9 F Fluor
Atommasse:
18,9984032
Fase (ved 25 °C):
Gass
Smeltepunkt:
-220 °C / 54 K
Kokepunkt:
-188 °C / 85 K
Vis flere fakta
Gruppe:
17
Periode:
2
Blokk:
p
Elektronkonfigurasjon:
[He]2s<sup>2</sup>2p<sup>5</sup>
Elektronegativitet:
3,98
Tetthet (ved 25 °C):
0,001553 g/cm³
Vis færre fakta

Fluor

Fluorgass (F2) er en lysegul, meget giftig gass med stikkende lukt. Den reagerer ekstremt lett med andre stoffer, så i naturen vil du stort sett ikke finne fluor i ren form. Fordi fluor reagerer så sterkt, var det flere kjemikere som døde eller ble skadet i eksplosjoner mens de prøvde å isolere fluor som ren gass. Fluorforbindelser brukes i dag til teflonbelegg i stekepanner, impregnering i fritidstøy og visse typer skismøring. Slike stoffer skaper miljøproblemer fordi de brytes dårlig ned i naturen.

Anvendelser

Kjeler og annet kjøkkenutstyr belegges med teflon. Foto: Harald Fjeld

Mange fluorokarboner er inerte, varmestabile, ikke brennbare væsker med kokepunkter i området 25 til 250 °C. Slike forbindelser er i bruk i kjøleteknikken, som brannslukkere og som drivgass i sprayflasker (sterkt redusert i dag pga. reaksjon med ozon i stratosfæren). Lavpolymere fluorforbindelser kan brukes som smøremidler, mens de faste høypolymere fluoriderte hydrokarbonene blant annet benyttes i lagre i motorer og i belegg på kjøkkenutstyr (Teflon: polytetrafluoroetylen, PTFE). Også innen tekstilindustrien brukes fluorforebindelser. ”Goretex” og andre produktnavn består av en teflonfilm med så små porer at vanndråper ikke slipper inn, mens vanndamp slipper ut. Avfall fra denne produksjonen finmales og tilsettes printerblekk for å gi bedre flyt.

Fluorforbindelser benyttes i teknisk bekledning. Foto: Helly Hansen

For øvrig finner vi fluorforbindelser i datamaskinskjermer, som fyllstoff i tennisballer (SF6), som nervegifter (Sarin, Soman, etc.), insektisider/herbicider og en lang rekke preparater brukt i medisinsk sammenheng.

Medisinsk bruk

En radioaktiv isotop av fluor er i dag et av de aller ”hotteste” stoffene brukt i nukleærmedisin (det vil si bruk av radioaktive isotoper til terapi eller diagnose av sykdom). Det gjelder isotopen fluor-18 som sender ut positroner, og dermed kan brukes til PET-avbildning (PET = Positron emisjons tomografi). Ved hjelp av positronkameraer kan vi i dag finne små kreftsvulster på et tidligere stadium enn før. Det som er spesielt med bruk av denne typen isotop er at molekylet den bygges inn i kan gå inn i cellens reaksjonsveier, og derved kan vi ved avbildning se om noe vev er dødt eller viser økt celleaktivitet. Vi kan også ved behandling av data som samles over tid se hvordan isotopen hopes opp i vevet og hvordan den skilles ut.

Det viktigste PET legemiddelet i dag er et sukkermolekyl hvor det er inkorporert et F-18 atom, fluordeoxyglukose (FDG). Cellene tar opp FDG på samme måte som de tar opp glukose, og celler som deler seg raskt, slik som kreftceller, tar opp mest. Derfor samles injisert F-18 FDG (370 MBq er en typisk klinisk dose) opp raskere og i større konsentrasjon enn i vanlig vev, og denne oppkonsentreringen av radioaktivitet i området kan vi se på et PET-bilde.

Produseres av GE Healtcare i Norge

I Norge produserer GE Healthcare rutinemessig FDG ved Norsk Medisinsk cyclotron senter ved Rikshospitalet i Oslo, og snart vil et nytt senter stå klart i Bergen. F-18 har en halveringstid på bare 2 timer og det er derfor en stor utfordring å produsere, foreta kvalitetskontroll og sende legemiddelet ut til sykehusene på kortest mulig tid slik at det er tilstekkelig radioaktivitet igjen til å foreta pasientundersøkelsen. I dag finnes PET/CT kamera bare ved Rikshospitalet og Radiumhospitalet, men vi regner med at flere sykehus vil få slikt teknisk utstyr tilgjengelig i nær framtid.

Mange forskningsgrupper og kommersielle firma arbeider nå med å utvikle nye PET-produkter, for eksempel et F-18 preparat for å påvise Alzheimer sykdom. Et F-18 merket molekyl har en struktur som gjør at det bindes til områder i hjernen som har endret karakter som følge av sykdommen, og bildet man ser forteller om graden av sykdom. Dette er også et viktig hjelpemiddel for legemiddelindustrien i arbeidet med å finne fram til preparater som kan helbrede eller stoppe utviklingen av f.eks. Alzheimer.

Det er ikke bare F-18 som er aktuell i PET. Radioaktive isotoper av Gallium-68, Brom og Jod-124 er også potensielt anvendbare.

I kroppen

Fluortannkrem. Foto: Harald Fjeld

Til tross for at fluor i form av fluorid finnes i alt levende, tok det tid å bevise at dette aggressive grunnstoffet var nødvendig for organismen. Først når det viste seg at dyr som ble foret opp på en diett uten fluor ikke vokste normalt, ble anemiske og hadde vanskelig for å formere seg, ble det klart at også fluor var et nødvendig grunnstoff, om enn i små mengder. Hos mennesker finnes det meste av fluor i form av fluoroapatitt i tenner og ben.

Tannemaljen, som normalt består vesentlig av hydroksyapatitt (Ca5(PO4)3OH), er mer motstandsdyktig mot syreangrep når OH- byttes ut med F- (fluoroapatitt). Etter at H. T. Deans i 1930 fant en sammenheng mellom karies og lite innhold av F- i drikkevann, blir det nå tilsatt fluorid til drikkevann i noen land. Fluoridtilsetning til tannkremer er mer vanlig.

Med en normal diett spiser vi 0,3-0,5 mg fluor daglig, og en person på 70 kg inneholder gjerne noe rundt 2.6 g fluor.

Fluorgass har en karakteristisk stikkende lukt som kan merkes ned til konsentrasjoner på 0,000002 %. Grensen for konsentrasjonen i luften på en arbeidsplass er satt til 0,00001 %. Innånding i noen minutter av luft med 0,1 % fluorgass kan være dødelig.

Maksimal konsentrasjon for kontinuerlig kontakt med fluorid (F-) er 0,1 ppm. En enkelt dose på 150 mg NaF kan gi kvalme, oppkast, diaré og magesmerter, 0,25 gram vil gi forgiftning mens 5 g vil være dødelig. På et sykehus i USA ble det i 1943 servert egg saltet med NaF i stedet for NaCl. 163 ble syke og 47 døde! (Nature Building blocks. J. Emsley, ISBN: 0-19-850341-5)

Fluorforgiftninger med dødlig utgang var økende i tiden 1800-1955, og i 1965 var fluoridforgiftninger skyld i 1 % av alle dødelige forgiftninger i USA.

I drikkevann skal konsentrasjonen av fluoridioner være mindre enn 1 ppm. Brune flekker på tenner kan oppstå ved 2-3 ppm.

Fluorider kan hemme diverse enzymer, føre til svikt i hjertemuskelen og til skade på lever, nyrer og sentralnervesystemet. Høyt inntak av fluorider kan gi kronisk forgiftning der fluorid konsentreres i knoklene og stimulere osteoblastene til nydannelse av ben, noe som fører til minsket bevegelighet i leddene og stiv ryggrad. Knoklene blir også sprøere og brekker lettere. Likevel har en rekke fluorforbindelser vist seg å være meget nyttige innen anestesi (Fluotan: CF3CHBrCl) og diagnostikk (PET: 18F-deoksyglukose), og som medikamenter for behandling av kreft, HIV, fettstoffskifte, infeksjoner etc.

Navn

Mens Andrè Ampère foreslo navnet phtor som betyr destruktiv og fortsatt brukes i enkelte østlige land, så lanserte Humphry Davy navnet fluor ut fra det latinske fluere, å flyte, som Agricola hadde brukt på mineralet flusspat. I vestlige land er fluor det vanlige navn på dette grunnstoffet.

Historie

[Illustrasjon]
Henri Moissan

 

Men fluorens historie begynte lenge før det. Mot slutten av 1400 tallet ble et mineral som ble kalt ”fluores” av tyske gruvearbeidere nevnt av alkymisten Basilius Valentinus, men nærmere beskrevet først av Georgius Agricola (Georg Bauer) i avhandlingen ”Bermannus” som kom ut i 1529. Her beskriver han en slags stein som lignet edelsteiner, men ikke fullt så harde, og som ”smeltet som is i solen når de kom inn i ilden” Han kalte disse stenene for ”fluor lapis” fra det latinske fluere: ”å flyte”, og lapis som betyr ”sten”. (Egentlig: lapides igni liquescentes: sten som blir flytende i ilden). Dette gjorde flusspat til et viktig produkt i bergverksindustrien der det ble brukt som løsemiddel for mineraler som ellers smeltet ved langt høyere temperaturer.

Dette nye mineralet ble studert intenst i de neste 300-400 årene. Muligens fant den tyske glassarbeideren Heinrich Schwanhard at en blanding av flusspat og en syre fremkalte et stoff som kunne etse glass. Andre hevder at en beskrivelse av hvordan man kunne fremstille et slikt stoff, først ble gitt i 1725 av John George Weygand som hadde fått en resept av Matthäus Pauli, som igjen skulle fått denne hemmelige informasjon fra en engelsk glassarbeider i 1720. Men det var den prøysiske kjemikeren, Andreas Marggraf, som i 1768 viste at en destillasjon av pulverisert flusspat sammen med svovelsyre ga en gass som etset glass (HF). Omtrent samtidig arbeidet den svenske kjemikeren Carl Wilhelm Scheele også med flusspat og fant det samme som Marggraf, men oppdaget også i 1771 at han kunne frenstille kunstig flusspat ved hjelp av kalsiumoksid (CaO) og denne glassetsende syren. Han fant også at denne syren, som en tid ble kalt for ”svensk syre” og senere ”flussyre”, kunne oppbevares i en beholder av bly. Rimeligvis ble denne syren meget populær i glassindustrien ved at man kunne lage glassartikler med skrift og bilder på en ”enkel” måte.

Flussyrens sammensetning var lenge et problem. Den franske fysikeren André Marie Ampère antydet overfor Davy i 1810 at produktet var en forbindelse mellom hydrogen og et ukjent grunnstoff som han (i 1812) kalte phtor (gresk: destruktiv). Davy, som var en av de mange som ble alvorlig forgiftet under arbeidet med flusspat, var imidlertid uenig og lanserte navnet fluor (som allerede var i bruk på mineralet)

Fremstilling

I hovedsak brukes fortsatt Moissant’s metode til fremstilling av fluor, dvs. ved elektrolyse av HF, eller lavtsmeltende fluorider. Utgangspunktet er vanligvis flusspat, som danner hydrogenfluorid (HF) når det løses i svovelsyre. Både fremstillingsprosessene og behandlingen av fluor er fortsatt komplisert og forbundet med fare.

Forekomst

 

Fluoritt, CaF2, fra Kongsberg. Foto: Per Aas, Naturhistorisk museum, UiO.

Fluor er for reaktivt til at det forekommer fritt i naturen, men finns i en rekke (ca 175) mineraler som fluoroaluminater, fluorosilikater og fluoborater. Fluoritt (flusspat) (CaF2) er likevel kanskje den viktigste mineralforekomsten, men også kryolitt (natriumheksafluoridoaluminat) er en viktig F-kilde (finnes på Grønland). De største forekomstene av fluormineraler finnes i Kina, Mexico, Mongolia og Syd-Afrika. Det finnes en god del fluor i jordens indre, og store mengder slippes årlig ut i vulkangasser, for en stor del i form av hydrogenfluorid. Lite av dette havner imidlertid i atmosfæren fordi det umiddelbart reagerer med bergartene i omgivelsene. Mange av de kjente fluormineralene er dannet på denne måten. I vulkanske områder kan gress inneholde fluorider i såpass store mengder at det kan skade gressende buskap (Island). Fluor finnes i små mengder i vann i konsentrasjoner (0,1-1,5 mg/l) og dessuten i planter og dyr.