Fluor

Eigenschaften des Elements

Einordnung in das Periodensystem
der Elemente und Eigenschaften
Atombau
Ordnungszahl: 99 Protonen
9 Elektronen
2. Periode2 besetzte Elektronenschalen
VII. Hauptgruppe7 Außenelektronen
Elektronenkonfiguration im GrundzustandHe 2s22p5
Elektronegativität4,0
Ionisierungsenergie in eV17,422
häufigste Oxidationszahlen-1
Atommasse des Elements in u18,998
Atomradius in 10- 1 0m0,64
Ionenradius in 10- 1 0m1,19
Aggregatzustand im Normalzustandgasförmig

Stoffkonstanten und Häufigkeit des Vorkommens in der Natur

Dichte in Bild bei 25 °C1,695
Härte nach Mohs 
Schallgeschwindigkeit in Bild 
Schmelztemperatur in °C-220
spezifische Schmelzwärme in Bild268,42
Siedetemperatur in °C-188
spezifische Verdampfungswärme in Bild344,63
Standardentropie S0 in Bild203
Wärmeleitfähigkeit in Bild bei 0°C0,024 8
spezifische Wärmekapazität in Bild bei 0 °C0,829
Volumenausdehnungskoeffizient in 10- 3 Bild 
spez. elektrischer Widerstand in Bild 
Anteil in der Erdhülle in % (Atmosphäre,
Wasser, Erdkruste bis 10 km Tiefe)
0,028

Schalenmodell

Bild

Periode: 2 (L)
Hauptgruppe: VII
Außenelektronen: 7

Isotope des Elements

Ordnungszahl ZMassenzahl AAtommasse in uHäufigkeit
in %
Art der Strahlung
und Energie in MeV
Halbwertszeit
91717,002 096künstlichβ Bild: 1,766 s
 1818,000 937künstlichβ Bild: 0,6110 min.
 1918,998 403100%  
 2019,999 987künstlichβ Bild: 5,412 s

Energieniveauschema

Bild

Weitere Eigenschaften

Fluor ist ein blassgelbes, Gas mit durchdringendem Geruch. Seine Dichte ist größer als die von Luft. Das Gas führt bei Körperkontakt zu schweren Verätzungen. Auch Fluorverbindungen sind sehr gefährlich. Fluss-Säure durchdringt sogar die Haut, zerstört tiefere Gewebsschichten und kann akut bedrohliche Stoffwechselstörungen, z. B. im Kalzium- und Kohlehydrathaushalt, bewirken. Fluor ist das reaktionfreudigste Element von allen. Es besitzt eine solch hohe Reaktivität, dass es das stärkste Oxidationsmittel ist, schon im Dunkeln explosionsartig mit Wasserstoff reagiert, mit vielen Metallen unter Feuerscheinungen Salze bildet oder sogar einen Teil der trägen Edelgase in Verbindungen zwingen kann. Fluor zersetzt selbst so stabile Stoffe wie Glas, Silicate oder Oxide und kann deshalb auch nicht in Glasgefäßen aufbewahrt werden.

Entdeckung

1764 wurde vom Deutschen Chemiker A. S. MARGGRAF zuerst die Säure des Fluors entdeckt: Fluss-Säure. 1808 versuchte H. DAVY die Fluss-Säure zu zerlegen, um wie bei der Salzsäure (enthält Chlorid-Ionen) das enthaltene Ion zu gewinnen. Es gelang ihm aber nicht. DAVY benannte das störrische Element ähnlich wie bei der Salzsäure. Hier heißt das Chlor auf englisch «chlorine» und so nannte er das in der Fluss-Säure enthaltene Element «fluorine» abgeleitet vom lateinischen «fluere» für fließen (Fluss-Säure und Fluss-Spat heißen nicht nach einem Fluss so, sondern weil Fluss-Spat bei der Erzbearbeitung als Flussmittel verwendet wurde.). Elementares Fluor wurde erstmals 1886 von dem französischen Chemiker HENRI MIOSSAN (1852 - 1907) gewonnen.

Vorkommen/Herstellung

Fluor ist auf der Erde relativ häufig anzutreffen, jedoch niemals elementar. Man findet es in der Erdkruste etwa drei- bis viermal so häufig wie das verwandte Chlor, z. B. in Sedimentgestein und auch in Kohle. Mehrere Minerale des Fluors sind bedeutsam:

  1. Fluss- Spat (Fluorit) Calciumfluorid (CaF2) grünlich, bläulich oder violett durchscheinende Kristalle
  2. Topas (Verbindung aus Natrium, Aluminium, Silicium, Hydroxid- Ionen und Fluor)- ein wertvoller Edelstein mit durchsichtig golden bis bräunlicher Farbe (z. B. Al2(OH,F)2[SiO4]
  3. Apatit (Fluorapatit) eine Verbindung mit Calcium, Fluor, Chlor, Hydroxid-Ionen, Carbonat-Ionen und Phosphat-Ionen (z. B. Ca5(PO4)3F)
  4. Kryolith (Eisstein) eine Komplexverbindung mit Natrium, Fluor und Aluminium. In Meerwasser kommen Fluorid-Ionen aus löslichen Fluorverbindungen vor.

Auch in Quellwasser sind Fluorid-Ionen enthalten. Für Organismen haben einige Fluorverbindungen Bedeutung. Sie verfestigen beispielsweise die Zahn- und Knochensubstanz. In manchen Gegenden wird daher das Trinkwasser mit entsprechenden Verbindungen versetzt. Industriell wird Fluor elektrochemisch nach dem Moissan-Verfahren hergestellt. Man verwendet wasserfreien Fluorwasserstoff (HF), der aus Fluss-Spat (CaF2) gewonnen wird. Bei 85 °C, 10 Volt und 5000 Ampere wird eine Schmelzflusselektrolyse von KF x nHFdurchgeführt. An der Anode scheidet sich Fluor ab

Verwendung

Fluor wird zur Direktfluoridierung von Elementen, um z. B. Aluminiumtrifluorid, Chlortrifluorid, Schwefelhexafluorid, Stickstofftrifluorid oder Kohlenstofftetrafluorid zu erzeugen, benötigt.

Wichtige Verbindungen

  • Uranhexafluorid (UF6 - in der Kerntechnik zur Trennung der Uranisotope)
  • Aluminiumtrifluorid (zur Aluminiumherstellung)
  • Schwefelhexafluorid (ungiftiges Inertgas in der Elektrotechnik)
  • Calciumfluorid (Flussmittel in der Metallherstellung)
  • reines Calciumfluorid (Flussspat, optischer Spat - zur Herstellung von Linsen und Prismen)
  • Fluss-Säure (zum Ätzen von Oberflächen und als Katalysator)
  • Fluorid-Therapie (Therapie gegen Osteoporose - Knochenschwund - da Fluorid ein wichtiges Bauelement der Knochen ist)

Bau

Fluor besteht aus zweiatomigen Molekülen

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