponen lainnya. Isolasi unsur fluor dari asam fluorida sangat berbahaya, dan upaya awal membutakan dan membunuh beberapa ilmuwan. Orang-orang ini dikenal sebagai martirfluor.”
Penemuan dan produksi
Akhirnya, pada tahun 1886, ahli kimia Prancis Henri Moissan berhasil mengisolasi fluor dengan elektrolisis campuran kalium fluorida cair dan asam fluorida. Untuk ini ia dianugerahi Hadiah Nobel 1906 dalam Kimia. Pendekatan elektrolitiknya terus digunakan sampai sekarang untuk produksi industri unsur kimia ini.
Produksi fluor dalam skala besar pertama dimulai selama Perang Dunia II. Itu diperlukan untuk salah satu tahap pembuatan bom atom sebagai bagian dari Proyek Manhattan. Fluor digunakan untuk memproduksi uranium heksafluorida (UF6), yang selanjutnya digunakan untuk memisahkan dua isotop 235U dansatu sama lain 238U. Saat ini, gas UF6 dibutuhkan untuk menghasilkan uranium yang diperkaya untuk tenaga nuklir.
Sifat terpenting dari fluor
Dalam tabel periodik, unsur berada di urutan teratas golongan 17 (dahulu golongan 7A), yang disebut halogen. Halogen lainnya termasuk klorin, bromin, yodium dan astatin. Selain itu, F berada pada periode kedua antara oksigen dan neon.
Fluor murni adalah gas korosif (rumus kimia F2) dengan bau menyengat khas yang ditemukan pada konsentrasi 20 nl per liter volume. Sebagai unsur yang paling reaktif dan elektronegatif dari semua unsur, ia dengan mudah membentuk senyawa dengan sebagian besar dari mereka. Fluor terlalu reaktif untuk ada dalam bentuk unsur dan memilikiafinitas dengan sebagian besar bahan, termasuk silikon, yang tidak dapat disiapkan atau disimpan dalam wadah kaca. Di udara lembab, ia bereaksi dengan air untuk membentuk asam fluorida yang sama berbahayanya.
Fluor, berinteraksi dengan hidrogen, meledak bahkan pada suhu rendah dan dalam gelap. Bereaksi hebat dengan air untuk membentuk asam fluorida dan gas oksigen. Berbagai bahan, termasuk logam dan kaca yang terdispersi halus, dibakar dengan nyala api yang terang dalam pancaran gas fluor. Selain itu, unsur kimia ini membentuk senyawa dengan gas mulia kripton, xenon dan radon. Namun, ia tidak bereaksi langsung dengan nitrogen dan oksigen.
Meskipun aktivitas fluorin yang ekstrem, metode penanganan dan transportasi yang aman kini telah tersedia. Elemen tersebut dapat disimpan dalam wadah baja atau monel (paduan kaya nikel), karena fluorida terbentuk di permukaan bahan ini, yang mencegah reaksi lebih lanjut.
Fluorida adalah zat di mana fluor hadir sebagai ion bermuatan negatif (F-) dalam kombinasi dengan beberapa elemen bermuatan positif. Senyawa fluor dengan logam adalah salah satu garam yang paling stabil. Ketika dilarutkan dalam air, mereka dibagi menjadi ion. Bentuk lain dari fluor adalah kompleks, misalnya [FeF4]-, dan H2F +.
Isotop
Ada banyak isotop halogen ini, mulai dari 14F hingga 31F. Tetapi komposisi isotop fluor hanya mencakup salah satunya,19F, yang mengandung 10 neutron, karena ini adalah satu-satunya yang stabil. Isotop radioaktif 18F adalah sumber positron yang berharga.
Dampak biologis
Fluor dalam tubuh terutama ditemukan di tulang dan gigi dalam bentuk ion. Fluoridasi air minum pada konsentrasi kurang dari satu bagian per juta secara signifikan mengurangi kejadian karies - menurut Dewan Riset Nasional dari Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional Amerika Serikat. Di sisi lain, akumulasi fluoride yang berlebihan dapat menyebabkan fluorosis, yang bermanifestasi pada gigi berbintik-bintik. Efek ini biasanya terlihat di daerah di mana kandungan unsur kimia ini dalam air minum melebihi konsentrasi 10 ppm.
Elemen fluor dan garam fluorida bersifat racun dan harus ditangani dengan sangat hati-hati. Kontak dengan kulit atau mata harus hati-hati dihindari. Reaksi dengan kulit menghasilkan asam fluorida, yang dengan cepat menembus jaringan dan bereaksi dengan kalsium di tulang, merusaknya secara permanen.
Fluor lingkungan
Produksi tahunan mineral fluorit dunia adalah sekitar 4 juta ton, dan total kapasitas deposit yang dieksplorasi adalah dalam 120 juta ton. Area penambangan utama untuk mineral ini adalah Meksiko, Cina, dan Eropa Barat.
Fluor terjadi secara alami di kerak bumi, di mana ia dapat ditemukan di bebatuan, batu bara, dan tanah liat. Fluorida dilepaskan ke udara oleh erosi angin pada tanah. Fluor adalah unsur kimia paling melimpah ke-13 di kerak bumi - kandungannyasama dengan 950ppm. Di tanah, konsentrasi rata-rata adalah sekitar 330 ppm. Hidrogen fluorida dapat dilepaskan ke udara sebagai hasil dari proses pembakaran industri. Fluorida yang ada di udara akhirnya jatuh ke tanah atau ke air. Ketika fluor berikatan dengan partikel yang sangat kecil, fluor dapat tetap berada di udara untuk waktu yang lama.
Di atmosfer, 0,6 miliar unsur kimia ini hadir dalam bentuk kabut garam dan senyawa klorin organik. Di perkotaan, konsentrasinya mencapai 50 bagian per miliar.
Koneksi
Fluor adalah unsur kimia yang membentuk berbagai senyawa organik dan anorganik. Ahli kimia dapat mengganti atom hidrogen dengannya, sehingga menciptakan banyak zat baru. Halogen yang sangat reaktif membentuk senyawa dengan gas mulia. Pada tahun 1962, Neil Bartlett mensintesis xenon hexafluoroplatinate (XePtF6). Kripton dan radon fluorida juga telah diperoleh. Senyawa lain adalah argon fluorohidrida, yang stabil hanya pada suhu yang sangat rendah.
Aplikasi industri
Dalam keadaan atom dan molekulnya, fluor digunakan untuk etsa plasma dalam produksi semikonduktor, tampilan panel datar, dan sistem mikroelektromekanis. Asam fluorida digunakan untuk mengetsa kaca pada lampu dan produk lainnya.
Bersama dengan beberapa senyawanya, fluor merupakan komponen penting dalam produksi obat-obatan, bahan kimia pertanian, bahan bakar dan pelumasbahan dan tekstil. Unsur kimia diperlukan untuk menghasilkan alkana terhalogenasi (halon), yang, pada gilirannya, banyak digunakan dalam sistem pendingin udara dan pendingin. Belakangan, penggunaan klorofluorokarbon seperti itu dilarang karena berkontribusi pada perusakan lapisan ozon di bagian atas atmosfer.
Sulfur hexafluoride adalah gas yang sangat lembam dan tidak beracun yang diklasifikasikan sebagai gas rumah kaca. Tanpa fluor, produksi plastik gesekan rendah seperti Teflon tidak mungkin. Banyak anestesi (misalnya sevofluran, desfluran, dan isofluran) merupakan turunan CFC. Sodium hexafluoroaluminate (cryolite) digunakan dalam elektrolisis aluminium.
Senyawa fluoride, termasuk NaF, digunakan dalam pasta gigi untuk mencegah kerusakan gigi. Zat-zat ini ditambahkan ke pasokan air kota untuk memberikan fluoridasi air, namun praktiknya dianggap kontroversial karena berdampak pada kesehatan manusia. Pada konsentrasi yang lebih tinggi, NaF digunakan sebagai insektisida, terutama untuk pengendalian kecoa.
Di masa lalu, fluorida digunakan untuk menurunkan titik leleh logam dan bijih serta meningkatkan fluiditasnya. Fluor merupakan komponen penting dalam produksi uranium heksafluorida, yang digunakan untuk memisahkan isotopnya. 18F, isotop radioaktif dengan waktu paruh 110 menit, memancarkan positron dan sering digunakan dalam tomografi emisi positron medis.
Sifat fisik fluor
Karakteristik dasarunsur kimia sebagai berikut:
- Massa atom 18.9984032 g/mol.
- Konfigurasi elektronik 1s22s22p5.
- Kondisi oksidasi -1.
- Kepadatan 1,7 g/L.
- Titik leleh 53,53 K.
- Titik Didih 85,03 K.
- Kapasitas panas 31,34 J/(K mol).
