Fluorin

oksigen ← fluorin → neon

-
↑
F
↓
Cl

Jadual berkala

Umum

Nama, Simbol, Nombor

fluorin, F, 9

Siri kimia

halogen

Kumpulan, Kala, Blok

17, 2, p

Rupa

gas hijau kekuningan pucat

Jisim atom

18.9984032(5) g/mol

Konfigurasi elektron

1s² 2s² 2p⁵

Bilangan elektron per petala

2, 7

Fakta sampingan

Tarikh penemuan

1886

Penemu

Joseph Henri Moissan

Asal nama

Perkataan Latin:
fluere (mengalir)

Sumber

galian fluorida

Kegunaan

pendingin

Sifat fizikal

Keadaan

gas

Ketumpatan

(0 °C; 101,325 kPa)
1.7 g/L

Takat lebur

53.53 K
(-219.62 °C, -363.32 °F)

Takat didih

85.03 K

(-188.12 °C, -306.62 °F)

Haba pelakuran

(F₂) 0.510 kJ/mol

Haba pengewapan

(F₂) 6.62 kJ/mol

Muatan haba

(25 °C) (F₂)
31.304 J/(mol·K)

Tekanan wap
P/Pa	1	10	100	1 k	10 k	100 k
pada T/K	38	44	50	58	69	85

Sifat atom

Struktur hablur

kubus

Keadaan pengoksidaan

−1
(oksida asid kuat)

Keelektronegatifan

3.98 (skala Pauling)

Tenaga pengionan

pertama: 1681.0 kJ/mol

kedua: 3374.2 kJ/mol

ketiga: 6050.4 kJ/mol

Jejari atom

50 pm

Jejari atom (kiraan)

42 pm

Jejari kovalen

71 pm

Jejari Van der Waals

147 pm

Lain-lain

Sifat kemagnetan

tak bermagnet

Keberkonduktan haba

(300 K) 27.7 mW/(m·K)

Nombor CAS

7782-41-4

Isotop

iso	NA	separuh hayat	DM	DE (MeV)	DP
¹⁹F	100%	F stabil dengan 10 neutron

Rujukan

Fluorin (daripada L. fluere, bermaksud "mengalir"), ialah unsur kimia dalam jadual berkala yang mempunyai simbol F dan nombor atom 9. Atom fluorin adalah univalen dan adalah merupakan unsur yang paling reaktif secara kimia dan paling elektronegatif. Dalam keadaan tulennya, ia merupakan gas kuning kehijauan pucat yang beracun, dengan formula kimia F₂. Seperti lain-lain halogen, molekul fluorin adalah sangat berbahaya; ia boleh menyebabkan lecuran kimia yang teruk sekiranya terkena kulit.

Sifat utama

Fluorin tulen (F₂) adalah gas kuning pucat yang menghakis dan merupakan agen pengoksidaan yang kuat. Ia merupakan unsur yang paling reaktif dan elektronegatif di antara semua unsur, dan sedia untuk membentuk sebatian dengan kebanyakan unsur. Malahan, fluorin juga boleh bergabung dengan gas-gas nadir seperti kripton, xenon, dan radon. Ia juga dapat bertindak balas dengan hidrogen dan menghasilkan letupan dalam keadaan yang sejuk dan gelap. Ia amatlah reaktif sehinggakan kaca, logam-logam dan juga air, serta lain-lain bahan terbakar dengan nyalaan terang dalam jet gas fluorin. Ia amatlah reaktif untuk hadir dalam bentuk unsur dan mempunyai afiniti atau kecitaan terhadap kebanyakan unsur, termasuklah silikon, menyebabkannya tidak dapat disediakan di dalam bekas kaca. Dalam udara lembap ia bertindak balas dengar air untuk membentuk asid hidrofluorik yang juga adalah berbahaya.

Dalam larutan akueus/berair, fluorin biasanya hadir dalam bentuk ion fluorida F^-. Bentuk-bentuk yang lain adalah kompleks fluoro, seperti [FeF₄]^-, dan H₂F⁺.

Fluorida adalah sebatian yang menggabungkan fluorida dengan pasangan bercas positif yang lain. Ia biasanya terdiri daripada ion-ion. Sebatian fluorin dengan logam adalah merupakan antara garam-garam yang paling stabil di antara semua garam.

Kegunaan

Atom fluorin dan molekul fluorin digunakan dalam punaran plasma dalam pembuatan semikonductor, penghasilan paparan panel pipih dan pembikinan sistem mikroelektromekanikal (MEMS). Lain-lain kegunaan termasuk:

Asid hidrofluorik (formula kimia HF) digunakan untuk memunar atau menores kaca dalam mentol lampu dan lain-lain keluaran.
Fluorin digunakan secara tak langsung dalam penghasilan plastik geseran rendah seperti Teflon, dan penghasilan halon seperti Freon.
Bersama dengan sebatian-sebatian lain, fluorin digunakan dalam penghasilan uranium tulen daripada uranium heksafluorida dan dalam sintesis pelbagai bahan kimia fluoro komersil, termasuklah keluaran farmaseutik penting, sebatian agrokimia, pelincir dan tekstil.
Fluoroklorohidrokarbon digunakan secara meluas dalam penyamanan udara dan dalam pendinginan. Klorofluorokarbon telah diharamkan kerana kegunaannya menyumbang kepada terjadinya lubang ozon.
Sulfur heksafluorida ialah sejenis gas yang tak beracun dan sangat lengai, dan merupakan ahli kumpulan sebatian yang merupakan gas rumah hijau yang kuat.
Banyak agen penting untuk pembiusan am seperti sevofluran, desfluran, dan isofluran adalah terbitan fluorohidrokarbon.
Kalium heksafluoroaluminat (cryolite), digunakan dalam elektrolisis aluminium.
Natrium fluorida telah digunakan sebagai racun serangga, terutamanya menentang lipas.
Lain-lain fluorida biasanya ditambah ke dalam ubat gigi dan juga, yang pernah menimbulkan kontroversi, ke dalam pembekalan air perbandaran untuk mencegah gigi berlubang.
Ia pernah digunakan pada masa lalu untuk membantu pengaliran logam, dan oleh sebab itu diberikan nama Latin sedemikian.
¹⁸F, isotop radioaktif yang memancarkan positron, sering digunakan dalam tomografi pancaran positron kerana separuh hayatnya yang selama 110 minit.

Sesetengah pengkaji termasuklah ahli sains angkasa Amerika Syarikat pada awal 1960-an telah mengkaji gas fluorin berbentuk unsur dan kemungkinannya sebagai perejang roket oleh sebab impuls tentunya yang sangat tinggi. Eksperimen gagal kerana kesukaran dalam pengendalian gas fluorin.

Sejarah

Fluorin dalam bentuk fluorspar (kalsium fluorida) diperincikan pada tahun 1529 oleh Georgius Agricola oleh kerana penggunaanya sebagai fluks, iaitu bahan yang menggalakkan pelakuran logam atau mineral. Pada tahun 1670 Schwandhard mendapati bahawa kaca akan terpunar apabila didedahkan kepada fluorspar yang dirawat dengan asid. Karl Scheele dan ramai lagi pengkaji terkemudian, termasuklah Humphry Davy, Gay-Lussac, Antoine Lavoisier, dan Louis Thenard semuanya pernah menjalankan eksperimen dengan asid hidrofluorik, yang senang didapati dengan mengolahkan kalsium fluorida (fluorspar) dengan asid sulfurik pekat.

Ia kemudiannya disedari bahawa asid hidrofluorik mengandungi unsur yang tidak pernah diketahui. Unsur ini tidak pernah diasingkan bertahun-tahun lamanya kerana sifatnya yang sangat reaktif - ia diasingkan dengan sukarnya daripada sebatiannya tetapi kemudiannya terus bertindak balas dengan bahan-bahan lain di dalam sebatian tersebut. Akhirnya pada tahun 1886 fluorin berjaya diasingkan oleh Henri Moissan setelah usaha yang berterusan selama hampir 74 tahun. Ia merupakan usaha yang mengorbankan kesihatan dan juga kehidupan sesetengah pengkaji, dan untuk Moissan, usaha ini telah melayakkannya mendapat Anugerah Nobel pada tahun 1906 untuk bidang kimia.

Penghasilan fluorin secara besar-besaran yang pertama adalah diperlukan untuk pembuatan bom atom dalam projek Manhattan dalam Perang Dunia kedua di mana sebatian uranium heksafluorida (UF₆) digunakan untuk mengasingkan isotop-isotop uranium iaitu ²³⁵U dan ²³⁸U. Pada masa kini, proses pembauran bergas dan proses emparan gas kedua-duanya menggunakan gas (UF₆) untuk menghasilkan uranium diperkaya untuk penggunaannya dalam kuasa nuklear.

Penerbitan fluorin bentuk unsur daripada asid hidrofluorik adalah sangat berbahaya, yang pernah membunuh atau membutakan beberapa ahli penyelidik dalam percubaan awal kajian halogen ini. Orang-orang ini digelar sebagai "Korban Fluorin".

Langkah pengawasan

Kedua-dua fluorin dan HF haruslah dikendalikan dengan cermat dan sentuhan dengan kulit atau mata haruslah dielakkan. Semua alat mestilah dipasifkan sebelum didedahkan kepada fluorin.

Sentuhan dengan kulit yang terdedah mungkin boleh menyebabkan molekul HF dengan cepatnya bergerak menerusi kulit dan daging seterusnya ke tulang, di mana ia akan bertindak balas dengan kalsium, dan menyebabkan kerosakan kekal pada tulang, diikuti dengan kardium terhenti yang diakibatkan oleh perubahan kimia yang mengejut di dalam badan.

Kedua-dua unsur fluorin dan ion fluorin adalah sangat beracun. Apabila ia merupakan unsur bebas, fluorin mempunyai sifat bau yang sengit yang boleh dikesan pada kepekatan serendah 20 nL/L. Pengesyoran kepekatan maksimum yang dibenarkan untuk pendedahan berpemberat masa selama 8 jam sehari ialah 1 µL/L (bahagian per juta mengikut isipadu) (lebih rendah daripada, contohnya, hidrogen sianida).

Fluorin merupakan pengoksida yang kuat dan boleh menyebabkan bahan berorganik, bahan boleh terbakar, dan bahan-bahan yang mudah ternyala untuk menyala. Akan tetapi, pengendalian berhati-hati membolehkan pengangkutan bertan-tan cecair fluorin.

Penyediaan

Fluorin bentuk unsur disediakan secara industri daripada proses asal yang diperkenalkan oleh Moissan: elektrolisis HF kontang di mana KHF₂ telah dahulunya dilarutkan untuk membekalkan ion secukupnya untuk konduksi berlaku.

Pada tahun 1986, semasa bersedia untuk persidangan menyambut ulang tahun ke-100 penemuan fluorin, Karl Christe menjumpai penyediaan yang hanya berdasarkan kimia dengan memberi tindak balas antara K₂MnF₆ dan SbF₅ dalam larutan HF kontang pada suhu 150 °C. Ini bukanlah sintesis yang praktikal, tetapi hanya menunjukkan bahawa elektrolisis tidak penting dalam proses ini.

Sebatian

Fluorin selalunya boleh bertukar ganti dengan hidrogen apabila ia wujud di dalam sebatian organik. Melalui mekanisme ini, fluorin akan mempunyai bilangan sebatian yang banyak. Sebatian fluorin yang melibatkan gas nadir pertama kali disintesis oleh Neil Bartlett pada tahun 1962 - xenon heksafluoroplatinat, XePtF₆, adalah merupakan yang pertama. Fluorida kripton dan radon juga telah disediakan. Argon fluorohidrida juga telah disediakan, walaupun ia hanya stabil pada suhu kriogenik. Unsur ini diperoleh daripada fluorit, cryolit, dan fluorapatit.