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.
