Il più elettronegativo e reattivo degli elementi chimici: il fluoro, presente nelle ossa e nei denti.

Caratteristiche generali.

Il fluoro è l'elemento chimico che ha come simbolo F, numero atomico 9 e peso atomico pari a 18,998 uma. Appartiene al gruppo VIIA ovvero 17 della tavola periodica. È anche l’elemento più elettronegativo e più reattivo. Il nome fluoro venne coniato da André-Marie Ampère e Sir Humphry Davy nel 1812 e deriva dai primi usi della fluorite (CaF2) come agente fondente (dal latino fluere che significa flusso o fluire). I sali di fluoro si chiamano fluoruri. Il fluoro, a causa della sua elevata reattività, non si trova libero in natura, tranne che in piccole tracce nei materiali radioattivi. Si trova invece combinato con altri elementi che rappresentano circa lo 0,065% in peso della crosta terrestre. In natura, il fluoro si trova comunemente come ione fluoruro F-, in particolarmente nella fluorite e nella fluorapatite. Come tutti gli alogeni si trova nel suo stato elementare come molecola biatomica F2. Il fluoro elementare a temperatura ambiente è un gas di colore giallo pallido, poco più pesante dell’aria, tossico, estremamente aggressivo e di odore penetrante. Il fluoro ha un unico isotopo naturale, il 19F. Il fluoro, in forma di fluorite, pur essendo stato descritto nel 1529 da Georigius Agricola non fu isolato fino a molti anni più tardi, a causa del fatto che quando viene separato attacca immediatamente i materiali delle apparecchiature con cui viene realizzata la sintesi. Nel 1886, lo scienziato francese Henri Moissan isolò per la prima volta il fluoro elementare per elettrolisi di acido fluoridrico anidro contenente tracce di potassio fluoruro.

Il gas nervino costituì il primo impiego di composti chimici fluorurati per scopi militari. Come molti gas velenosi, era in grado di rilasciare considerevoli quantità di fluoruro nell'organismo che portano ad un effetto bloccante sull'attività enzimatica e sul sistema nervoso centrale, generando danni a livello cerebrale (riduzioni del quoziente intellettivo e ritardi mentali), depressione polmonare e cardiaca (fino alla morte, se assunto in dosi eccessive). Dalla sua scoperta, il fluoro elementare F2, non venne prodotto in grandi quantità fino alla II guerra mondiale, quando si rivelò indispensabile nell'arricchimento dell'uranio. Il fluoro è un gas che condensa a –188 °C ad un liquido di colore giallo-arancio e solidifica a –220 °C a dare un solido giallo, per poi tornare bianco nella fase di transizione a –228 °C. La bassa energia di legame di una molecola di fluoro (157,8 kJ/mol), la scarsa stabilità del legame F–F e l’elevata elettronegatività del fluoro atomico rendono il fluoro un potente gas ossidante. Forma composti con quasi tutti gli altri atomi inclusi i gas nobili. Anche in condizioni di buio e bassa temperatura il fluoro reagisce in maniera esplosiva con l'idrogeno. In un getto di gas di fluoro vetro, metalli, acqua ed altre sostanze bruciano con una fiamma brillante. Il fluoro reagisce con i silicati, per questo non può essere preparato o contenuto in recipienti di vetro. La reazione tra fluoro puro e composti organici è solitamente accompagnata da un’accensione o da una violenta esplosione della miscela, a causa del calore di reazione molto elevato. A temperature ordinarie, il fluoro reagisce energicamente con la maggior parte dei metalli a dare fluoruri. Date le sue forti capacità ossidanti nei confronti dei metalli, è necessario che le bombole siano maneggiate con cura, pena il distacco del sottile strato di passivazione con conseguente incendio del metallo costituente la bombola. Il fluoro reagisce con l’acqua e cattura un protone formando acido fluoridrico e il difluoruro di ossigeno OF2. In ambiente basico il difluoruro di ossigeno è lentamente ridotto a ossigeno e fluoro.

Applicazioni tecnologiche e commerciali.

In chimica organica il legame carbonio-fluoro è uno fra i legami chimici più forti. Questo fatto contribuisce in modo significativo all'elevata inerzia chimica tipica di queste molecole. A partire dagli anni 60 vengono commercializzati molti prodotti contenenti fluoro:

Plastiche a bassa frizione come il PTFE. Manufatti polimerici non infiammabili ad alta resistività, ad esempio per le guaine dei cavi elettrici. Plastiche trasparenti ad alto indice di rifrazione per le fibre ottiche polimeriche. Liquidi refrigeranti come il freon. Gli idrofluoroclorocarburi sono usati massicciamente negli impianti di aria condizionata e nella refrigerazione. I clorofluorocarburi sono stati vietati per queste applicazioni perché sospettati di contribuire alla formazione del buco nell'ozono. Entrambe queste classi di composti sono potenti gas a effetto serra. Il fluoro viene usato per produrre nuovi refrigeranti a basso impatto ambientale quali gli idrofluoroeteri. Il fluoro è spesso un sostituto dell'idrogeno nei composti organici. Nei medicinali moltiplica l'efficacia terapeutica e contemporaneamente ritarda la metabolizzazione del principio attivo. Insieme agli altri alogeni è molto comune nelle sostanze anestetiche. L'acido fluoridrico (HF) è usato per incidere il vetro delle lampadine e di altri prodotti. nell'industria dei semiconduttori. Il fluoruro di sodio è stato usato come insetticida e a volte in combinazione con altri fluoruri come base per le pastiglie anticarie, per i dentifrici e i collutori. Alcuni ricercatori hanno studiato il gas di fluoro come possibile propellente per i razzi, a causa del suo impulso specifico eccezionalmente alto.

Effetti sull’uomo e sull’ambiente.

Il fluoro e l'HCl devono essere maneggiati con grande attenzione e qualsiasi contatto con la pelle e gli occhi deve essere evitato. Il fluoro ha un forte odore pungente rilevabile già a basse concentrazioni, simile a quello degli altri alogeni e paragonabile a quello dell’ozono. Esso è altamente tossico e corrosivo. L'esposizione continua al fluoro e ai suoi sali porta a fluorosi del tessuto osseo. Procedure di sicurezza molto rigide permettono il trasporto di fluoro liquido o gassoso in grandi quantità. Il fluoro è un elemento presente in quantità limitate nell'organismo umano, dove si concentra soprattutto nelle ossa e nei denti (come idrossi e fluoroapatite). Considerato essenziale da alcuni e solo benefico da altri, è importante per la mineralizzazione dello scheletro e dello smalto. Da qui l'idea di utilizzare il fluoro nella prevenzione della carie dentale e delle fratture ossee conseguenti ad osteoporosi. La quantità ottimale per l'organismo non ha ancora trovato pareri unanimi ed è quantificabile tra 1 e 4 mg/die. La fonte principale di fluoro è data dalle acque potabili, nelle quali la presenza dell'elemento varia in base al suolo di estrazione (dev'essere, per legge, inferiore ad 1,5 mg/litro). Il fluoro si trova in diversi alimenti, raggiungendo concentrazioni importanti nel pesce e nei frutti di mare; anche patate (soprattutto la buccia), cereali, birra, spinaci ed altri vegetali, rappresentano buone fonti di fluoro. Nelle acque minerali le concentrazioni sono molto variabili, tendenzialmente prossime allo zero nelle oligominerali e minimamente mineralizzate, massime in quelle fluorate, dove il tenore dell'elemento è superiore ad 1 mg/l. La somministrazione di fluoro sotto forma di gocce o compresse è stata proposta in età pediatrica per ridurre l'incidenza della carie e favorire la mineralizzazione ossea. A partire dagli anni '50 in alcuni Paesi sono stati intrapresi interventi di fluorizzazione delle acque potabili, per garantire alla popolazione un adeguato apporto del minerale. Tuttavia, l'utilità di una somministrazione sistematica di fluoro è ancora molto discussa, a causa degli importanti effetti collaterali emersi da numerosi studi. Se è vero che la carenza aumenta il rischio di carie dentaria, specialmente nella prima infanzia, è anche vero che un iperdosaggio di fluoro causa un quadro patologico particolare, noto come fluorosi. Il primo segno di un'iperassunzione del minerale è la comparsa di macchie bianche sullo smalto dei denti che, mano a mano la fluorosi si aggrava, evolvono in veri e propri solchi e cavità. Se si considera il basso fabbisogno di assunzione quotidiano, è facile immaginare quanto sottile sia il confine tra carenza ed eccesso, così come tra rischi e benefici. A complicare ulteriormente la situazione contribuisce il fatto che il danno da eccesso di fluoro è cumulativo. Ciò significa che il minerale tende a rimanere nelle ossa, raggiungendo concentrazioni elevate in seguito ad un'iperassunzione cronica. Se da un lato il deposito osseo di fluoro aumenta la densità dello scheletro, dall'altro non bisogna dimenticare che un osso sano è un osso flessibile. Una struttura rigida ha infatti un carico di rottura più basso (cioè è meno resistente alla pressione, ovvero si rompe più facilmente) di una struttura elastica.

by Chiara & Arianna

Fonti:http://www.wikipedia.it