فلور
الاستخدامات > التطبيقات الصناعية > مركبات الفلور العضوية

تستهلك الفلوريدات العضوية أكثر من 20% من خامة الفلوريت وأكثر من 40% من حمض هيدروفلوريك حيث يذهب الاستهلاك الأكبر على مواد التثليج، بالإضافة إلى الطلب المتزايد من البوليميرات الفلورية. تعدّ المواد الفعّالة بالسطح الفلورية من المنتجات الثانوية لصناعة الفلور الكيمائية، إلّا أنّها تعطي ما مقداره بليون دولار أمريكي كعائدات سنوية. هناك استخدامات أخرى متفرّقة، إذ يستخدم رباعي فلورو الميثان في التنميش بواسطة البلازما، أمّا بيرفلورو البوتان C4F10 فيستخدم كمادّة في إطفاء الحرائق.
نظراً للخطر المرافق لتفاعلات فلور-هيدروكربون المباشرة فوق -150 °س، فإنّ إنتاج مركّبات فلوروكربون الصناعية يتمّ بشكل غير مباشر عن طريق تفاعلات تبادل هالوجينية، أو باستخدام الفلورة الكهروكيميائية، التي تخضع فيها الهيدروكربونات إلى التحليل الكهربائي في فلوريد الهيدروجين، ومن ثمّ المعالجة عن طريق عملية فاولر بمادّة فلورية صلبة مثل فلوريد الكوبالت الثلاثي.
تدعى مواد التثليج الهالوجينية باسم فريونات، وهي تميّز بحرف R يوضع بعده أرقام تشير إلى عدد ذرّات الفلور والكلور والكربون والهيدروجين الموجودة في البنية. كانت مركبات كلوروفلوروكربون (CFCs) مثل ثلاثي كلورو فلورو الميثان (R-11) وثنائي كلورو ثنائي فلورو الميثان (R-12) و 2،1-ثنائي كلورو رباعي فلورو الإيثان (R-114) مسيطرة على صناعة الفلور الكيميائية للطلب الكبير عليها في صناعة البرّادات وأجهزة التكييف وكمواد ترذيذ، وبلغت هذه الصناعة ذروتها في ثمانينات القرن العشرين، قبل أن تضمحلّ بسبب الحظر العالمي المطبّق بعد اتفاقية مونتريال. كبديل أكثر أماناً يستخدم حالياً مركبات هيدروكلوروفلوروكربون (HCFCs) وهيدروفلوروكربون (HFCs)، والتي يتطلّب اصطناعها استهلاك حوالي 90% من الفلور في الصناعات الكيميائية العضوية. من مركبات HCFCs المهمّة مركب كلورو ثنائي فلورو الميثان (R-22) و 1،1-ثنائي كلورو-1-فلورو الإيثان (R-141b). أما بالنسبة لمركّبات HFC فأشهرها 2،1،1،1-رباعي فلورو الإيثان (R-134a)، بالإضافة إلى 3،3،3،2-رباعي فلورو البروبين (HFO-1234yf) الذي له خواص بيئية جيّدة نسبياً.
أنتج حوالي 180 ألف طن متري من البوليميرات الفلورية بين عامي 2006 و 2007، والتي جلبت عائدات فاقت 3.5 بليون دولار سنوياً. قُدّرت عائدات السوق العالمي بحوالي 6 بليون دولار سنة 2011، ويتوقّع لها أن تنمو بنسبة 6.5% سنوياً حتى سنة 2016.
لا يمكن الحصول على البوليميرات الفلورية إلّا عن طريق بلمرة الجذور الحرة. يمثّل متعدد رباعي فلورو الإيثيلين (PTFE)، أو كما يعرف بالاسم التجاري تيفلون Teflon التابع لشركة دوبونت، ما قيمته حوالي 60–80% وزناً من الإنتاج العالمي للبوليميرات الفلورية. إن أكبر تطبيق للتيفلون هو في العزل الكهربائي، كما يستخدم كمادة تبطين خاملة في الصناعات الكيميائية عندما يتطلّب الأمر مقاومة للتآكل وذلك للمفاعلات أو تمديدات الأنابيب. من التطبيقات الأخرى استخدامه كطبقة مانعة للالتصاق في أواني الطبخ، وكمادّة دافعة للماء في أقمشة غور-تكس Gore-Tex المستخدمة في صناعة الواقيات المطرية ومعدات الوقاية الشخصية، بالإضافة إلى تطبيقات ميكانيكية أخرى. أجريت تحويرات عديدة على هذا البوليمير بحيث أصبح من الممكن الحصول على ميّزات جديدة، فمثلاً استخدمت طبقتين رقيقتين من اثنين من البوليميرات الفلورية محل الزجاج في بعض الخلايا الشمسية.
تستخدم الوحدات الأيونية (أيونومير) المفلورة والثابتة كيميائياً في صناعة أغشية الخلايا الكهركيميائية وأشهرها مادة النافيون Nafion، والتي طوّرت في ستّينات القرن العشرين، واستعملت بادئ الأمر في صناعة خلايا الوقود في المركّبات الفضائية، ومن ثم حلّت محلّ خلايا عملية الكلور القلوي ذات الأساس المبني على الزئبق. تدخل مركّبات الفلور العضوية أيضاً في صناعة المطاط الاصطناعي والبوليميرات المرنة مثل منتجات Viton، والتي هي مزيج من بوليميرات فلورية متشابكة تستخدم في صناعة الحلقات المستديرة.
المواد الفلورية الفعّالة بالسطح هي مواد عضوية فلورية صغيرة ذات فدرة على دفع الماء والبقع، ومن أشهر من سوّقها شركة ثري إم الأمريكية باسم المنتج Scotchgard، والذي حقّق مبيعات فاقت 300 مليون دولار سنة 2000. بالإضافة إلى ذلك، يمكن معالجة سطوح اللدائن بالفلور ممّا يعطيها طاقة سطح أعلى، وخصوصاً بالنسبة اللدائن المدعّمة بألياف والتي يعطيها تماسكاً أكبر، ويقلّل من الاحتكاك؛ كما تزيد فلورة السطوح من الانتقائية في تقنية الأغشية.
إنّ حوالي 30% من الكيماويات الزراعية تحوي على عنصر الفلور في تركيبها، وأغلبها مبيدات للأعشاب وللفطريات، مع وجود قلّة من الهرمونات النباتية. إنّ إقحام مجموعات الفلور العضوية في هذه الكيماويات يؤدّي إلى إطالة مدة المكث الحيوي، كما أنّها تتميّز بقدرتها على اختراق الأغشية وعلى تغيير التعرّف الجزيئي. من الأمثلة الشهيرة عليها مستحضر تريفلورالين المبيد للأعشاب الضارّة، والذي ينتشر استخدامه في الولايات المتّحدة، ولكنّه محظور في عدّة دول أوروبية، إذ يشكّ بأنّه مادّة مسرطنة. يعدّ فلوروأسيتات الصوديوم (1080) مادّة سامّة للثدييات، حيث يعمل على الإخلال باستقلاب الخلايا بدخوله محلّ الأسيتات في دورة حمض الستريك. اصطنع هذا المركب لأوّل مرّة في أواخر القرن التاسع عشر، واستخدم كمبيد حشري في أوائل القرن العشرين، لكنّه ممنوع من الاستخدام في كل من الولايات المتّحدة وأوروبا،. وتعد نيوزيلندا أكبر مستهلك حالي لهذه المادّة، إذ تستخدمه لحماية طيور الكيوي من حيوانات بوسوم كث الذيل الأسترالية.