Původ a výskyt fluoru - Origin and occurrence of fluorine

Fluor je v vesmír ve srovnání s jinými elementy blízkých atomová hmotnost. Na Země, fluor se v zásadě vyskytuje pouze v minerální sloučeniny kvůli jeho reaktivitě. Hlavní komerční zdroj, fluorit, je běžný minerál.

Ve vesmíru

Hojnost ve sluneční soustavě[1]
Atomový
číslo		ŽivelRelativní
množství
6Uhlík4,800
7Dusík1,500
8Kyslík8,800
9Fluor1
10Neon1,400
11Sodík24
12Hořčík430

Při 400 ppb je fluor považován za 24. nejběžnější prvek ve vesmíru. U světelného prvku je to srovnatelně vzácné (prvky bývají častější, čím jsou světlejší). Všechny prvky od atomového čísla 6 (uhlík) po atomové číslo 14 (křemík) jsou stokrát nebo tisíckrát častější než fluor, s výjimkou 11 (sodík). Jeden autor vědy popsal fluor jako „chatrč mezi sídly“, co se týče hojnosti.[2] Fluor je tak vzácný, protože není produktem obvyklých procesů jaderné fúze ve hvězdách. A jakékoli vytvořeno fluor ve hvězdách je rychle vylučován silným jaderná fůze reakce - buď s vodíkem za vzniku kyslíku a helia, nebo s heliem za vzniku neonů a vodíku.[2][3] Přítomnost fluoru vůbec - mimo dočasnou existenci ve hvězdách - je poněkud záhadou, protože je třeba uniknout těmto reakcím ničícím fluor.[2][4]

Existují tři teoretická řešení záhady: In supernovy typu II, atomy neonů by mohly být zasaženy neutrina během exploze a přeměněn na fluor. v Vlčí paprsky hvězdy (modré hvězdy více než 40krát těžší než Slunce), silný sluneční vítr by mohl vyfouknout fluor z hvězdy, než ho mohl zničit vodík nebo hélium. Nakonec dovnitř asymptotická obří větev (typ červeného obra) hvězdy, fúzní reakce probíhají v pulzech a proudění mohl zvednout fluor z vnitřní hvězdy. Pouze hypotéza rudého obra má podpůrné důkazy z pozorování.[2][4]

Ve vesmíru se fluór běžně kombinuje s vodíkem za vzniku fluorovodíku. (Tato sloučenina byla navržena jako sledovač umožňující sledování zásobníků vodíku ve vesmíru.)[5] Kromě HF byl v mezihvězdné médium.[6][7] Fluor kationty byly vidět v planetárních mlhovinách a ve hvězdách, včetně našeho Slunce.[8]

Na Zemi

Viz také: Seznam zemí podle produkce fluoritů

Fluor je třináctý nejčastější prvek v zemské kůře, obsahující 600 až 700ppm hmotnosti kůry. Díky své reaktivitě se v podstatě nachází pouze ve sloučeninách.

Komerční zdroje

Existují tři minerály, které jsou průmyslově významnými zdroji fluoru: fluorit, fluorapatit, a kryolit.[9][10]

Hlavní minerály obsahující fluor
růžová kulová hmota s křišťálovými fazetamiDlouhý hranolovitý krystal, bez lesku, pod úhlem vycházejícím z kamenitého kameneObrys ve tvaru rovnoběžníku s diatomickými molekulami vyplňujícími prostor (spojené kruhy) uspořádanými do dvou vrstev
FluoritFluorapatitKryolit

Fluorit

Fluorit (CaF2), také nazývaný kazivec, je hlavním zdrojem komerčního fluoru. Fluorit je barevný minerál spojený s hydrotermálními usazeninami. Je to běžné a celosvětové. Čína dodává více než polovinu světové poptávky a Mexiko je druhým největším producentem na světě

USA produkovaly většinu světového fluoritu na počátku 20. století, ale jeho poslední důl v Illinois byl odstaven v roce 1995. Kanada také ukončila výrobu v 90. letech. Spojené království upouští od těžby fluoritů a od 80. let je čistým dovozcem.[10][11][12][13][14]

Fluorapatit

Fluorapatit (Ca5(PO4)3F) se těží spolu s dalšími apatity pro jeho fosfát a používá se hlavně k výrobě hnojiv. Většina zemského fluoru je vázána v tomto minerálu, ale protože procento v minerálu je nízké (3,5%), fluor je vyřazen jako odpad. Pouze ve Spojených státech dochází k významnému oživení. Tady je hexafluorokřemičitany vyráběné jako vedlejší produkty se používají k zásobování fluoridací vody.[10]

Kryolit

Kryolit (Na3AlF6) je nejméně hojný ze tří hlavních minerálů obsahujících fluor, ale je koncentrovaným zdrojem fluoru. Dříve se používal přímo při výrobě hliníku. Hlavní komerční důl na západním pobřeží Grónska však byl uzavřen v roce 1987.[10]

Drobné výskyty

Několik dalších minerálů, například drahokam topas, obsahují fluorid. Fluorid není na rozdíl od ostatních v mořské vodě ani ve slaném nálevu významný halogenidy, protože fluoridy alkalických zemin se vysráží z vody.[10] Komerčně nevýznamné množství organofluorinů bylo pozorováno při sopečných erupcích a geotermálních pramenech. Jejich konečný původ (z biologických zdrojů nebo geologické formace) je nejasný.[15]

Možnost malého množství plynného fluoru v krystalech byla diskutována již mnoho let. Jedna forma fluoritu, antozonit, má při drcení zápach připomínající fluor. Minerál má také tmavě černou barvu, snad z volného vápníku (není vázán na fluorid). V roce 2012 studie uvedla detekci stopových množství (0,04% hmotnostních) křemeliny fluoru v antozonitu. Bylo navrženo, že záření z malého množství uran uvnitř krystalů způsobil volný fluor vady.[16]

Citace

  1. ^ Cameron, A. G. W. (1973). „Hojnost prvků ve sluneční soustavě“ (PDF). Recenze vesmírných věd. 15 (1): 121–146. Bibcode:1973SSRv ... 15..121C. doi:10.1007 / BF00172440. Archivovány od originál (PDF) dne 21.10.2011.
  2. ^ A b C d Croswell, Ken (2003). „Fluor: tajemství elementu“. Obloha a dalekohled. Citováno 3. května 2011.
  3. ^ Příručka izotopů ve vesmíru: vodík ke galiu; Donald Clayton; stránky 101-104
  4. ^ A b Renda, A .; Fenner, Y .; Gibson, B. K.; Karakas, A.I .; et al. (2004). „O původu fluoru v Mléčné dráze“ (PDF). Měsíční oznámení Královské astronomické společnosti. 354 (2): 575–580. arXiv:astro-ph / 0410580. Bibcode:2004MNRAS.354..575R. doi:10.1111 / j.1365-2966.2004.08215.x.
  5. ^ Neufeld, David; Bergin, Edwin; Gerin, Maryvonne (2010). „Sledování skrytých zásobníků plynu v Mléčné dráze“. Evropská kosmická agentura.
  6. ^ Snow, T. P., Jr.; York, D. G. (1981). "Detekce mezihvězdného fluoru v zorném poli směrem k Delta Scorpii." Astrofyzikální deník. 247: L39. Bibcode:1981ApJ ... 247L..39S. doi:10.1086/183585.
  7. ^ Snow, Theodore, P .; Destree, Joshua D .; Jensen, Adam G. (2007). „Hojnost mezihvězdného fluoru a jeho důsledky“. Astrofyzikální deník. 655 (1): 285–298. arXiv:astro-ph / 0611066. Bibcode:2007ApJ ... 655..285S. doi:10.1086/510187.
  8. ^ Zhang, Y .; Liu, X.-W. (2005). "Množství fluoru v planetárních mlhovinách". Astrofyzikální deník. 631 (1): L61 – L63. arXiv:astro-ph / 0508339. Bibcode:2005ApJ ... 631L..61Z. doi:10.1086/497113.
  9. ^ Jaccaud a kol. 2005, str. 4.
  10. ^ A b C d E Greenwood & Earnshaw 1998, str. 795.
  11. ^ Villalba, Gara; Ayres, Robert U .; Schroder, Hans (2008). "Účtování fluoru: výroba, použití a ztráta". Journal of Industrial Ecology. 11: 85–101. doi:10.1162 / jiec.2007.1075.
  12. ^ Kelly, T.D. "Historické statistiky kazivce" (PDF). Geologická služba Spojených států. Citováno 25. ledna 2012.
  13. ^ Lusty, P. A. J .; Brown, T. J .; Ward, J; Bloomfeld, S. (2008). „Potřeba domácí produkce kazivce v Anglii“. Britský geologický průzkum. Citováno 25. ledna 2012.
  14. ^ Norwood, Charles J .; Fohs, Julius F. (1907). „Fluorspar a jeho výskyt“. Kentucky geologický průzkum Bulletin 9: Fluorspar vkladů Kentucky. Globe Printing Company. str. 52.
  15. ^ Gribble, Gordon W. (2002). "Přirozeně se vyskytující organofluoriny". Organofluoriny. Příručka chemie životního prostředí. 3N. s. 121–136. doi:10.1007/10721878_5. ISBN  3-540-42064-9.
  16. ^ Schmedt, Jörn; Mangst, Martin; Kraus, Florian (2012). "Elementares Fluor F2 in der Natur - In-situ-Nachweis und Quantifizierung durch NMR-Spektroskopie ". Angewandte Chemie (v němčině). 124 (31): 7968–7971. doi:10,1002 / ange.201203515.

Indexované odkazy

  • Greenwood, N. N .; Earnshaw, A. (1998). Chemie prvků (2. vyd.). Butterworth Heinemann. ISBN  0-7506-3365-4.CS1 maint: ref = harv (odkaz)
  • Ullmann, Franz, ed. (2005). Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH. ISBN  978-3-527-30673-2.