Ursprung och förekomst av fluor

Fluor är relativt sällsynt i universum jämfört med andra element med närliggande atomvikt . På jorden finns fluor i huvudsak bara i mineralföreningar på grund av dess reaktivitet. Den huvudsakliga kommersiella källan, fluorit , är ett vanligt mineral.

I universum

Överflöd i solsystemet
Atomnummer _	Element	Relativt belopp
6	Kol	4 800
7	Kväve	1 500
8	Syre	8 800
9	Fluor	1
10	Neon	1 400
11	Natrium	24
12	Magnesium	430

Med 400 ppb uppskattas fluor vara det 24:e vanligaste grundämnet i universum. Det är jämförelsevis sällsynt med ett lätt element (element tenderar att vara vanligare ju lättare de är). Alla grundämnen från atomnummer 6 (kol) till atomnummer 12 (magnesium) är hundratals eller tusentals gånger vanligare än fluor förutom 11 (natrium). En vetenskapsskribent beskrev fluor som en "hydda bland herrgårdar" när det gäller överflöd. Fluor är så sällsynt eftersom det inte är en produkt av de vanliga kärnfusionsprocesserna i stjärnor. Och allt skapat fluor i stjärnor elimineras snabbt genom starka kärnfusionsreaktioner - antingen med väte för att bilda syre och helium, eller med helium för att göra neon och väte. Närvaron av fluor överhuvudtaget - utanför den tillfälliga existensen i stjärnor - är något av ett mysterium på grund av behovet av att undkomma dessa fluorförstörande reaktioner.

Tre teoretiska lösningar på mysteriet finns: I supernovor av typ II kan neonatomer träffas av neutriner under explosionen och omvandlas till fluor. I Wolf-Rayet-stjärnor (blå stjärnor som är över 40 gånger tyngre än solen) kan en stark solvind blåsa ut fluoret ur stjärnan innan väte eller helium kunde förstöra den. Slutligen, i asymptotiska jättegrenar (en typ av röda jätte) stjärnor, inträffar fusionsreaktioner i pulser och konvektion kan lyfta ut fluor från den inre stjärnan. Endast hypotesen om den röda jätten har bevis från observationer.

I rymden kombineras fluor vanligtvis med väte för att bilda vätefluorid. (Denna förening har föreslagits som ett spårämne för att möjliggöra spårning av reservoarer av väte i universum.) Förutom HF har monoatomiskt fluor observerats i det interstellära mediet . Fluorkatjoner , inklusive solen.

På jorden

Fluor är det trettonde vanligaste grundämnet i jordskorpan, och omfattar mellan 600 och 700 ppm av jordskorpan i massa. På grund av dess reaktivitet finns det i huvudsak bara i föreningar.

Kommersiella källor

Det finns tre mineraler som är industriellt relevanta källor till fluor: fluorit , fluorapatit och kryolit .

Viktiga fluorhaltiga mineraler

Flusspat	Fluorapatit	Kryolit

Flusspat

Fluorit (CaF ₂ ), även kallad flusspat, är den huvudsakliga källan till kommersiellt fluor. Fluorit är ett färgstarkt mineral förknippat med hydrotermiska avlagringar. Det är vanligt och finns över hela världen. Kina står för mer än hälften av världens efterfrågan och Mexiko är den näst största producenten i världen

USA producerade det mesta av världens fluorit i början av 1900-talet, men dess sista gruva, i Illinois, lades ner 1995. Kanada lämnade också produktionen på 1990-talet. Storbritannien har minskat fluoritbrytning och har varit nettoimportör sedan 1980-talet.

Fluorapatit

Fluorapatit (Ca ₅ (PO ₄ ) ₃ F) bryts tillsammans med andra apatiter för sin fosfathalt och används mest för produktion av gödningsmedel. Det mesta av jordens fluor är bundet i detta mineral, men eftersom andelen i mineralet är låg (3,5%), kasseras fluoret som avfall. Endast i USA sker en betydande återhämtning. Där används de hexafluorsilikater som produceras som biprodukter för att tillhandahålla vattenfluoridering.

Kryolit

Kryolit (Na ₃ AlF ₆ ) är den minst förekommande av de tre stora fluorhaltiga mineralerna, men är en koncentrerad källa till fluor. Det användes tidigare direkt i aluminiumproduktion. Den huvudsakliga kommersiella gruvan, på Grönlands västkust, stängdes dock 1987.

Mindre händelser

Flera andra mineraler, såsom ädelstenen topas , innehåller fluor. Fluor är inte signifikant i havsvatten eller saltlösningar, till skillnad från de andra halogeniderna , eftersom jordalkalifluoriderna faller ut ur vattnet. Kommersiellt obetydliga mängder organofluorer har observerats i vulkanutbrott och i geotermiska källor. Deras slutliga ursprung (från biologiska källor eller geologisk formation) är oklart.

Möjligheten av små mängder gasformigt fluor i kristaller har diskuterats i många år. En form av fluorit, antozonit , har en lukt som tyder på fluor när den krossas. Mineralet har också en mörksvart färg, kanske från fritt kalcium (ej bundet till fluor). 2012 rapporterade en studie upptäckt av spårmängder (0,04 viktprocent) av diatomisk fluor i antozonit. Det föreslogs att strålning från små mängder uran inuti kristallerna hade orsakat de fria fluordefekterna .

Citat

Indexerade referenser

Greenwood, NN; Earnshaw, A. (1998). Grundämnenas kemi (2nd ed.). Butterworth Heinemann. ISBN 0-7506-3365-4 .
Ullmann, Franz, red. (2005). Encyclopedia of Industrial Chemistry . Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-30673-2 .
- Jaccaud, Michael; Faron, Robert; Devilliers, Didier; Romano, René (2000). "Fluor". Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry . doi : 10.1002/14356007.a11_293 . ISBN 3527306730 .