1. El Fluor

 

 

1.1. Obtenció Natural

A la Natura, trobem els fluorurs  als minerals:

-Fluorita: CaF2

-Criolita: AlF3.3NaF

-Apatit o Fluoroapatit: Ca(PO4)3(Cl,F,OH)

Tots els minerals que contenen fluorur tenen la capacitat d´emetre fluorescència. Degut al seu petit tamany, el fluorur és més abundant que el clorur, essent   l´abundàcia relativa a l´escorça terrestre de 700 g/tona d´escorça.

 

 

1.2. Obtenció de flúor molecular

A partir dels minerals, oxidació  del fluorur:

F2 =2 F- Eº=3.03 v

Degut a què és l´oxidant  més fort, el mètode emprat és l´electròlisi   en les següents condicions: medi de sal fosa (KF), ja que oxida a l´aigua.   El punt de fusió (Pf) de KF és de 300ºC aprox; per disminuir  el cost energètic, emprem barreges:

CaF2 + KF.2HF Pf=71.7ºC

KF.HF Pf=239ºC

Atès que F2 és molt   corrossiu, les cubes han de ser d´acer/Cu, les tuberies de nimonel (Ni/Cu),   l´ànode de carbó i el càtode d´acer.

 

 

1.3. Aplicacions

-Preparació de UF6, combustible de les centrals nuclears.

-Preparació de SF6, aïllant.

-Preparació de fluorocarbons, com el tefló.

Dissolució de HF: Síntesi  amb el procés Bayer

CaF2 + H2SO4 + D =200-300ºC   =HF + CaSO4

El mineral pot portar sílice o altres impureses que es poden eliminar amb el propi producte HF:

SiO2 + HF =SiF4 + H2O

On el HF s´emmagatzema en vidre. Es comercialitza en concentracions superiors al 70% perquè a menors   concentracions és corrossiu.

-Obtenció d´organofluorats

-Gravació del material de vidre

-Indústria dentrífica: Si la concentració és entre 0.7 i 1.0 ppm, s´empra per combatre la càries; però a concentracions  superiors a 4.0 ppm, és tòxic! L´esmalt de la dentadura és hidroxiapatit; el tractament amb fluorur el transforma en fluoroapatit, material més dur:

Ca5(PO4)OH = Ca5 (PO4)2(OH,F)

 

 

1.4. Compostos de Fluor

 

1.4.1. El trifluorur d´alumini  AlF3

El fluorur d´alumini s´obté   industrialment mitjançant dos mètodes:

 

1.4.1.1. Procés de Lurgi

Es un procés en dues etapes:   en la primera, deshidratem l´hidròxid per obtenir l´òxid;   i en la segona, obtenim la sal fent reaccionar l´òxid amb àcid:

Al(OH)3 + 300-400ºC =Al2O3   + H2O

Al2O3 + HF = AlF3 + H2O

 

1.4.1.2. Procés Chemic Linz AG

S´empra una dissolució   de H2SiF6, substància que s´hidrolitza lentament per aportar fluorur   al medi:

H2SiF6 =HF + SiO2

Al(OH)3 + H2SiF6 =AlF3 + SiO2

Podem eliminar SiO2 amb filtració   i decantació. El fluorur d´alumini obtingut es troba trihidratat   i, per tant, cal escalfar a 500ºC per tal d´aconseguir-lo en la forma anhidra.

 

 

1.4.2. Sals de fluorur

Podem obtenir els fluorurs de   sodi, potassi i amoni mitjançant una reacció àcid base   entre l´hidròxid corresponent i àcid fluorhídric:

MOH + HF =MF + H2O

Les aplicacions més usuals de les sals de fluor són:

-Obtenció de fluor.

-Eliminació de sílice en dissolucions de minerals que continguin   silicats:

SiO2 + F- =SiF42-

 

 

1.4.3. Criolita Na3AlF6

La preparació de criolita té lloc a partir d´una sal de fluorur, com per exemple el fluorur d´amoni:

6 NH4F + Al(OH)3 + 3 NaOH =Na3AlF6   + 6 NH3 + 6 H2O

I les aplicacions més usuals de la criolita són:

-Obtenció d´alumini

-Esmalts i porcellanes.

 

 

1.4.4. UF6

Es un gas, i el combustible de les centrals nuclears. A la Natura, l´urani es troba en forma de diòxid;  per tant, la seva preparació serà a partir d´aquest:

UO2 + HF =UF4 + H2O

UF4 + F2 =UF6

 

 

1.4.5. Fluorurs amb bor

El BF3, el HBF4 i la seva sal MBF4 (on M es metall monovalent) s´obtenen industrialment:

H3BO3 + 3 HF =BF3 + H2O

H3BO3 + 4 HF =HBF4 + H2O

HBF4 + MOH =MBF4

Les aplicacions més importants  d´aquests compostos són:

-El BF3 com a catalitzador en reaccions  d´alquilació i acilació Friedel-Crafts

-Les sals MBF4 són sòlids  iònics de punt de fusió baixos que s´empren a les cel.les galvàniques.

 

 

1.4.6. SF6

Industrialment s´obté  a partir del dímer:

S2F10 + 400ºC =SF4 + SF6

Quina aplicació principal és com aïllant elèctric i tèrmic.

 

 

1.4.7. Flurocarbons

La preparació de fluorocarbons   a nivell industrial pot seguir diferents processos, essent el més usual  a partir de cloroform. Les seves característiques són:

-Productes cars

-Estabilitat tèrmica

-Estabilitat química: inerts a l´oxidació, a la hidròlisi   i bloqueja l´atac de determinats reactius.

-Baixes forces intermoleculars: generen energies superficials baixes, presentant  molt poca adherència.

-Només solubles en aquelles substàncies per les quals tenen afinitat.