I.- INTRODUCIÓN.
El flúor es un elemento de la tabla periódica, el cual fue situado con el número atómico 9 y un peso atómico de 19, se le asignó el símbolo F, para identificarlo de los demás elementos, su característica principal es su alta electronegatividad, forma moléculas diatómicas F2, está dentro del grupo de los halógenos uno de los 17 grupos que conforman esta tabla, “la energía de disociación del flúor es muy inferior a la de cualquier otro halógeno”, lo anterior se debe a que la distancia internuclear en el flúor es la más corta de todas, dentro de los agentes químicos éste es el más oxidante de todos, a temperatura ambiente este elemento se comporta como un gas de color amarillo, es el elemento más reactivo de todos y es peligroso en su forma pura al contacto con la piel porque ocasiona quemaduras graves (Gispert, 1978).
Es un elemento que puede formar compuestos con prácticamente el resto de los elementos incluyendo los gases nobles, cuando reacciona con el hidrógeno es explosivo, a temperatura ambiente es muy difícil encontrarlo como F2, pero, es muy común encontrarlo en minerales como la Fluorita (CaF2) , la cual tiene una estructura química cúbica, su nombre químico es Fluoruro Cálcico, tiene un brillo vítreo, la Fluorita es un mineral común y muy fácil de encontrar en la naturaleza, generalmente se halla en filones donde prácticamente es el mineral principal, también se encuentra como ganga en menas metálicas, especialmente en galena y plata. Está asociada a minerales diversos como la calcita, dolomita, yeso, celestina, baritina, cuarzo, galena, blenda, casiterita, topacio, turmalina y apatito (Hurlbut Cornelius, 1985).
El flúor, el más ligero de los halógenos, es el más reactivo de todos los elementos. Forma compuestos con todos los elementos, excepto los gases nobles. La reactividad del gas flúor puro es notable. Sustancias ordinarias como madera y goma arden en llamas, cuando se mantiene sobre un chorro de flúor. Incluso el amianto reacciona con tanto vigor que se vuelve incandescente. El cobre y el acero son atacados por él, pero queda recubierto con una fina capa de fluoruro de cobre o fluoruro de hierro, que resiste un ataque adicional. Por lo tanto, los tanques de acero se pueden utilizar como contenedores para el transporte de flúor (Nave, 2001).
Este mineral (Fluorita, CaF2) es la fuente comercial más importante del flúor, otra fuente importante es el fosfato de roca, la fluorita se comercializa en tres principales cantidades, ácidos, cerámicos y metalúrgicos. También es considerada un producto estratégico y crítico, está incluida en el programa de almacenamiento del gobierno porque los Estados Unidos importa un superior al 85% y la fluorita también es necesaria para los procesos de producción de acero y aluminio (Horton, 1956).
II.- ANTECEDENTES HISTÓRICOS.
En la Historia de la Química se encuentran pocas páginas tan llenas de determinación y entrega como las relativas a la historia del aislamiento del flúor, ya que por su reactividad ocasionó que numerosos hombres de ciencia sufrieran serias intoxicaciones y en varios casos les produjo la muerte. La fluorita o espato de flúor (fluoruro de calcio) fue el primer mineral fluorado que se conoció ya desde la Edad Media. En 1529, el alemán Georgius Agricola menciona cierto mineral que se aplicaba como fundente en las operaciones metalúrgicas. Éste se fundía fácilmente y, cuando se mezclaba con otros minerales, facilitaba el proceso de fusión, con el cual se ahorraba tiempo y combustible. Por ello Agricola le llamó a tal mineral fluores, del latín fluore, que quiere decir “fluir”. Después se conoció como fluor spar, dado que spar es un antiguo vocablo alemán que se emplea para designar un mineral. Después se conocería como fluorita, que es su nombre actual (Gutiérrez P., 1992).
Posteriormente, en 1670, un tallador de cristales, el alemán Heinrich Schwanhardt, descubrió que cuando trataba la fluorita con un ácido fuerte se producía un vapor que atacaba el vidrio. Inmediatamente se dio cuenta de sus posibilidades comerciales, y se dedicó a fabricar piezas de vajilla de cristal grabadas al aguafuerte. En 1768, Margraff estudió con cierto detalle la acción del aceite de vitriolo (ácido sulfúrico) sobre la fluorita, pero, hasta 1771 el sueco Karl Scheele caracterizó el vapor que se producía. Demostró que era un ácido y lo llamó ácido fluórico (actualmente conocido como ácido fluorhídrico). Durante algún tiempo la naturaleza del ácido se mantuvo confusa; surgieron algunas controversias entre químicos notables de ese tiempo, pero con el transcurso del tiempo fue formándose la opinión de que se trataba de un nuevo elemento químico. A. Lavoisier incluyó a éste nuevo elemento en su Tratado elemental de Química como “radical fluorique”, es decir, como cuerpo simple. En 1809 J. Gay-Lussac y L. Thenard lograron obtener el ácido fluorhídrico relativamente puro, mediante el calentamiento del espato de flúor con ácido sulfúrico en una retorta de plomo. A. Ampére en cartas dirigidas a Davy, había comentado que el ácido fluorhídrico podía considerarse como constituido por la combinación del hidrógeno y un cuerpo simple desconocido: el flúor. Davy (que poco antes había determinado la naturaleza elemental del cloro) buscó demostrar que el ácido fluorhídrico no contenía oxígeno, y trato de aislar el radical del ácido, al cual ya consideraba como el análogo del ácido clorhídrico. El nombre del elemento (le fluore) le fue sugerido a Davy por Ampére, para reflejar la similitud con el nombre del cloro (le chlore) (Gutiérrez P., 1992).
Davy realizó un trabajo bastante extenso y, de manera general, podemos dividir sus investigaciones sobre el flúor en dos tipos: 1) Experiencias hechas por vía electrolítica. 2) Experiencias de orden puramente químico, consistentes en el estudio de la acción ejercida por el cloro sobre los fluoruros. Finalmente, en 1886, Ferdinand Frédéric Henri Moissan logró el aislamiento del flúor, descubriendo que es el más reactivo de todos los elementos, lo que lo hace útil en muchos productos tales como plásticos, pesticidas, antibióticos y aún en la pasta de dientes. Útil en la industria metalúrgica, especialmente en la producción de aluminio y uranio. El flúor puro es desconocido en la naturaleza (Institute, 2004).
III.- GEOLOGÍA.
El flúor se presenta en la naturaleza en minerales como la fluorita, CaF2, que puede producir cristales de calidad gema. La fluorita se utiliza para la fabricación de acero y es la principal fuente de flúor para la crema dental, el agua fluorada, los refrigerantes y el teflón. También se presenta como un mineral en la fluorapatita, Ca5(PO4)3F, que es un constituyente de los huesos y los dientes. Un pequeño porcentaje de fluorapatita junto con los fosfatos de calcio más abundantes en los dientes, pueden hacerlos más resistentes a las caries. El flúor se encuentra en los minerales de fosfato herderita y montebrasita. El flúor se encuentra en los minerales de silicato carletonita, lepidolita, flogopita, condrodita, clintonita y fluorapophyllita. El aluminio con boro y flúor forman el óxido (borato) jeremejevita. El flúor se encuentra con calcio, sodio y tantalio en el mineral de óxido microlita. El flúor está en el mineral de sulfato creedita y en el fluoruro criolita. El plomo con el cloro y el flúor forman la matlockita. El flúor se encuentra con lantano y cerio en el mineral de carbonato parisita. El fluoruro de hidrógeno, HF, en agua se llama ácido fluorhídrico. En fase de vapor el HF se puede utilizar para el grabado de vidrio. El ácido fluorhídrico se debe manejar con mucho cuidado, ya que el contacto con la piel produce lesiones que sanan muy lentamente. El ácido fluorhídrico se puede almacenar en envases de polietileno. La reacción con los metales alcalinos produce sales llamadas fluoruros. El fluoruro de sodio, NaF, se utiliza como insecticida (Nave, 2001).
Los depósitos de fluorita están ampliamente distribuidos y extraídos en todo el mundo. Ocho grandes compañías que operan en los estados de San Luis Potosí, Chihuahua, Coahuila y Durango representan la mayor parte de la producción de México. Cantidades significativas de fluorita se producen en más de 100 pequeñas minas en el estado de Chihuahua, que están representadas por la Asociación Nacional de Pequeños y Medianos Productores de Fluorita A. C. La mayor parte de la producción mexicana se exporta a los Estados Unidos o es consumida por una creciente industria química nacional; Actualmente hay cuatro plantas de ácido fluorhídrico en México. Las exportaciones a Canadá y Europa también son significativas. La fluorita se produce en una amplia variedad de entornos geológicos. Desde un punto de vista económico, los modos más importantes de aparición de fluorita son los siguientes: Vetas de fisuras. Suele ocurrir a lo largo de fallas o zonas de corte. Las vetas de fisuras son la forma más reconocida en la que se producen los depósitos de fluorita. Los minerales asociados típicos son sílice, calcita u otros carbonatos, hierro, plomo, sulfuros de zinc y barita. A lo largo de algunas vetas en rocas carbonatadas, la fluorita ha reemplazado la roca de la pared en la intersección con camas favorables, proporcionando grandes tonelajes. Aunque las estructuras de las vetas son notablemente persistentes, la fluorita en sí misma ocurre comúnmente como lentes o brotes de mineral separados por porciones de vetas estériles o poco mineralizadas. El contenido de CaF2 en porciones de vetas combinables normalmente oscila entre el 25% y el 80%, aunque los grados superiores al 90% ocurren en áreas limitadas. Entre este tipo de ocurrencia está el sistema de vetas Rosiclare-Goodhope en el sur de Illinois. Depósitos estratiformes de reemplazo en rocas carbonatadas. Los depósitos estratiformes están particularmente bien desarrollados en el distrito de Cave-in-Rock del sur de Illinois, la parte norte del estado de Coahuila en México, y en el distrito de Transtosal de Ottoshoop (Zeerust) en la República de Sudáfrica. Los minerales que acompañan a la fluorita en los depósitos estratiformes son calcita, dolomita, cuarzo, galena, esfalerita, pirita, marcasita, barita y celestita. El contenido de fluorita en depósitos acumulables varía desde un 15% hacia arriba (Horton, 1956).
IV.- METALURGIA
La mayoría de las aplicaciones metalúrgicas de la fluorita se derivan de su capacidad para formar eutécticos de menor fusión con materiales refractarios. En la fabricación de acero, la fluorita asiste en la desulfuración y desfosforización efectivas de la masa fundida, promueve la fluidez de la escoria y mejora la solución de cal. De particular importancia para el horno de oxígeno básico es la capacidad de la fluorita para formar una emulsión de espuma estable durante el proceso de refinación. El uso de fluorita varía de 2 a 20 libras por tonelada de acero producido, dependiendo de su disponibilidad y el tipo de horno. Se pueden usar cantidades mayores cuando se debe maximizar la salida del horno. El consumo promedio de fluorita por tonelada de acero crudo producido en los Estados Unidos disminuyó de aproximadamente 6.5 en 1980 a menos de 5.0 libras por tonelada en 1983. La fluorita desempeña una función similar en las fundiciones de hierro, donde se agrega a la carga de la cúpula en cantidades que van desde 15 a 20 libras por tonelada de metal fundido para facilitar la combustión del coque, aumentar la captación de carbono por el metal y evitar la formación de puentes. Esto da como resultado la producción de una fundición más maleable con una alta resistencia a la tracción. En la industria de las ferroaleaciones, la fluorita se agrega como agente de fundente en cantidades que van desde 1 a 200 libras por tonelada de ferroaleaciones, según la práctica individual del horno y el tipo de producto final. La fluorita se utiliza en flujos de soldadura y recubrimientos de varillas de soldadura. La función de un flujo en la soldadura es actuar como un agente de limpieza de la superficie que protege la superficie de la oxidación. El flujo generalmente se prepara fundiendo los componentes para formar una mezcla homogénea, después de lo cual se enfría y se muele. Para su uso en recubrimientos de varilla de pozo, la mezcla se aplica con un aglutinante. En estas aplicaciones, la fluorita comprende del 2% al 50% de la mezcla. Pequeñas cantidades de fluorita se utilizan como flujo en la refinación de aluminio, antimonio, cromo, cobre, oro, plomo, níquel, plata, estaño, zinc y otros metales. Se agrega fluorita de grado ácido a las células de reducción de aluminio para compensar las pérdidas de fluoruro del baño fundido de criolita y fluoruro de aluminio y para controlar el punto de fusión del baño. La fluorita de calidad cerámica se utiliza en la fabricación de metales de calcio y magnesio (Horton, 1956).
V.- USOS.
El flúor es un gas amarillo pálido o marrón altamente corrosivo. Si alguna vez te has preguntado para qué sirve el flúor, a continuación, tienes una lista de sus posibles usos: Algunos compuestos de flúor (tal como fluoruro sódico, fluoruro estannoso y monofluorofosfato de sodio) se añaden a los dentífricos para prevenir las caries dentales. También se añaden hatibualmente al agua. Los anestésicos más generales son derivados de compuestos de flúor. El flúor-18 es un isótopo artificial que emite positrones y tiene una vida media relativamente más larga. Esto lo hace ideal para su uso en la topografía por emisión de positrones. Los revestimientos antireflectantes contienen compuestos de flúor. El flúor puede utilizarse para la fabricación de pantallas de plasma, pantallas planas y sistemas microelectromecánicos. El ácido fluorhídrico se utiliza para grabar vidrio, generalmente las bombillas. El flúor se utiliza en un paso de la producción de halones (gases extintores de incendios) tales como freón. El flúor se utiliza para obtener uranio puro a partir de hexafluoruro de uranio. Los compuestos de flúor se utilizan en los sistemas de refrigeración y aire acondicionado. Otro compuesto de flúor se utiliza en la electrolisis del aluminio. Este proceso permite obtener aluminio puro. Algunos antibióticos de amplio espectro (que actúan contra una amplia gama de bacterias) contienen flúor. Una gran cantidad de flúor producido comercialmente se utiliza para hacer hexafluoruro de azufre. Este compuesto se utiliza como un dieléctrico (aislante eléctrico) en la industria eléctrica (Callón Álvarez, 2002).
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Callón Álvarez, J. (11 de Julio de 2002). Elementos. Recuperado el 25 de octubre de 2018, de https://elementos.org.es/fluor
Gispert, J. C. (1978). Química inorgánica moderna. Barcelona: Editorial Reverté, S. A.
Gutiérrez P., R. (Enero - Mayo de 1992). El flúor: Esbozo histórico de su aislamiento. Elementos, 2(16), 9.
Horton, R. C. (1956). Mineral Facts and Problems (1985 ed.). Washington, U. S.: United States Department of the Interior. Recuperado el 21 de 09 de 2018
Hurlbut Cornelius, C. K. (1985). Manual de mineralogía de Dana (3a Edición ed.). Barcelona: Editorial Reverté.
Institute, M. I. (2004). MII. Recuperado el 20 de octubre de 2018, de www.mii.org
Nave, C. R. (Agosto de 2001). HyperPhysics. Recuperado el 20 de 09 de 2018, de HyperPhysics: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/pertab/F.html
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