Fluor - chemisches Zeichen F, Ordnungszahl 9 - ist ein gasförimiges, nichtmetallisches chemisches Element aus der Gruppe der Halogene (7. Hauptgruppe). Fluor ist anisotrop, schwach grün-gelblich, stechend riechend, giftig und stark ätzend.
Übersicht: Allgemeine Daten zum Fluor
Das Fluor-Atom
Identifikations-Merkmal für das F-Atom - und somit für das Element Fluor - ist die Anzahl der Protonen im Atomkern (Kernladungszahl oder Protonenzahl) und - im ungeladenen Zustand - die gleiche Anzahl an Elektronen in der Atomhülle; diese beträgt jeweils 9 und bestimmt die Atomzahl, Atomnummer bzw. die Ordnungszahl des Fluors.
Für Unterschiede bei den Fluor-Atomkernen bei gleichbleibender Kernladungszahl sorgen die Kernbausteine der Neutronen. Diese Atomsorten werden unter dem Begriff Fluor-Isotope bzw. Fluor-Nuklide zusammengefasst (Isotopen-Daten: siehe dort).
Die irdischen Fluor-Vorkommen bestehen aus nur einem Isotop; die relative Atommasse wird mit 18,998403163(6) u angegeben.
Elektronenkonfiguration
| Symbol | OZ | Kurzform | 1s | 2s | 2p |
| F | 9 | [He] 2s2 2p5 | 2 | 2 | 5 |
Ionisierungsenergien
Die folgende Tabelle listet die Bindungsenergien bzw. die Ionisierungsenergien IE des Fluors auf, also die erforderliche Energie in Elektronenvolt (eV), um ein bestimmtes Elektron von einem F-Atom zu trennen.
| 1. IE: | 17,4228 eV | 2. IE: | 34,9708 eV | 3. IE: | 62,7084 eV | 4. IE: | 87,1398 eV | 5. IE: | 114,2428 eV | 6. IE: | 157,1651 eV |
| 7. IE: | 185,186 eV | 8. IE: | 953,9112 eV | 9. IE: | 1103,1176 eV | 10. IE: | eV | 11. IE: | eV | 12. IE: | eV |
Elektronenbindungsenergie
Die nachfolgende Tabelle listet die Elektronenbindungsenergien der einzelnen Fluor-Elektronen in den jeweiligen Orbitalen auf. Die Werte sind in Elektronenvolt (eV) angegeben.
| K | LI | LII | LIII |
| 1s | 2s | 2p1/2 | 2p3/2 |
| 696,7 |
Weitere Daten
50 pm (empirisch, nach Slater)
64 pm (in Einfach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
59 pm (in Zweifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
53 pm (in Dreifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
Spektrallinien des Fluors
Die nachfolgende Abbildung zeigt ein Emissionsspektrum des Fluors mit den charakteristischen Spektrallinien im sichtbaren Wellenlängenbereich zwischen 400 und 700 nm:
Chemie des Fluors
Fluoratome besitzen neun Elektronen und damit eines weniger, als das Edelgas Neon. Gleichzeitig hat es die höchste Elektronegativität. Fluor tritt in seinen Verbindungen ausschließlich in der Oxidationsstufe +I auf. Die hohe Elektronenaffinität des Halogens führt zu einer Bevorzugung der Ionenbindung; wenn es kovalente Bindungen eingeht, dann sind diese polar. Die Reaktivität der Fluors ist so hoch, dass es sich mit Metallen, Nichtmetallen, Metalloiden und sogar den meisten Edelgasen verbindet. Nicht reaktive Substanzen wie Stahlpulver, Glassplitter oder Asbestfasern reagieren schnell mit kaltem Fluorgas. Holz und Wasser verbrennen spontan unter einem Strahl aus Fluorgas.
Die Fluor-Kohlenstoff-Bindung ist die in der organischen Chemie stärkste bekannte chemische Bindung und verleiht den fluororganischen Verbindungen eine hohe Stabilität; diese Substanzen sind in der Natur originär nicht vorhanden und gelangen nur durch menschlichen Einfluss in die Umwelt.
Chemische Daten
4,10 nach Allred-Rochow
4,193 nach Allen
4,1 nach Mulliken
3,92 nach Sanderson
10,0378 eV nach Gosh-Gupta
10,41 eV nach Pearson
Standardpotentiale
Normalpotential des Fluors:
| E0 (V) | Nox | Name Ox. | Ox. | e- | ⇔ | Red. | Name Red. | Nox |
| 2,866 | 0 | Fluor | F2 (g) | + 2 e- | ⇔ | 2 + F- | Fluorid-Anion | - I |
| 3,05 | 0 | Fluor | F2 (g) + 2 H+ (g) | + 2 e- | ⇔ | 2 HF (aq) | Fluorwasserstoff | - I |
Material- und physikalische Eigenschaften des Fluors
Die nachfolgende Übersicht führt einige physikalische Daten sowie Materialeigenschaften des elementaren Fluors auf.
0,824 J g-1 K-1 (spezifisch) (Difluor)
1,505 g cm-3 (flüssig, am Siedepunkt)
Bei Raumtemperatur ist Fluor ein Gas aus zweiatomigen Molekülen, das im reinen Zustand hellgelb bis gelbgrün ist. Das Gas hat einen charakteristischen halogenartigen, scharfen und beißenden Geruch, der noch in Konzentrationen von 20 ppb nachweisbar ist. Fluor kondensiert bei -188 °C zu einer hellgelben Flüssigkeit - einer Übergangstemperatur ähnlich der von Sauerstoff und Stickstoff.
Fluor besitzt zwei feste Formen, α- und β-Fluor. Beta-F kristallisiert bei -220 °C, ist transparent, weich und weist die gleiche kubische Struktur auf, wie fester Sauerstoff - im Gegensatz zu den orthorhombischen Systemen anderer fester Halogene. Eine weitere Abkühlung auf -228 °C induziert einen Phasenübergang in undurchsichtiges und hartes alpha-Fluor, das eine monokline Struktur mit dichten, gewinkelten Molekülschichten aufweist. Der Übergang von β- zu α-Fluor ist exothermer als die Kondensation und kann heftig ausfallen.
Gefahren und Sicherheit
Gefahr
(Allgemeine Hinweise ohne Gewähr auf Richtigkeit und Vollständigkeit)
Elementares Fluor ist ein stark gifitiges und stark ätzendes Gas; es wirkt beim Einatmen tödlich, verursacht schwere Hautverätzungen und Augenschäden und kann als Oxidationsmittel spontan einen Brand verursachen oder verstärken.
Externe Informationsangebote
Aktuelle Berichte
Elementares Fluor in der Natur nachgewiesen
Fluor ist das reaktivste aller chemischen Elemente. Es kommt daher in der Natur nicht elementar vor sondern nur gebunden, beispielweise als Fluorit - so war bislang die Lehrmeinung.
Gruppenelemente - Informationen
Halogenalkane
Vorlesungsskript. Universität Tübingen - Format: PDF
Halogene
Vorlesungsskript: Halogene (Salzbildner), Gruppe17. Universität Marburg - Format: PDF
Halogene
Vorlesungsmaterialien: Chemie der Nichtmetalle. Universität Freibrug
Verbindungsklassen
Element- Halogen-Verbindungen der 2. Periode
Vortragsskript. Universität Bielefeld
FCKW
Fluorierte Chlorkohlenwasserstoffe. Allgemeine Informationen. Universität Bielefeld
Halogenoxide, Sauerstoffhalogenide
Vorlesungsmaterialien: Chemie der Nichtmetalle. Universität Freiburg
Halogenverbindungen im Alltag
Experimentalvortrag. ChidS - Format: PDF
Interhalogenverbindungen
Vorlesungsmaterialien: Chemie der Nichtmetalle. Universität Freiburg
R1234yf
Datenblatt mit den Eigenschaften des Kühlmittels 2,3,3,3-Tetrafluorprop-1-en
Sauerstoffsäuren der Halogene und ihre Salze
Vorlesungsmaterialien: Chemie der Nichtmetalle. Universität Freiburg
Sicherheitsdaten und Produktdaten
Suchformular für kommerzielle fluorhaltige Chemikalien
Übergangsmetall-Halogenide
Vorlesungsmaterialien: Chemie der Nichtmetalle. Universität Freiburg
Chemische Reaktionen
Halogenierung
Halogenalkane; Herstellung von C-Halogen-Bindungen. Universität München - Format: PDF
Synthese, Herstellung, Produktion
Angewandte Fluororganische Chemie
Synthese, Pharmazeutika, Flüssigkristalle - Format: PDF
Gewinnung von Fluor, Brom und Iod
Vorlesungsmaterialien - Format: PDF
Gewinnung von Fluor, Brom und Iod
Vortragsskript. FH Münster - Format: PDF
Analyse und Bestimmung
PFC-Komponenten
Analytik von PFC-Komponenten: Chromatografie, Anreicherung und neue Trenntechniken. ISWA - Format: PDF
Mineralogie
Fluorhaltige Minerale
Informationen zum Fluor und den Fluormineralien. Mineralien Atlas
Halogenide
Halogenhaltige Mineralien. Mineralienatlas
Mineralklasse III - Halogenide
Informationen zu den einzelnen Mineralien. Mineralienatlas
Umweltchemie
FCKW - Das Historische und Politische
Artikel. Flad
Fluorierte Treibhausgase in Produkten und Verfahren
Umfangreicher Bericht: Technische Maßnahmen zum Klimaschutz. Umweltbundesamt
Sicherheitsinformationen
Flusssäure
Betriebsanweisung. Universität Heidelberg - Format: PDF
Flusssäure
Merkblatt und Informationen
Journale, Fachzeitschriften
Journal of Fluorine Chemistry
... deckt die anorganische, organische, metallorganische und physikalische Fluor-Chemie ab und umfasst auch Beiträge zu Biochemie und industrieller Umweltchemie. Vorbereitende und physikalisch-chemische Untersuchungen sowie theoretische, strukturelle und mechanistische Aspekte werden behandelt. Das Journal akzeptiert jedoch keine rein routinemäßigen Arbeiten.. Elsevier - [e]
Dissertationen
alpha-Fluorierung
Asymmetrische Organokatalyse zur alpha-Fluorierung von Aldehyden und Ketonen und zur Synthese von Cyclohexencarbaldehyden via Dominoreaktionen. Dissertation, 2007. RWTH Aachen
Diels-Alder-Reaktionen fluorierter Dienophile und Diene und ihr Einsatz in Synthesen fluorierter Steroidanaloga und Cantharidine
Dissertation, 2002. Universität Münster
Katalytische enantioselektive Fluorierung
Dissertation, 2000. ETH Zürich
Neue Methoden zur Fluorierung von Verbindungen früher Übergangsmetalle
Dissertation, 2001. Universität Göttingen
Ruthenium-Fluorokomplexe und Ruthenium-katalysierte asymmetrische Fluorierungsreaktionen
Dissertation, 2004. ETH Zürich
Selektivitätsbestimmende Faktoren in der katalytischen enantioselektiven Fluorierung
Dissertation, 2003. ETH Zürich
Strukturchemie von Rhenium-, Uran- und Goldfluoriden
Dissertation, 2001. FU Berlin
Strukturen und Konformationseigenschaften einiger fluorierte Verbindungen
Dissertation, 2004. Universität Tübingen
Trifluorpropyl-funktionalisierte Metallocene
Dialkylaminoethyl- und Trifluorpropyl-funktionalisierte Metallocene der Elemente Titan und Zirconium : Synthese, Struktur und Polymerisationseigenschaften. Dissertation, 2005. Universität Bielefeld
Artikel und Berichte
Perfluorierte und polyfluorierte Chemikalien in der Umwelt
Die Meldungen über per- und polyfluorierte Chemikalien (PFC) in der Umwelt reißen nicht ab. Neue Messungen in Kläranlagen, Gewässern, im Trinkwasser, in der Innenraumluft und vor allem im menschlichen Blut halten die Diskussion in Gang
Organisationen, Verbände
Fluorchemie in Deutschland
Homepage der Gruppe der Fluorchemiker in Deutschland
Kategorie: Chemische Elemente
Aktualisiert am 02.02.2020.
Permalink: https://www.internetchemie.info/chemische-elemente/fluor.php
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