ฟลูออรีน

ฟลูออไรด์ () (จากภาษาละติน "Fluere" แปลว่า "ไหล") เป็นธาตุเคมีที่เป็นพิษและทำปฏิกิริยาได้มากที่สุด มีสัญลักษณ์ F และเลขอะตอม 9 เป็นธาตุแฮโลเจนที่เป็นเบาที่สุดและมีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากที่สุด มันปรากฎอยู่ในรูปของแก๊สสีเหลืองที่ภาวะอุณหภูมิและความดันมาตรฐาน ธาตุนี้ทำปฏิกิริยาได้เกือบทุกธาตุรวมทั้งแก๊สมีตระกูลบางตัว มีสมบัติเป็นอโลหะมากที่สุด (ถ้าไม่รวมแก๊สมีตระกูล)

นิวเคลียสของฟลูออรีนประกอบด้วย 9 โปรตอน 9 นิวตรอน แต่ไอโซโทปที่เสถียรของฟลูออรีนนั้น คือ ฟลูออรีน-19 มีโปรตอน 10 โปรตอน ส่วนไอโซโทปของฟลูออรีนที่สังเคราะห์ขึ้นมี 17 ไอโซโทปมีมวลอะตอมตั้งแต่ 14-31 (ยกเว้น 19) ในบรรดาไอโซโทปเหล่านี้ ไอโซโทปที่เสถียรที่สุด คือ ฟลูออรีน-18 ด้วยครึ่งชีวิต 109.77 นาที ไอโซโทปที่มวลเบาส่วนใหญ่จะสลายตัวด้วยวิธีการจับยึดอิเล็กตรอน ฟลูออรีน-17 และฟลูออรีน-18 สลายตัวด้วยการแบ่งแยกโพซิตรอน ส่วนไอโซโทปที่หนักกว่าฟลูออรีน-19 จะสลายด้วยวิธีการสลายให้อนุภาคบีตา
อะตอมฟลูออรีนในธรรมชาติมี 9 อิเล็กตรอน มีอิเล็กตรอนน้อยกว่านีออนอยู่ 1 อิเล็กตรอน ดังในการจัดเรียงอิเล็กตรอนของฟลูออรีน [He] 2s 2p อะตอมของฟลูออรีนมีรัศมีโควาเลนซ์แค่ 64 พิโกเมตร ซึ่งมีขนาดใกล้เคียงกับอะตอมออกซิเจนและอะตอมนีออน

พลังงานไอออไนเซชั่นของฟลูออรีนสูงเป็นอันดับ 2 ในคาบเดียวกัน คือมีพลังงานไอออไนเซชั่นลำดับที่ 1 1,681 กิโลจูล/โมล ซึ่งรองจากนีออนที่มีพลังไอออไนเซชั่นลำดับที่ 1 2,080 กิโลจูล/โมล แต่ในหมู่เดียวกันแล้วฟลูออรีนมีพลังงานไอออเนเซชั่นมากที่สุด ทำให้อิเล็กตรอนยากที่จะหลุดออกจากอะตอมฟลูออรีนแต่จะได้รับอิเล็กตรอนเข้ามาง่าย แต่ค่าสัมพรรคภาพอิเล็กตรอน (Electron Affinity)ของฟลูออรีนควรจะมากที่สุดในหมู่เดียวกันจากล่างขึ้นบนแต่กลับเป็นอันดับ 2 ซึ่งรองจากคลอรีนที่มีค่าสัมพรรคภาพอิเล็กตรอนอยู่ 352.4 แต่ฟลูออรีนมีค่านี้อยู่ 331.4 ส่วนค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีหรือสภาพไฟฟ้าลบของธาตุของฟลูออรีนมีมากที่สุดในบรรดาธาตุใดๆคือมีค่าเท่ากับ 4.0

โมเลกุลของฟลูออรีนส่วนใหญ่จะเป็นรูปของ F หรือไดฟลูออไรด์ พลังงานระหว่างพันธะของ F มีค่าน้อยกว่าพลังงานระหว่างพันธะของ Cl และ Br ถ้าฟลูออรีนไม่ได้อยู่เป็นคู่จะมีเป็นแม่เหล็กไดอะแมกเนติกแต่ถ้าอยู่กันเป็นคู่แล้วจะมีแม่เหล็กเป็นพาราแมกเนติก ซึ่งคล้ายกับออกซิเจนและไนโตรเจน

ฟลูออรีนมีสถานะเป็นแก๊สที่อุณหภูมิห้อง เป็นแก๊สที่มีสีเหลืองอ่อนฟลูออรีนบริสุทธิ์มีสีเหลืองอ่อนมาก ฟลูออรีนจะควบแน่นเป็นฟลูออรีนเหลวที่อุณหภูมิ -188 องศาเซลเซียส (-307 องศาฟาเรนไฮต์) ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่ใกล้เคียงกับอุณหภูมิที่ออกซิเจนและไนโตรเจนควบแน่นเป็นของเหลว

ฟลูออรีนจะเป็นของแข็งได้ที่อุณหภูมิ -220 องศาเซลเซียส (-363 องศาฟาเรนไฮต์) ซึ่งอะตอมฟลูออรีนในฟลูออรีนแข็งนี้จะจัดเรียงเป็นรูปลูกบาศก์ หรือที่เรียกว่าบีตา-ฟลูออรีน ในสถานะนี้ฟลูออรีนจะมีลักษณะเป็นของแข็งโปร่งใสและนุ่ม ในอุณหภูมิ -228 องศาเซลเซียส (-378 องศาฟาเรนไฮต์) ฟลูออรีนจะสามารถเปลี่ยนสถานะจากของแข็งไปเป็นของแข็งโดยที่โครงสร้างคริสตัลจะเปลี่ยนไปเท่านั้นคือเป็นมอโนคลินิกหรือที่เรียกว่าแอลฟา-ฟลูออรีน ซึ่งจะมีสีทึบและยากที่จะปิดตัว พลังงานที่เปลี่ยนโครงสร้างคริสตัลนี้มากกว่าพลังงานที่ใช้เปลี่ยนสถานะที่จุดหลอมเหลวและสามารถจะรุนแรงขึ้นไปอีก ในปกติ ฟลูออรีนแข็งค้อนข้างที่จะคล้ายกับออกซิเจนแข็งมากกว่าธาตุในหมู่แฮโลเจนที่อยู่ในสถานะของแข็ง
ฟลูออรีนเมื่อเกิดปฏิกิริยาแล้วบ่อยครั้งที่จะเกิดอย่างฉับพลันหรือเกิดระเบิดขึ้น สารหลายอย่างที่ถือว่าโดยทั่วไปว่าเป็นปฏิกิริยาทางเคมีเช่นผงเหล็ก เศษแก้วและใยหิน เส้นใยนี้เกิดปฏิกิริยากับฟลูออรีนเย็นได้ง่าย น้ำและไม้สามารถถูกเผาไฟได้โดยนำไปใกล้กับฟลูออรีนโดยที่ไม่ต้องมีจุดประกายไฟเลย
ฟลูออรีนได้ถูกนำไปใช้ในการเกิดสารประกอบของแก๊สมีตระกูลโดยที่ฟลูออรีนทำปฏิกิริยากับแพลตทินัม แพลเลเดียม หรือเหล็กเกิดเป็น PtF PdF FeF แล้วนำไปใช้เป็นตัวออกซิไดส์ที่สามารถดึงอิเล็กตรอนของแก๊สมีตระกูลแล้วให้ความร้อน ดังสมการ

Xe + PtF(g) → [Xe][(PtF)]
เอกภพมีฟลูออรีนเป็นส่วนประกอบที่ 40 ส่วนในพันล้านส่วน ฟลูออรีนเป็นที่คาดกันว่าจะเป็นธาตุที่พบมากที่สุดเป็นอันดับที่ 24 ในเอกภพ มันเป็นธาตุเบาที่หายาก (ธาตุที่เบากว่ามีแนวโน้มที่จะพบมาก) ธาตุทั้งหมดตั้งแต่ ธาตุที่ 6-14 ยกเว้นธาตุที่ 11 มีในเอกภพมากกว่าฟลูออรีน 100-1,000 เท่า ในลำดับการทำปฏิกิริยาฟิวชันบนดาวฤกษ์จะผลิต ออกซิเจน คาร์บอน นีออน และอื่นๆ โดยที่ไม่มีฟลูออรีนผลิตออกมา ถึงจะผลิตได้แต่มันจะถูกทำลายอย่างรวดเร็วโดยปฏิกิริยาฟิวชันอื่นๆ
ฟลูออรีนเป็นธาตุลำดับที่ 13 ตามธาตุที่พบมากในเปลือกโลก ในเปลือกโลกประกอบไปด้วยฟลูออรีน 600-700 ส่วนในล้านส่วน โดยมวล ส่วนใหญ่แล้วเราพบฟลูออรีนในรูปของสารประกอบ ซึ่งเป็นแร่ แร่ที่สำคัญที่มีฟลูออรีน ได้แก่
นอกจากนี้ยังมีแร่อื่นๆอีกเช่น พลอย บุษราคัม อยู่ในรูปของฟลูออไรด์ ฟลูออไรด์นั้นพบในน้ำทะเลซึ่งต่างจากแฮไลด์อื่นๆ เพราะโลหะแอลคาไลน์เอิร์ทจะตกตะกอนเมื่อนำมันออกจากน้ำ ฟลูออรีนนั้นยังถูกพบในขณะที่ภูเขาไฟระเบิดและจากน้ำพุร้อนใต้ดิน จุดกำเนิดของฟลูออรีนที่ดีที่สุดนี้นยังไม่แน่ชัด

ฟลูออรีนส่วนใหญ่มีเลขออกซิเดชั่น -1 เพราะฟลูออรีนขาดอิเล็กตรอนอีก 1 ก็จะเกิดความเสถียร ดั้งนั้นฟลูออรีนจึงเกิดสารประกอบกับโลหะแอลคาไลและธาตุที่มีเลขออกซิเดชั่น +1 ได้ง่าย

ฟลูออรีนเกิดปฎิกิรยากับไอโดรเจนเกิดเป็นสารประกอบที่เราเรียกมันว่า ไฮโดรเจนฟลูออไรด์ (HF) หรือที่มันละลายน้ำแล้วจะเป็นกรดไฮโดรฟลูออริก (HF) จุดเดือดของไฮโดรเจนฟลูออไรด์สูงกว่าไฮโดรเจนแฮไลด์อื่นๆ เช่นเดียวกับไดไฮโดรเจนออกไซด์ ที่มีจุดเดือดสูงกว่าไดไฮโดรเจนซัลไฟด์ ไดไฮโดรเจนซีลีไนด์ ไดไฮโดรเจนเทลลูไรด์

ในสารละลายน้ำ ไฮโดรเจนฟลูออไรด์เป็นกรดอ่อน ในขณะที่ไฮโดรแฮลิกอื่นๆเป็นกรดแก่ กรดไฮโดรฟลูออริกนำไปใช้เป็นงานศิลปะที่ทำโดยกระจกเพื่อใช้ให้มันกัดกระจก
สารประกอบแรกที่เกิดสารประกอบฟลูออรีนกับแก๊สมีตระกูลคือ ซีนอนเททระฟลูออไรด์ ต่อมาก็สามารถสร้างสารประกอบที่มีฟลูออรีน 2 อะตอมได้คือ เรดอนไดฟลูออไรด์แล้วคาดว่าจะเกิดกับซีนอนและคริปทอนได้ ส่วนสารประกอบที่เกิดขึ้นกับแก๊สมีตระกูลที่เบากว่าจะสลายตัวไปอย่างรวดเร็ว และจะเกิดขึ้นในสภาพที่มีความดันสูง อุณหภูมิต่ำ เช่นอาร์กอนเฮกซะฟลูออโรไฮเดรต (ArHF) และฮีเลียมเฮกซะฟลูออโรไฮเดรต (HeHF) ส่วนนีออนนั้นยังไม่พบสารประกอบกับฟลูออรีน
ฟลูออรีนนั้นมีความอันตรายสูงมากถ้ามันบริสุทธิ์ มันจะทำให้เกิดรอยไหม้เหมือนโดนผิวหนัง เมื่อมีปริมาณ 25 ส่วนในล้านส่วนมันจะสามารถทำร้ายดวงตา ทางเดินหายใจ ปอดรวมถึงตับและไตด้วย ถ้ามีปริมาณ 100 ส่วนในล้านส่วนจะทำให้ตาและจมูกของมนุษย์ได้รับความเสียหายอย่างหนัก