Fluor – Steckbrief

Stellung im Periodensystem

Zum ganzen Periodensystem

Vorkommen und Gewinnung

Fluor ist in der Erdkruste ein recht häufiges Element, häufiger als Chlor. Es kommt ausschließlich in Verbindungen vor, als Fluorid-Ion. Das wichtigste Mineral ist Flussspat, chemisch Calciumfluorid, der in vielen Farben kristallisiert und große Lagerstätten in China, Mexiko, Südafrika und der Mongolei bildet. Weitere Fluorminerale sind Kryolith, ein Natrium-Aluminium-Fluorid aus Grönland, das früher für die Aluminiumherstellung abgebaut wurde, und Fluorapatit, der im Phosphatgestein steckt und bei der Düngerherstellung als Nebenprodukt Fluor liefert. In geringen Mengen enthält auch Meerwasser Fluorid, ebenso Knochen und Zähne, deren Mineral eng mit Apatit verwandt ist.

Der Name leitet sich vom lateinischen fluere für fließen ab, weil Flussspat seit Jahrhunderten als Flussmittel beim Verhütten von Erzen dient. Als Jahr der Entdeckung wird oft 1670 genannt, als man begann, Glas mit Flussspat und Säure zu ätzen; dabei entsteht Fluorwasserstoff. Elementares Fluor zu isolieren gelang erst Henri Moissan im Jahr 1886 durch Elektrolyse von Kaliumfluorid in wasserfreiem Fluorwasserstoff bei tiefer Temperatur. Mehrere Chemiker vor ihm waren an Vergiftungen durch Fluorwasserstoff gestorben oder schwer erkrankt. Noch heute wird Fluor im Prinzip nach Moissans Methode hergestellt, in Zellen aus Stahl oder Monel-Metall, weil kaum ein anderes Material dem Gas standhält. Ausgangsstoff ist Fluorwasserstoff, den man aus Flussspat und Schwefelsäure gewinnt.

Eigenschaften und Reaktionen

Fluor hat die Elektronenkonfiguration [He] 2s² 2p⁵ und sieben Valenzelektronen, ein einziges fehlt zur vollen Schale. Es steht in Periode 2 und Gruppe 17, als leichtestes Halogen. Mit einer Elektronegativität von 3,98 ist Fluor das elektronegativste Element überhaupt und bildet den Endpunkt der Pauling-Skala. In allen Verbindungen hat Fluor die Oxidationsstufe minus eins, nie eine positive. Der Atomradius von 42 pm ist sehr klein, das Fluorid-Ion ist entsprechend kompakt.

Als Element bildet Fluor das zweiatomige Molekül F₂, ein blassgelbes Gas mit stechendem Geruch und einer Dichte von 1,70 g/L. Es wird bei -188,12 °C flüssig und bei -219,62 °C fest. Die Bindung zwischen den beiden Fluoratomen ist überraschend schwach, weil sich die freien Elektronenpaare der kleinen Atome abstoßen. Diese schwache Bindung und die enorme Stärke der Bindungen, die Fluor zu anderen Elementen eingeht, machen es zum stärksten Oxidationsmittel unter den Elementen. Fluor reagiert mit fast allen Elementen, oft schon bei Raumtemperatur und unter Flammenerscheinung: Wasserstoff reagiert selbst im Dunkeln explosionsartig, Schwefel, Phosphor und viele Metalle entzünden sich, Wasser wird zu Fluorwasserstoff und Sauerstoff zersetzt, und selbst Glas, Sand und Asbest brennen in Fluor. Sogar das Edelgas Xenon bildet mit Fluor Verbindungen. Einige Metalle wie Nickel, Kupfer und Stahl widerstehen dem Gas, weil sich eine dichte Fluoridschicht bildet. Fluorwasserstoff ist in Wasser eine nur schwache Säure, die trotzdem Glas ätzt, und seine Dämpfe sind stark giftig.

Verwendung in Alltag und Technik

Der größte Teil des Flussspats wird gar nicht zu elementarem Fluor verarbeitet, sondern zu Fluorwasserstoff und weiter zu Fluorverbindungen. Aus Fluorwasserstoff entstehen fluorierte Kohlenwasserstoffe, die als Kältemittel in Kühlschränken und Klimaanlagen dienen. Ältere Vertreter, die FCKW, schädigten die Ozonschicht und sind verboten; ihre Nachfolger werden wegen ihrer Klimawirkung ebenfalls schrittweise ersetzt. Polytetrafluorethylen, bekannt als Teflon, beschichtet Pfannen, dichtet Gewinde ab und bildet die Membranen atmungsaktiver Jacken. Fluorhaltige Kunststoffe sind so beständig, weil die Kohlenstoff-Fluor-Bindung außergewöhnlich stark ist.

In der Aluminiumherstellung senkt Kryolith den Schmelzpunkt des Aluminiumoxids. Elementares Fluor wird vor allem gebraucht, um Uranhexafluorid herzustellen, das zur Anreicherung von Uran für Kernkraftwerke dient, und um Schwefelhexafluorid zu gewinnen, ein Isoliergas für Hochspannungsschaltanlagen. Fluoride in Zahnpasta und Speisesalz härten den Zahnschmelz: Fluorid-Ionen bauen sich in das Zahnmineral ein und machen es widerstandsfähiger gegen Säuren. Viele Medikamente, darunter Antidepressiva, Antibiotika und Narkosemittel, enthalten Fluoratome, weil diese die Wirkung und Haltbarkeit im Körper verbessern. Flusssäure ätzt Glas, reinigt Halbleiteroberflächen und wird in der Erdölverarbeitung als Katalysator genutzt. Per- und polyfluorierte Alkylverbindungen, kurz PFAS, darunter fluorierte Tenside, machen Papier, Textilien und Löschschaum wasser- und fettabweisend, bauen sich in der Umwelt aber kaum ab und stehen deshalb in der Kritik.

Moleküle mit diesem Element

• Fluorwasserstoff HF3D ansehen
• Natriumfluorid NaF3D ansehen
• Kaliumfluorid KF3D ansehen

Kurz gefragt

Welches dieser Elemente besitzt die hoechste Elektronegativitaet?

Häufige Fragen