Fluor (F)

Fluor ist ein schwer zu isolierendes Element, das im elementaren Stadium gasförmig ist (F2). Es hat die aussergewöhnliche Eigenschaft, Wasser, Luft, Glas, Metalle, Holz und Plastik gleichermassen anzugreifen. Die einzigen Materialien, die von Fluor nicht angegriffen werden, sind seine eigenen Abbauprodukte, die Fluoride.

Im Handel erhältliche Zahnpasten enthalten Fluor, um den Zahnschmelz zu stärken. (Bild: William Warby/ Wikimdia Commons)

Der Name Fluor stammt aus dem lateinischen „fluere“ und bedeutet „fliessen“. Diese Etymologie erklärt sich dadurch, dass das Hauptmineral des Fluors, das Fluorit (ein Kalziumfluorid, CaF2) als Flussmittel in der Metallurgie verwendet wird. Fluoride kennt man dank Antoine de Lavoisier seit dem 18. Jahrhundert. Erst 1886 gelang es jedoch Henri Moissan, Fluor mittels Elektrolyse bei einer Spannung von 50 Volt und einer Temperatur von unter 19°C herzustellen.

Fluorwasserstoffsäure greift Glas an und wird daher für die Gravierung von Glasgegenständen eingesetzt. Bild: Daderot/ Wikimedia Commons

Die bedeutendste von Fluor eingegangene Verbindung ist Fluorwasserstoff (HF). Bei Raumtemperatur ist HF ein hoch giftiges Gas, unterhalb von 19°C liegt es als rauchende Flüssigkeit vor. Fluorwasserstoff mischt sich in jedem Verhältnis mit Wasser und bildet dabei Flusssäure (oder Fluorwasserstoffsäure). Flusssäure greift Glas stark an, was zur Gravur von Glas und zur Herstellung von Milchglas genutzt werden kann. Die Säure kann wegen ihrer starken Ätzwirkung jedoch nur unter angemessenen Sicherheitsvorkehrungen eingesetzt werden.

Zahnschmelzschutz oder neurotoxische Verbindung?

Zahnschmelz besteht aus Kalziumfluorid (CaF2). Kinder benötigen Fluor aus der Nahrung, um die Schmelzschicht herzustellen, die die Zähne vor Lebensmittelsäuren schützt. Das Zahninnere besteht aus Kalziumphosphat, welches von Essig- und Zitronensäure, die z. B. in Essig oder Zitrusfrüchten vorkommen, leicht angegriffen wird. Kalziumfluorid widersteht diesen Säuren. Nun ist die natürliche Fluorzufuhr über die Nahrung aber grundsätzlich gering. Bis 1964 hatte deshalb die Mehrheit der Menschen Karies. Statistiken zeigen, dass bei 16-Jährigen 66% der Zähne von Karies befallen waren.

Im Jahr 1964 wurde in der Schweiz die Fluorierung von Salz eingeführt; jedem Kilo Tafelsalz wurden einige Milligramm Natriumfluorid (NaF) zugefügt. Das Resultat: 16 Jahre später waren bei den 16-Jährigen nur noch 6% der Zähne von Karies befallen. Einige Wissenschaftler beginnen jedoch, an der Effizienz dieser Methode für Erwachsene zu zweifeln und betrachten die Mengen an Fluor im Speisesalz und im Leitungswasser als toxisch, insbesondere aus neurologischer Sicht.

In der Nuklearindustrie und auf dem Kochherd

Der Kunststoff Teflon ist eine organische Fluorverbindung. Nahrungsmittel haften nicht an Teflon. Bild: MDeVicente/ Wikimedia Commons

Fluor wird auch in der Uranindustrie eingesetzt. Das für die Kernspaltung bedeutende Uran-235-Isotop macht nur einen winzigen Anteil des natürlich vorkommenden Urans aus, es muss also angereichert werden. Dazu wird Uran in Uranhexafluorid (UF6) überführt; es ist die einzige Uranverbindung, die für den Anreicherungsprozess ausreichend flüchtig ist. Vereinfacht gesagt wird die Anreicherung in grossen Zentrifugen durchgeführt, welche die unterschiedlich schweren Moleküle zu trennen vermögen. Früher waren auch Anreicherungsmethoden mit Hilfe poröser Membranen üblich.

Einige organische Verbindungen auf der Basis von Fluor haben grosse Bedeutung als Werkstoff. Die bekannteste ist Teflon (eigentlich Polytetrafluorethylen; Teflon ist ein Handelsname). Teflon ist ein fluorierter Kunststoff, an dem andere Materialien schlecht haften oder kleben. Es wird deshalb zum Beispiel für Bratpfannen verwendet. Die Toxizität dieses Materials für die menschliche Gesundheit wird jedoch diskutiert; für Vögel sind die aus dem erhitztem Teflon aufsteigenden Gase tödlich.

Quelle: Maurice Cosandey / Redaktion SimplyScience.ch

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