Le fluor (du L. Fluere, signifiant » couler « ), est un élément chimique du tableau périodique qui porte le symbole F et le numéro atomique 9. C’est un halogène gazeux univalent, jaune pâle et toxique, qui est le plus réactif chimiquement et le plus électronégatif de tous les éléments. Sous sa forme pure, il est très dangereux et provoque de graves brûlures chimiques au contact de la peau.
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Oxygène – Fluor – Néon F .
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| Général | |
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| Nom, Symbole, Numéro | Fluor, F, 9 |
| Séries | Halogènes |
| Groupe, Période, Bloc | 17 (VIIA), 2 , p |
| Densité, Dureté | 1.696 kg/m3 (273 K), NA |
| Apparence | gaz jaune verdâtre pâle |
| Propriétés atomiques | |
| Poids atomique | 18.9984 amu |
| Rayon atomique (calc.) | 50 (42) pm |
| Rayon covalent | 71 pm |
| rayon van der Waals de van der Waals | 147 pm |
| Configuration des électrons | 2s2 2p5 |
| e- par niveau d’énergie | 2, 7 |
| Etats d’oxydation (oxyde) | -1 (acide fort) |
| Structure cristalline | cubique |
| Propriétés physiques | |
| Etat de la matière | Gaz (non magnétique) |
| Point de fusion | 53.53 K (-363,32 °F) |
| Point d’ébullition | 85,03 K (-306,62 °F) |
| Volume molaire | 11.20 ×10-6 m3/mol |
| Chaleur de vaporisation | 3,2698 kJ/mol |
| Chaleur de fusion | 0.2552 kJ/mol |
| Pression de vapeur | aucune donnée |
| Vitesse du son | aucune donnée |
| Divers | |
| Electronégativité | 3.98 (échelle de Pauling) |
| Capacité thermique spécifique | 824 J/(kg*K) |
| Conductivité électrique | aucune donnée |
| Conductivité thermique | 0.0279 W/(m*K) |
| Potentiel de première ionisation | 1681,0 kJ/mol |
| Potentiel de deuxième ionisation | 3374.2 kJ/mol |
| 3ème potentiel d’ionisation | 6050,4 kJ/mol |
| 4ème potentiel d’ionisation | 8407,7 kJ/mol |
| 5ème potentiel d’ionisation | 11022.7 kJ/mol |
| 6ème potentiel d’ionisation | 15164.1 kJ/mol |
| 7ème potentiel d’ionisation | 17868 kJ/mol |
| 8ème potentiel d’ionisation | 92038.1 kJ/mol |
| 9ème potentiel d’ionisation | 106434,3 kJ/mol |
| Unités SI & STP sont utilisées, sauf indication contraire. | |
Caractéristiques notables
Le fluor pur est un gaz jaune pâle corrosif qui est un puissant agent oxydant. Il est le plus réactif et le plus électronégatif de tous les éléments, et forme des composés avec la plupart des autres éléments, y compris les gaz nobles xénon et radon. Même dans des conditions sombres et froides, le fluor réagit de manière explosive avec l’hydrogène. Dans un jet de gaz fluor, le verre, les métaux, l’eau et d’autres substances brûlent avec une flamme vive. Il se produit toujours combiné et a une telle affinité pour la plupart des éléments, notamment le silicium, qu’il ne peut être préparé ni ne doit être conservé dans des récipients en verre.
En solution aqueuse, le fluor se présente couramment sous la forme de l’ion fluorure F-. D’autres formes sont les fluoro-complexes (comme -) ou H2F+.
Les fluorures sont des composés qui combinent le fluorure avec un certain reste chargé positivement. Ils sont souvent constitués d’ions.
Applications
Le fluor est utilisé dans la production de plastiques à faible friction comme le Téflon, et dans les halons comme le Fréon. Autres utilisations :
- L’acide hydrofluorique (formule chimique HF) est utilisé pour graver le verre dans les ampoules et autres produits.
- Le fluor monatomique est utilisé pour le décapage par plasma dans la fabrication des semi-conducteurs.
- Avec ses composés, le fluor est utilisé dans la production d’uranium (à partir de l’hexafluorure) et dans plus de 100 produits chimiques fluorés commerciaux différents, y compris de nombreux plastiques à haute température.
- Les hydrocarbures fluorochlorés sont largement utilisés dans la climatisation et la réfrigération. Les chlorofluorocarbones ont été interdits pour ces applications car ils sont soupçonnés de contribuer au trou d’ozone. L’hexafluorure de soufre est un gaz extrêmement inerte et non toxique. Ces classes de composés sont de puissants gaz à effet de serre.
- L’hexafluoroaluminate de potassium, appelé cryolite, est utilisé dans l’électrolyse de l’Aluminium.
- Le fluorure de sodium a été utilisé comme insecticide, notamment contre les cafards.
- Certains autres fluorures sont souvent ajoutés au dentifrice et (de manière quelque peu controversée) aux réserves d’eau municipales pour prévenir les caries dentaires.
Certains chercheurs ont étudié le gaz fluor élémentaire un possible propulseur de fusée en raison de son impulsion spécifique exceptionnellement élevée.
Histoire
Le fluor (L fluere signifiant écoulement ou flux) sous forme de spath fluor a été décrit en 1529 par Georigius Agricola pour son utilisation comme flux, qui est une substance utilisée pour favoriser la fusion des métaux ou des minéraux. En 1670, Schwandhard a découvert que le verre était gravé lorsqu’il était exposé à du spath fluor traité à l’acide. Karl Scheele et de nombreux chercheurs ultérieurs, y compris Humphry Davy, Gay-Lussac, Antoine Lavoisier et Louis Thenard, expérimenteront tous l’acide fluorhydrique (certaines expériences se termineront en tragédie).
Cet élément n’a pas été isolé pendant de nombreuses années après cela en raison du fait que lorsqu’il est séparé d’un de ses composés, il attaque immédiatement les matériaux restants du composé. Finalement, en 1886, le fluor a été isolé par Henri Moissan après presque 74 ans d’efforts continus.
La première production commerciale de fluor a eu lieu dans le cadre du projet Manhattan de la bombe atomique pendant la Seconde Guerre mondiale, où le composé hexafluorure d’uranium (UF6) a été utilisé pour séparer les isotopes de l’uranium. Ce procédé est encore utilisé aujourd’hui dans les applications de l’énergie nucléaire.
Composés
Le fluor peut souvent être substitué à l’hydrogène lorsqu’il est présent dans les composés organiques. Grâce à ce mécanisme, le fluor peut avoir un très grand nombre de composés. Les composés fluorés impliquant des gaz nobles ont été confirmés avec les fluorures de krypton, de radon et de xénon. Cet élément est récupéré dans la fluorine, la cryolithe et la fluorapatite.
Précautions
Le fluor et le HF doivent être manipulés avec beaucoup de précautions et tout contact avec la peau et les yeux doit être strictement évité.
Le fluor élémentaire et les ions fluorure sont tous deux très toxiques. Lorsqu’il est un élément libre, le fluor a une odeur piquante caractéristique qui est détectable à des concentrations aussi faibles que 20 ppb. Il est recommandé que la concentration maximale admissible pour une exposition quotidienne de 8 heures pondérée dans le temps soit de 1 ppm (plus faible que, par exemple, le cyanure d’hydrogène)
Cependant, des procédures de manipulation sûres permettent le transport du fluor liquide par tonne.
Référence
- Laboratoire national de Los Alamos – Fluor (http://periodic.lanl.gov/elements/9.html)
- WebElements.com – Fluor (http://www.webelements.com/webelements/elements/text/F/index.html)
- EnvironmentalChemistry.com – Fluor (http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/F.html)
- C’est élémentaire – Fluor (http://education.jlab.org/itselemental/ele009.html)