فلور

الاكتشافات الأولية

في سنة 1529 وصف عالم التعدين غيورغيوس أغريكولا معدن الفلوريت كمادّة مضافة ملائمة أثناء صهر الفلزّات، إذ تعمل على تخفيض نقطة انصهارها أثناء المعالجة. ولتمييز تلك الخاصّية أطلق أغريكولا الكلمة اللاتينية فلوريس fluorés (والتي تعني الجريان) على صخور الفلوريت. تطوّر الاسم لاحقاً إلى فلورسبار fluorspar وبعد ذلك إلى فلوريت fluorite. عُرف فيما بعد أنّ تركيب الفلوريت هو من فلوريد الكالسيوم CaF₂.
استُخدم حمض الهيدروفلوريك منذ أواسط القرن السابع عشر في تنميش الزجاج (معالجته بالحمض)، وكان أندرياس سيغيسموند مارغراف أوّل من وصف تلك العملية بشكل مفصّل سنة 1764 عندما قام بتسخين الفلوريت مع حمض الكبريتيك ممّا أدّى إلى تخريش الإناء الزجاجي الحاوي على المزيج. كرّر العالم كارل فلهلم شيله التجربة سنة 1771 وقام بتسميّة الناتج الحمضي باسم fluss-spats-syran (حمض الفلورسبار). وفي سنة 1810 اقترح الفيزيائي أندريه ماري أمبير ارتباط الهيدروجين مع عنصر مشابه للكلور في تركيب حمض الهيدروفلوريك، أمّا همفري ديفي فاقترح تسميّة ذلك العنصر - غير المعروف آنذاك - باسم fluorine وذلك من حمض الفلوريك. وبذلك استعملت كلمة فلور لوصف هذا العنصر في العديد من اللغات الأوروبيّة مع بعض التحويرات البسيطة، في حين أنّ اللغة اليونانية والروسية وبعض اللغات الأخرى تستعمل اسم فتور وتحويرات لها، وذلك من الإغريقية φθόριος فثوريوس بمعنى مدمّر أو مخرّش. كرمز موحّد للعنصر استخدم حرف F لذلك، مع العلم أن الرمز Fl استعمل في النشرات العلمية الأولى في الماضي.

عزل العنصر

كانت التجارب الأولية على الفلور ومركّباته خطيرة إلى درجة أنّ العديد من علماء القرن التاسع عشر الذين أجروا تجاربهم على ذلك العنصر أُطلق عليهم اسم ضحايا الفلور، وذلك بعد التجارب غير الناجحة وغير الموفّقة باستخدام حمض الهيدروفلوريك، ومن بين هؤلاء العلماء كل من ديفي وغي ـ لوساك وتينار ومواسان. تمحورت تجارب الفصل على التحليل الكهربائي للفلوريدات، ولكن ما أعاق عزل عنصر الفلور هو كونه عالي التخريش إلى حدّ كبير، وذلك لكلّ من العنصر بحدّ ذاته أو فلوريد الهيدروجين، بالإضافة إلى عدم وجود كهرل مناسب لإجراء عمليّة العزل. اقترح إدموند فريمي أنّ التحليل الكهربائي لحمض هيدروفلوريك النقي وسيلة مناسبة للحصول على الفلور، وقام بتصميم طريقة لإنتاج عيّنات خاليّة من الماء (لامائيّة) من بيفلوريد البوتاسيوم؛ لكنّه وجد أنّ فلوريد الهيدروجين الجافّ لا ينقل التيّار الكهربائي.
تابع هنري مواسان، والذي كان طالباً سابقاً لفيرمي، التجارب في هذا السياق، واكتشف بعد محاولات كثيرة والعديد من التجارب المضنية أنّ مزيجاً من بيفلوريد البوتاسيوم وفلوريد الهيدروجين الجاف يكون ناقلاً للتيّار، ممّا يمكّن من إجراء التحليل الكهربائي. من أجل تجنّب حدوث عمليّة تآكل سريعة لقطب البلاتين في خليته الكهركيميائية قام مواسان بتبريدها إلى درجات حرارة منخفضة، كما قام باستعمال أقطاب من الإريديوم، ممّا مكّنه سنة 1886 من عزل الفلور لأول مرة. قبل شهرين من وفاته استلم مواسان جائزة نوبل في الكيمياء سنة 1906 كتقدير لأبحاثه عن هذا العنصر.

استخدامات لاحقة

أجرت شركة فرجدير، والتي كانت تابعة لشركة جنرال موتورز (GM)، تجاربها على استخدام مركّبات كلوروفلوروكربون كمثلِّجات وذلك في أواخر عقد 1920، وكنتيجة لذلك قام مشروع مشترك بين GM ودو بونت سنة 1930 من أجل تسويق تلك المركّبات التي عرفت باسم فريون، وخاصة فريون-12. مع تزايد الطلب على هذه المركّبات قامت شركة دو بونت بشراء حقوق الإنتاج وطوّرت العديد من مركّبات الفريون الأخرى. اكتشف بولي رباعي فلورو الإيثيلين مصادفةً سنة 1938 عندما كان روي بلنكيت يعمل على تطوير مواد التثليج في مختبرات دو بونت. بسبب خواصها الممتازة في العزل الكيميائي والحراري أصبح لهذه المادة شهرة كبيرة، وأنتج منها كمّيّات كبيرة سنة 1941 وسوّقت تحت اسم تيفلون Teflon.
أنتج كمّيّات كبيرة من عنصر الفلور أثناء الحرب العالميّة الثانيّة، سواء من قبل ألمانيا النازية، أو الولايات المتّحدة الأمريكية وذلك لأغراض مختلفة. استخدم الألمان التحليل الكهربائي عند درجات حرارة مرتفعة للحصول على أطنان من ثلاثي فلوريد الكلور، وذلك في معامل شركة إي.غة. فاربن I.G. Farben من أجل تحضير القنابل الحارقة؛ وكذلك من قبل الولايات المتّحدة الأمريكية من أجل مشروع مانهاتن لصنع القنبلة النووية، وذلك لإنتاج سداسي فلوريد اليورانيوم والذي استخدم من أجل تخصيب اليورانيوم. أدّى الاستمرار في الأبحاث النووية بعد الحرب إلى تطوير كيمياء الفلور لاحقاً.

الإنتاج والتحضير

بلغ تعدين الفلوريت، وهو المصدر الرئيسي للفلور في العالم، ذروته سنة 1989 عندما استُخرج 5.6 مليون طن متري من هذه الخامة. أدّت التقييدات على إنتاج مركّبات كلوروفلوروكربون (CFCs) إلى تخفيض الإنتاج إلى 3.6 مليون طن سنة 1994، ثم زاد الإنتاج من حينها مجدّداً. في سنة 2003 سُجّل إنتاج حوالي 4.5 مليون طن مع عائدات بلغت 550 مليون دولار أمريكي؛ وقدّرت تقارير لاحقة المبيعات العالمية من صناعات الفلور الكيميائية سنة 2011 بحوالي 15 بليون دولار أمريكي، وتنبّأت أن يقفز الإنتاج للفترة ما بين 2016–2018 إلى قيمة تتراوح بين 3.5 إلى 5.9 مليون طن، وعائدات لا تقلّ عن 20 بليون دولار.

الخواص الفيزيائية

يكون الفلور في الشروط العادية من الضغط ودرجة الحرارة على شكل غاز ذي لون أصفر شاحب، وله رائحة واخزة قابلة للكشف عند تراكيز تصل إلى 20 جزء في البليون (ppb). يختلف مدى لون الغاز حسب سماكة الطبقات الموجودة في الإناء الحاوي له، أي حسب التركيز، إذ أنّه يكون عديم اللون في التراكيز الضئيلة، وفي التراكيز المرتفعة يصبح ذا لون أصفر. عند درجات حرارة أقل من −188 °س يكون الفلور على شكل سائل له لون أصفر يشبه لون الكناري المميّز. للفلور كثافة مقدارها 1.6959 كغ/م³ عند الدرجة 0 °س وضغط 1013 هيكتوباسكال، بالتالي فهو أكثف من الهواء. تقع النقطة الحرجة للفلور عند ضغط 52.5 بار ودرجة حرارة مقدارها 144.2 كلفن (−129 °س).
تبلغ نقطة انصهار الفلور −219.52 °س؛ وهناك شكلان معروفان من الفلور الصلب، أحدهما يكون عند درجات حرارة تقع بين −227.6 °س ونقطة انصهار الفلور، ويكون على شكل نظام بلّوري مكعّب تبلغ قيمة ثابت الشبكة البلّورية له a = 667 بيكومتر، ويعرف هذا الشكل بالنمط بيتّا β. يكون الشكل بيتّا شفّافاً وغير صلد، وله بنية بلّورية مكعّبة غير منتظمة، وشبيهة بالتي عند الأكسجين الصلب المتبلور حديثاً، وذلك على العكس من بنية النظام البلّوري المعيني القائم الموجودة عند باقي الهالوجينات الصلبة. أمّا عند درجات حرارة دون −227.6 °س فيكون شكل الفلور الصلب من النمط ألفا α، وهو نمط شاف وصلد، يتبلور حسب نظام بلوري أحادي الميل، تكون ثوابت الشبكة البلورية له حسب ما يلي: a = 550 بيكومتر، و b = 328 بيكومتر، و c = 728 بيكومتر، والزاوية β = 102.17°. يكون هذا التحوّل الطوري من النمط بيتّا β إلى ألفا α في الفلور الصلب ناشراً للحرارة بشكل أكبر من تكاثف الفلور، ويمكن أن يكون عنيفاً.

البنية الجزيئية

يوجد الفلور في حالته العنصريّة على شكل جزيء ثنائي الذرّة F₂، مثله كمثل باقي عناصر مجموعة الهالوجينات. يبلغ طول الرابطة F-F في جزيء الفلور 144 بيكومتر، وهي بذلك أقصر من الرابطة التساهمية البسيطة كربون-كربون (154 بيكومتر). على الرغم من قصر هذه الرابطة الكيميائية إلّا أنّ طاقة تفكّك الرابطة F-F ضئيلة (158 كيلوجول/مول) بالمقارنة مع الروابط الأخرى، وهي تقارب طاقة تفكك جزيء اليود، والذي له طول رابطة يبلغ 266 بيكومتر. يعود ذلك إلى أنّ الأزواج غير الرابطة في ذرّات الفلور تتقارب عند تشكيل الجزيء ممّا يؤدّي إلى تنافرها، وهذا يقود في النهاية إلى سهولة انفصام الرابطة، والذي يفسّر بالتالي النشاط الكيميائي الكبير للفلور.
حسب نظرية المدارات الجزيئية فإنّ المدارات الذرّية s و p للذرّات المنفردة تتقارب لتشكل مدارات جزيئيّة رابطة وأخرى مضادّة للترابط. خلال الارتباط تتحوّل المدارات الذرّيّة 1s و 2s إلى المدارات الجزيئيّة σₛ و σₛ*. بما أنّ هذه المدارات الجزيئية تكون ممتلئةً بالكامل بالالكترونات، لذلك لا يكون لها دور في عملية الارتباط. بالمقابل، فإنّ المدارات الذرّيّة 2p في ذرّات الفلور المنفردة تتقارب لتشكّل ستّة مدارات جزيئية ذات مستويات طاقية متباينة، وهي: المدارات الرابطة σₚ و πy و πz بالإضافة إلى المدارات المضادّة للترابط σₚ* و πy* و πz*. تمتلك المدارات π مستويات طاقة متساوية كما هو موضّح في مخطط المدارات الجزيئية. عند توزيع الإلكترونات في المدارات الجزيئية تمتلئ مدارات π الرابطة والمضادة للترابط، لذلك فإن رتبة الرابطة في جزيء الفلور هي 1 = 2/(4-6)، كما يتّصف الجزيء بأنّ له مغناطيسية معاكسة.

الخواص الكيميائية

لذرّة الفلور تسعة إلكترونات، وهي بذلك أقلّ بإلكترون واحد من النيون، ويكون التوزيع الإلكتروني كما يلي: 1s²2s²2p⁵، بحيث يملأ إلكترونان الغلاف الداخلي وسبعة إلكترونات الغلاف الخارجي للذرّة، أي ينقصها إلكترون واحد لتكمل الغلاف الذرّي الخارجي. لا تساهم الإلكترونات الخارجية في عملية الحجب النووي، بشكل تكون فيه الشحنة النووية الفعالة 7 = 2 - 9؛ ممّا يؤثّر على خواص الذرّة بشكل عام. إنّ طاقة التأيّن الأولى للفلور لها ثالث أعلى قيمة من بين كل العناصر، وذلك بعد الهيليوم والنيون، ممّا يصعّب من مهمّة إزالة الإلكترونات من ذرّات الفلور المعتدلة. كما أنّ للفلور ألفة إلكترونية عالية، وهي الثانية بعد الكلور، ممّا يجعلها تميل إلى التقاط إلكترون من أجل أن تصبح متساوية إلكترونيّاً مع الغاز النبيل المجاور، وهو النيون،. لذلك يمكن تفسير أنّ الفلور أكثر عناصر الجدول الدوري كهرسلبية على الإطلاق. يبلغ نصف القطر التساهمي للفلور حوالي 60 بيكومتر، وله أصغر قيمة بين عناصر الدورة الثانية.

المركّبات الكيميائية

للفلور كيمياء غنية وطيف واسع من المركّبات الكيميائية سواء اللاعضوية أو العضوية منها. يستطيع الفلور تشكيل مركّبات مع جميع العناصر عدا الهيليوم والنيون، وذلك سواء أكانت فلزّات أو لافلزّات أو أشباه الفلزّات. تكون حالة الأكسدة للفلور (−1) في أغلب هذه المركّبات، والتي غالباً ما تكون مركّبات أيونية بسبب الألفة الإلكترونية المرتفعة للفلور. عندما يشكّل الفلور روابط تساهمية فإنّها تكون مستقطبة وأحادية.

مع اللافلزّات وأشباه الفلزّات

تكون الفلوريدات الثنائية لأشباه الفلزّات واللافلزّات عبارة عن مركّبات تساهمية وذات تطايرية عالية، وتفاعلية كيميائية متفاوتة. تستطيع عناصر الدورة الثالثة واللافلزّات الثقيلة أن تشكّل فلوريدات مفرطة في التكافؤ. لمركّب ثلاثي فلوريد البورون بنية مستوية ثلاثية، ولا تحقّق فيه ذرة البورون المركزية قاعدة الثمانية الإلكترونية، لذلك فإنّه يعدّ من أحماض لويس القادرة على الاتحاد مع قاعدة لويس مثل الأمونياك ليشكّل ناتج إضافة. من جهة أخرى، يكون رباعي فلورو الميثان على شكل رباعي سطوح وخامل كيميائياً، في حين أنّ باقي فلوريدات مجموعة الكربون مثل رباعي فلوريد السيليكون ورباعي فلوريد الجرمانيوم تكون أيضاً ذات بنية رباعية السطوح، لكنّها تتصرّف كأحماض لويس. أمّا مجموعة النتروجين فلها فلوريدات ثلاثية تتزايد تفاعليتها الكيميائية وقاعديتها مع ارتفاع الكتلة الجزيئية، مع العلم أنّ ثلاثي فلوريد النتروجين يقاوم الحلمهة وليس قاعدياً. تكون الفلوريدات الخماسية لكلّ من عناصر الفوسفور والزرنيخ والأنتيموان أكثر نشاطاً كيميائياً من نظيراتها الثلاثية، وخاصّة خماسي فلوريد الأنتيموان، والذي يعدّ أقوى أحماض لويس المعتدلة المعروفة.
لمجموعة عناصر الكالكوجين فلوريدات متنوّعة، فهناك فلوريدات ثنائية غير مستقرّة لكلّ من الأكسجين والكبريت والسيلينيوم، بالإضافة إلى الفلوريدات الرباعية والسداسية للكبريت والسيلينيوم والتيلوريوم. لمركّب سداسي فلوريد الكبريت ثباتية كبيرة وهو غاز خامل. على العكس من باقي الهالوجينات الأثقل فإنّه يوجد حمض أكسجيني واحد فقط للفلور، وهو حمض هيبوفلوروز HOF. تستطيع عناصر الهالوجينات الأخرى من الكلور والبروم واليود أن تشكّل فلوريدات أحادية وثلاثية وخماسية، ووحده اليود يكون قادراً على تشكيل مركّب بين هالوجيني مع الفلور أعلى من ذلك، وهو سباعي فلوريد اليود. إنّ الكثير من هذه الفلوريدات المذكورة هي مصدر غني لذرّات الفلور في التفاعلات الكيميائية، مع الإشارة إلى أنّ العمليّات الصناعية التي تستخدم ثلاثي فلوريد الكلور تتطلّب أخذ الحيطة والوقاية كما هو الحال مع غاز الفلور.

مع الغازات النبيلة

للغازات النبيلة عددٌ مكتمل من الإلكترونات في الغلاف الخارجي، بالتالي فهي لا تتفاعل مع باقي العناصر ولا تشكّل مركّبات كيميائية. بقيت هذه المعلومة صحيحة على الإطلاق إلى سنة 1962 عندما قام نيل بارتلت بتحضير سداسي فلوروبلاتينات الزينون لأوّل مرة سنة 1962. تلا ذلك تحضير سلسلة من فلوريدات الغازات النبيلة مثل ثنائي فلوريد ورباعي فلوريد وسداسي فلوريد الزينون، بالإضافة إلى العديد من أوكسي الفلوريدات المتعدّدة والتي عزلت منذئذ. يستطيع غاز الكريبتون أن يشكّل مركّب ثنائي فلوريد؛ وكذلك الأمر بالنسبة لغاز الرادون الذي يشكّل ثنائي فلوريد أيضاً. تكون الفلوريدات الثنائية للغازات النبيلة الأخفّ غير مستقرّة للغاية، إذ يتّحد فلوريد الهيدروجين مع الأرغون تحت شروط قاسية جدّاً ليعطي فلوروهيدريد الأرغون. بالمقابل، لا يمكن تشكيل مركّبات فلوريد من الهيليوم أو النيون.

في الإنسان

لا يعد الفلور من المغذّيات الأساسية للإنسان وللثديّيات الأخرى، إذ تكفي كمّيّات ضئيلة من أجل قوّة العظام، على الرغم من الشكوك التي تحوم حول تلك النقطة. تؤدّي حاجة الجسم الضئيلة من الفلور وتوفّر العديد من المصادر الطبيعية للفلور إلى قلّة احتمال الإصابة بمرض عوز الفلور، ولا يمكن أن تقع إلا لمن يتّبع حمية غذائية غير طبيعية المصدر. يوجد في جسم إنسان (70 كغ وسطياً) حوالي 5 غ من أيون الفلوريد، وهو غير متجانس التوزيع، إذ يتركّز في العظام والأسنان.
يقي الفلوريد من تسوس الأسنان، كما يعمل على تقسية مينا الأسنان، حيث تتمّ هذه العملية وفق الأبحاث من خلال إقحام الفلوريد بدل أيونات الهيدروكسيد في هيدروكسيل أباتيت ليتشكّل فلورأباتيت، والذي يتميّز بضعف انحلاليته، بالتالي يكون ثابتاً تجاه اللعاب، فيلعب دوراً في تدعيم الأسنان، وخاصّة أنّ الأباتيت المنحلّ سيترسّب مرّة أخرى بوجود الفلور؛ إلّا أنّ بعض الأبحاث الأخرى دحضت هذه النظرية؛ ولكن مع التأكيد على دور الفلوريد في دعم نمو المينا. بالإضافة إلى ذلك فإنّ الفلوريد يلعب دوراً حاجباً لنوعية معيّنة من الإنزيمات، ممّا يسهم في إعاقة تحلل السكر الذي تسهم فيه أنواع البكتريا. يمكن الحصول على الفلوريد من مصادر طبيعية عادةً إمّا عن طريق ماء الشرب (في بعض البلدان) أو من مصادر غذائية.
بالمقابل فإنّه عندما يتعرّض الأطفال في مرحلة نمو الأسنان إلى كمّيّات فائضة من الفلوريد يمكن حدوث حالة من تسمم الأسنان بالفلور. في هذه الإصابة تظهر نقط أو بقع ملوّنة على سطح الأسنان، كما يصبح السنّ أكثر هشاشةً وأقلّ مقاومة. يتفاوت الحدّ الأعظمي من الفلوريد الموصى به للإنسان يومياً حسب العمر؛ فبالنسبة للرضّع إلى عمر ستة أشهر يبلغ 0.7 مغ؛ ومن 7-17 شهر 0.9 مغ؛ وللأطفال حتى عمر 3 سنوات 1.3 مغ؛ أمّا الأطفال من أربع إلى ثمان سنوات فيكون الحد الأعظمي لهم هو 2.2 مغ؛ وبعد تمام نمو الأسنان تكون حاجة الإنسان الأعظمية من الفلوريد 10 مغ في اليوم.
تعمد بعض الدول إلى إضافة أيون الفلوريد إلى ماء الشرب من أجل مكافحة تسوّس الأسنان، كما هو الحال في الأمريكيتين، بالمقابل فإنّ ألمانيا لا تسمح بفلورة الماء، أمّا في سويسرا فكانت مدينة بازل سنة 2000 آخر مدينة هناك تقوم بإضافة الفلوريد إلى مياه الشرب. لا يوجد تأكيدات إلى الآن حول ضرورة إضافة الفلوريد إلى ماء الشرب، ولا يزال محطّ خلاف بين جهات داعمة ورافضة للفكرة. فالجهات الداعمة تشير إلى أن فلورة الماء ساهمت في تقليص نخر الأسنان عند الأطفال، 
 وأن الأثر السلبي الظاهر هو تسمم الأسنان بالفلور، إلّا أنّ أطراف أخرى تعارض الفكرة من دوافع مادّية كالسلامة وأخرى معنوية أخلاقية. خاصّة أنّ الفائدة من فلورة الماء تقلّصت مع انتشار مستحضرات العناية بالأسنان من معاجين وغسول فم ورغوات تنظيف حاوية على مصدر فلوري مثل أحادي فلوروفوسفات الصوديوم في تركيبها.

في الكائنات الأخرى

عثر على آثار من الفلور العضوي الطبيعي في بعض النباتات، ولكن ليس في الحيوانات. أكثر مركّبات الفلور العضوية الطبيعية انتشاراً هو فلوروأسيتات الصوديوم، والذي يستخدم كأسلوب دفاع ضد العواشب من قبل ما لا يقل عن 40 نبتة في أفريقيا وأستراليا والبرازيل. تشكّل الأحماض الدهنية ذات النهايات المفلورة، ومركّبات مثل فلورو أسيتون و 2-فلورو سيترات نماذج أخرى عن مركبات فلور عضوية طبيعية. كما عثر على إنزيم مهمته ربط الفلور بالكربون - أدينوسيل-فلوريد سينثاز- وذلك في أحد أنواع البكتريا سنة 2002.

الأثر البيئي

تتميّز مركّبات الفلور العضوية بأنّها مقاومة للتحلّل الحيوي بسبب قوّة الرابطة الكيميائية بين الكربون والفلور، لذلك تعدّ مركبات الفلوروكربون المختلفة، مثل أحماض بيرفلوروالألكيل (PFAAs) ذات الانحلالية الضئيلة في الماء بسبب المجموعات الوظيفية الحمضية، من الملوّثات المستدامة للبيئة. على هذا الأساس شرعت الأبحاث باستقصاء المركّبات العضوية الفلورية المختلفة مثل حمض بيرفلوروأوكتان السلفونيك (PFOS) وحمض بيرفلورو الأوكتانويك (PFOA). أفادت دراسة أجريت سنة 2013 بوجود علاقة بين مستويات PFAA في المياه الجوفية والتربة والنشاط البشري، كما وجدت علاقة بين المستويات المرتفعة لكل من PFOS و PFOA في تلك الدراسة. ترتبط مركبات PFAAs في جسم الإنسان بالبروتينات مثل الألبومين في المصل، وتتركز في الكبد والدم قبل أن تطرح عبر الكلى خارج الجسم، ولكن مدّة المكث تتفاوت حسب الأجسام، ويمكن أن تصل إلى سنوات عند البشر. يؤدّي التعرّض إلى مستويات مرتفعة من PFOS و PFOA إلى السرطان وحدوث وفيات عند فئران التجارب الوليدة حديثاً، ولا تزال الأبحاث مستمرّة لمعرفة المستويات الحرجة بالنسبة للبشر، خاصّة أن مستويات التعرّض الحالية لم تُبدِ أثراً لحد الآن.
وضعت اتفاقية مونتريال الموقّعة سنة 1987 ضوابط صارمة تجاه استخدام مركبات كلوروفلوروكربون (CFCs) نظراً لأثرها المخرّب الذي يسبّب نضوب الأوزون. تعدّ هذه المركّبات ثابتة ومقاومة للتحلّل حتّى تصل إلى ارتفاعات عالية في طبقات الجوّ، ثمّ تتفكّك حينها لتعطي جذور حرة من ذرّات الكلور والتي تهاجم جزيئات الأوزون. تشير بعض الآراء إلى أنّه حتّى بعد الحظر سيتطلّب الأمر عدّة أجيال حتى تعود طبقة الأوزون إلى الوضع السابق قبل التلوّث الحاصل بسبب مركّبات كلوروفلوروكربون، التي تستخدم مركبات هيدروكلوروفلوروكربون كبديل عنها حالياً(HCFCs)، والتي بدورها ستستبدل مستقبلاً (2030–2040) بشكل كامل بمركّبات هيدروفلوروكربون (HFCs) الخالية من الكلور وعديمة الضرر بالنسبة للأوزون. بالمقابل فإنّ غازات فلوروكربون هي غازات دفيئة ذات احتمالية حدوث احترار عالمي (GWPs) تتراوح بين 100 و 10,000، مع العلم أنّ سداسي فلوريد الكبريت له قيمة GWP حوالي 20,000. من هذه المركّبات 3،3،3،2-رباعي فلورو البروبين (HFO-1234yf)، والذي له قيمة GWP تبلغ 4 بالمقارنة مع 1430 لمركّب 2،1،1،1-رباعي فلورو الإيثان (HFC-134a)، وهي مادّة قياسية لمواد التثليج حاليّاً.

الاستخدامات

تقوم عملية التعويم الزبدي بفصل الفلوريت الجاري تعدينه بنسبة متساوية تقريباً إلى صنفين رئيسيين لهما درجات تعدينية متفاوتة: الأول يدعى ميتسبار metspar وهو ذو نقاوة تتراوح بين 60-85 %، ويستخدم تقريباً بالكامل في صهر الحديد وإنتاج الصلب؛ أمّا الثاني فهو أسيدبار acidspar والذي له نقاوة تزيد عن 97%، والذي يحوّل بشكل رئيسي إلى فلوريد الهيدروجين كمركّب وسطي صناعي.

التطبيقات الصناعية

ينتج ما لا يقل عن 17000 طن متري من الفلور سنوياً، وهو يكلّف 5-8 دولار أمريكي لكل كيلوغرام عند إنتاجه على شكل سداسي فلوريد اليورانيوم أو الكبريت، ولكن السعر يتضاعف عند الحصول عليه بشكل عنصري نظراً للتحدّيات المرافقة أثناء التعامل معه نظراً لنشاطه الكيميائي الكبير، والكثير من العمليّات التي تتطلّب وجود الفلور العنصري تقوم بتوليده في الموقع حسب مبدأ التكامل الرأسي.

غاز الفلور

إنّ التطبيق الأساسي لغاز الفلور هو استخدامه من أجل تحضير سداسي فلوريد اليورانيوم UF₆ المستخدم في دورة الوقود النووي، باستهلاك يصل إلى 7000 طن سنوياً. يستخدم الفلور العنصري في فلورة رباعي فلوريد اليورانيوم UF₄، والذي يستحصل بدوره من ثنائي أكسيد اليورانيوم UO₂ وحمض هيدروفلوريك. بما أنّ الفلور عنصر أحادي النظير، بالتالي أيّ فرق في الكتلة بين جزيئات UF₆ الغازية هو نتيجة لوجود ²³⁵U أو ²³⁸U؛ ممّا يمكّن من تخصيب اليورانيوم عن طريق الانتشار الغازي أو باستخدام طاردة مركزية غازية. يستهلك حوالي 6000 طن متري سنوياً من غاز الفلور في إنتاج سداسي فلوريد الكبريت SF₆ الخامل والعازل كهربائياً والمستخدم في المحوّلات عالية الجهد وفي قواطع التيار، ممّا يجنّب الحاجة إلى مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الخطرة والتي يترافق تطبيقها مع وجود أجهزة مليئة بالوقود. تستخدم النسبة المتبقية من غاز الفلور في إنتاج بعض الفلوريدات العضوية التي لها تطبيقات مختلفة، ولكنّ تمنع الفعالية العالية له دون استخدامه بشكل مباشر، لذلك يحوّل في البداية إلى مركّبات بين هالوجينية مثل ClF₃ أو BrF₃ أو IF₅، أمّا المستحضرات الصيدلانية الفلورية فيستخدم فيها رباعي فلوريد الكبريت كبديل.

الفلوريدات اللاعضوية

تستخدم أملاح الفلوريد بشكل أساسي في صهر المعادن وصناعة الصلب والفولاذ، حيث يضاف حوالي 3 كغ من ميتسبار إلى كلّ طن متري من الفولاذ (الصلب)، حيث تعمل أيونات الفلوريد على تخفيض نقطة الانصهار واللزوجة. كما يلعب الفلور دوراً آخر في هذه الصناعة، إذ يؤخذ الشكل النقي وهو أسيدبار ويفاعل مع حمض الكبريتيك لتحضير حمض هيدروفلوريك، والذي يستخدم من أجل المعالجة الحمضية لتنظيف سطوح الفولاذ، كما يستخدم هذا الحمض أيضاً من أجل تنميش الزجاج وله استخدام في عمليات تكسير الألكانات. يستهلك حوالي الثلث من فلوريد الهيدروجين في تحضير مركبي الكريوليت وثلاثي فلوريد الألومنيوم واللذان يستخدمان كصهيرة في عملية هول-هيرو لاستخراج الألومنيوم، والتي يحتاج فيها لإنتاج طن واحد من الألومنيوم إلى حوالي 23 كغ من تلك المواد. يستخدم فلوريد الهيدروجين أيضاً من أجل تحضير أملاح فلوروسيليكات، مثل سداسي فلوروسيليكات الصوديوم Na₂SiF₆، والمستخدم في فلورة المياه، وكذلك كمركّب وسطي أثناء تحضير الكريوليت ورباعي فلوريد السيليكون.
من الفلوريدات اللاعضوية المهمّة أيضاً التي لها تطبيقات صناعية كل من فلوريدات الكوبالت والنيكل والأمونيوم. كذلك الأمر بالنسبة لفلوريدات الرينيوم والتنغستن التي تستخدم في الترسيب الكيميائي للبخار؛ وثلاثي فلوريد النتروجين المستخدم في تنظيف الأجهزة.

العقاقير الصيدلانية

يقدّر تقريباً أنّ حوالي 20% من الأدوية الصيدلانية الحديثة تحوي الفلور في تركيبها. يتم فلورة العقاقير من أجل تأخير تثبيطها ومن أجل تطويل مدّة الجرعات ما أمكن، حيث أنّ رابطة كربون-فلور قويّة جدّاً ومستقرّة. تزيد عملية الفلورة أيضاً من جعل العقار محبّاً للدهن، لأنّ الرابطة كارهة للماء بشكل أكبر من الرابطة بين الكربون والهيدروجين، ممّا يساعد في اختراق غشاء الخلية، وبالتالي يصبح التوافر الحيوي ممكناً.
من الأمثلة على هذه الأدوية عقار أتورفاستاتين المخفّض للكوليسترول، والذي حقّق مبيعه عائدات كبيرة قبل أن تنتهي حقوق ملكية اصطناعه ويصبح بالإمكان إنتاج أدوية مكافئة له؛ ومن الأمثلة الأخرى أيضاً عقار فلوتيكازون، وكذلك عقار فلوكسيتين المستخدم كمضاد اكتئاب والذي تميّز بخلوّه من الآثار الجانبية التي كانت تسبّبها أدوية مضادات الاكتئاب ثلاثية الحلقات في السابق. في الوقت الراهن هناك عدّة عقاقير فلورية مضادّة للاكتئاب بما فيها مثبطات استرداد السيروتونين الانتقائية: سيتالوبرام ومصاوغه إسيتالوبرام وفلوفوكسامين وباروكسيتين. تعدّ مركّبات الكينولون من المضادّات الحيوية واسعة الطيف، والتي غالباً ما يتمّ فلورتها من أجل تحسين أثرها، ومن أمثلتها سيبروفلوكساسين وليفوفلوكساسين.
للفلور أيضاً وجوده في الستيرويدات: فعقار فلودروكورتيزون عبارة عن مينيرالوكورتيكويد رافع لضغط الدم، وتريامسينولون وديكساميتازون عبارة عن ستيرويدات غلوكوكورتيكويد. إنّ أغلب المواد المخدّرة المستنشقة طبّياً تكون مفلورة بشكل كبير، ومن أمثلتها هالوثان، بالإضافة إلى الإيثرات المفلورة مثل سيفوفلوران وديسفلوران، والتي هي أفضل من الهالوثان، وهي تقريباً غير منحلّة في الدمّ، ممّا يتيح فترة إيقاظ أسرع.

التصوير المقطعي PET

يستخدم الفلور-18 في تركيب مواد الاقتفاء المشعة من أجل التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني PET، إذ أنّ عمر النصف لهذا النظير يبلغ حوالي ساعتين، وهي مدّة كافية لإجراء عملية التصوير وتحضيراتها. أشهر مواد الاقتفاء المشعة الفلورية هو مركب فلوروديوكسي غلوكوز، والذي يعطى عبر حقنة وريدية، حيث يمتصّ من أعضاء الجسم وأنسجته المتطلّبة للسكر مثل الدماغ والخلايا في مكان وجود الأورام الخبيثة؛ وبعد الكشف يمكن بعد ذلك استعمال التصوير المقطعي المحوسب من أجل تصوير أكثر دقّة وتفصيلاً.

حمل الأكسجين

يمكن لمركّبات فلوروكربون السائلة أن تحمل كمّيّات كبيرة من الأكسجين أو ثنائي أكسيد الكربون بشكل أكبر من الدم، ولفتت هذه الخاصّية الانتباه إلى إمكانية استخدام نظرية في تنفس السائل. بما أنّ مركّبات فلوروكريون لا تمتزج مع الماء، فينبغي لذلك إضافة مستحلبات لاستخدامها كبديل للدمّ. كمثال على هذه المواد الحاملة للأكسجين مركّب Oxycyte، إلّا أنّ هذه المواد محظورة الاستخدام في الأنشطة الرياضية إذ تعدّ ضمن المنشطات الممنوعة، وقد جرى تحقيق سنة 1998 على أحد الدرّاجين الذي قارب الوفاة بسبب تعاطي مثل هذه المواد غير المشروعة.
من التطبيقات للمواد الفلورية حاملة الأكسجين استخدامها في الحالات الطارئة لمساعدة المصابين بحروق شديدة ولمساعدة الأطفال الخدّج الذين يعانون من مشاكل في التنفّس بسبب عجز الرئتين عن أداء وظيفتها، إلاّ أنّ مثل هذه المواد لم يصل بعد إلى مرحلة التجارب السريرية لأنّ النتائج لم تكن أفضل من وسائل العلاج العادية.

احتياطات الأمان

إنّ الفلور العنصري عالي السمّية بالنسبة للكائنات الحيّة، ويبدأ تأثيره على الإنسان من تراكيز أدنى من تأثير سيانيد الهيدروجين وتقدّر بحدود 50 جزء في المليون (ppm)، وهو قريب من التراكيز المؤثّرة لغاز الكلور السامّ أيضاً. تحدث تهيّجات خطيرة للعينين وللجهاز التنفّسي بالإضافة إلى أضرار في الكبد والكليتين عند تراكيز أعلى من 25 جزء في المليون (ppm)، والتي تعدّ قيمة تركيز الفلور ذات الخطورة الفورية للحياة أو الصحة (IDLH). تتأذّى العينان والأنف بشكل كبير عند تراكيز تصل إلى 100 ppm، أمّا استنشاق غاز الفلور عند تركيز 1000 ppm فسوف يسبب الموت خلال دقائق معدودة، وذلك بالمقارنة مع 270 ppm لسيانيد الهيدروجين.
يؤدّي التماس مع حمض هيدروفلوريك HF إلى حروق كيميائية شديدة، وذلك بشكل أكبر من الأحماض القويّة مثل حمض الكبريتيك على الرغم من ضعفه، حيث يبقى معتدلاً في المحاليل المائية، وبالتالي يخترق الأنسجة بشكل أسرع، سواء عبر الاستنشاق أو الابتلاع أو التماس عبر الجلد، حيث يتفاعل مع المغنسيوم أو الكالسيوم في الدم مسبّباً حدوث نقص كالسيوم الدم ووفاة محتملة بسبب اضطراب النظم القلبي. يؤدّي تشكّل فلوريد الكالسيوم غير المنحل إلى آلام مبرّحة، ويمكن أن تسبّب الحروق الأكبر من 160 سم² سمّيّة خطيرة للأعضاء. بالإضافة إلى ذلك، يستطيع HF أن يشكّل روابط هيدروجينية قويّة، وبالتالي بإمكانه تغيير البنية الرابعية للبروتينات. في حال تعرّض الجلد إلى HF فإنّه يمكن تخفيف الضرر بشطفه بتيّار من الماء لمدة 10-15 دقيقة وبالتخلّص من الملابس الملوّثة. يمكن إضافة غلوكونات الكالسيوم بعد ذلك من أجل توفير أيونات الكالسيوم كي يتاح لها الارتباط مع الفلوريد، وذلك على شكل جل 2.5% أو محاليل معالجة خاصّة. في أسوأ الأحوال قد يتطلّب الأمر بتر العضو المصاب.
تعدّ الفلوريدات المنحلة متوسّطة السمّية، إذ يتراوح المجال بين 32-64 مغ أيون فلوريد لكل كيلوغرام من كتلة الجسم، وهي تمثّل الجرعة القاتلة بالنسبة للبالغين. إنّ مقدار الخُمس من هذه الجرعة القاتلة يمكن أن يسبب العديد من الآثار السلبية على صحة الجسم، كما أنّ التعرّض المزمن لجرعات زائدة يمكن أن يؤدّي إلى حدوث حالة تسمم هيكلي بالفلور، والتي تصيب عدداً كبيراً من الأشخاص في آسيا وأفريقيا. توضع حدود التعرّض للفلوريد بإجراء فحص للبول وذلك لمعرفة قدرة الجسم على التخلّص من أيونات الفلوريد. إنّ أغلب حالات التسمم بالفلوريد المسجلّة تاريخياً كانت بسبب الابتلاع غير المقصود للمبيدات الحشرية الحاوية على فلوريدات غير عضوية. وقد سجّلت بعض الحوادث المتفرقة بسبب ابتلاع معاجين الأسنان الحاوية على الفلوريد، أو بسبب عطل فني في أجهزة فلورة المياه مثلما حدث في ألاسكا، والذي أودى بحياة شخص وأصاب 300 آخرين. تنصح مراكز مكافحة الأمراض واتقائها الأمريكية بمصاحبة الأطفال دون السادسة أثناء تنظيفهم لأسنانهم كي لا يبتلعوا معاجين الأسنان. وقد سجّلت دراسة محلّية في الولايات المتحدة حدوث 87 حالة تسمّم بالفلوريد على مدار سنة كاملة، معظمها دون أعراض، و30% منها كانت مترافقة بآلام في المعدة. وقد بيّنت دراسة شملت كامل الولايات أنّ 80% من الحالات كانت لأطفال دون السادسة، ولم يكن هناك إلا بضعة حالات خطيرة فقط.