Università degli Studi di Napoli Università degli Studi di Napoli SICSI VIII° Ciclo - A013 Docente Docente: Prof.Andini Chimica degli elementi nell’ambiente

DESTINATARI: studenti di un secondo anno di un ITI ad indirizzo chimico. Prerequisiti : Tavola Periodica degli elementi: conoscere le caratteristiche del sistema periodico e le grandezze ad esso correlate, prevedere le caratteristiche di un elemento in base alla posizione occupata. Formule di composti e nomenclatura Obiettivi: Conoscenza delle caratteristiche chimico-fisiche del fluoro e dei suoi derivati Conoscenza dei principali campi d’applicazione del fluoro e dei suoi composti Sensibilizzazione al problema dell’inquinamento. Nozioni fondamentali della chimica generale.

Nella sua forma pura è altamente pericoloso, causa gravi ustioni se a contatto con la pelle. GENERALITÀ È un gas alogeno di colore giallognolo, velenoso. E’ l'elemento chimicamente più reattivo e con la maggior elettronegatività Il fluoro ha dimensioni molto piccole (Ra = 0,57Å) Il fluoro appartiene al gruppo VII della tavola periodica (gruppo degli alogeni). La sua configurazione elettronica è: 1s 2 2s 2 2p 5 È stato isolato nel 1886 dal chimico francese Henri Moissan.

In che forma è presente in natura? Esso si trova comunemente come ione fluoruro F -. Si trova diffusamente nei minerali: fluorite (CaF 2 ) fluoroapatite ( Ca 5 (PO 4 ) 3 F ) criolite (Na 3 AlF 6 )

Sotto forma di fluoruro (F ¯ ): nelle acque negli organismi vegetali (cereali, frutta, spinaci) nello scheletro e nei denti degli animali Il fluoro nell’ambiente… Sotto forma di acido fluoridrico (HF): Le emanazioni vulcaniche immettono nell’atmosfera sensibili quantità di HF che vengono ricondotte sulla terra dai fenomeni meteorici.

Il fluoro (dal latino fluere, flusso o fluire), in forma di fluorite, venne usato nel 1529 come sostanza che favorisce la fusione di metalli o minerali. Nel 1670 si scoprì che il vetro veniva inciso se esposto alla fluorite trattata con acido. Molti altri ricercatori tra cui Gay-Lussac, Antoine Lavoisier, condussero esperimenti con l'acido fluoridrico (alcuni dei quali finirono in tragedia) Questo elemento non fu isolato fino a molti anni più tardi, a causa del fatto che quando viene separato da un composto attacca immediatamente i materiali restanti. Il fluoro venne finalmente isolato nel 1886 da Henri Moissan dopo almeno 74 anni di continui sforzi. Il gas nervino costituì il primo impiego di composti chimici per scopi militari. Come molti gas velenosi, conteneva notevoli quantità di fluoro che ha un effetto bloccante sull'attività enzimatica e sul sistema nervoso centrale, generando danni a livello cerebrale (riduzioni del quoziente d'intelligenza e ritardi mentali), depressione polmonare e cardiaca (fino alla morte, se assunto in dosi eccessive,come risulta in letteratura da assunzioni di pastiglie anticarie). Attualmente il fluoro è impiegato nei gas lacrimogeni.

REATTIVITÀ Il fluoro puro è un potente agente ossidante È il più reattivo ed elettronegativo di tutti gli elementi (ha solo il numero di ossidazione -1), e forma composti con la maggior parte degli elementi, inclusi i gas nobili xeno e radon. Anche in condizioni di buio e bassa temperatura il fluoro reagisce esplosivamente con l'idrogeno. In un getto di gas di fluoro, vetro, metalli, acqua ed altre sostanze bruciano con una fiamma brillante. Il fluoro si trova sempre legato ad altri elementi, specialmente silicati, per questo non può essere nè preparato nè conservato in recipienti di vetro.

PRECAUZIONI… frasi R: R frasi S: S 1/ /37/39-45 Il fluoro e l‘acido fluoridrico devono essere maneggiati con grande attenzione e qualsiasi contatto con la pelle e gli occhi deve essere evitato. Sia il fluoro che lo ione fluoruro sono altamente tossici. Il fluoro in forma libera ha un caratteristico odore pungente che è riconoscibile anche in concentrazioni molto basse. È raccomandabile che l'esposizione massima giornaliera sia la minima possibile!!!! Procedure di sicurezza permettono il trasporto di fluoro liquido in tonnellate.

Rientra in una vasta serie di medicinali: moltiplica l'efficacia terapeutica e la metabolizzazione delle sostanze medicinali, amplificandone però anche gli effetti collaterali. Principale ingrediente degli psicofarmaci. Insieme agli altri alogeni è diffuso nelle sostanze anestetiche. Alcuni fluoruri, come ad es, NaF, e sali dell’anione [SiF6]2- sono usati come insetticidi. Il fluoro è un costituente essenziale delle ossa e dei denti. La sua mancanza comporta carie dentarie e problemi alle gengive, per questo a basse concentrazioni i fluoruri sono un costituenti essenzialì di dentifrici e collutori.

Dentifrici e colluttori contengono fluoro (come fluoruro di sodio NaF) perchè aiuta a proteggere lo smalto e a prevenire la formazione della carie NaF = 331,5 mg/100 g

All’estero (sia negli USA, che in alcuni stati europei) già da molti anni il fluoro viene aggiunto nelle acque potabili per la riduzione delle carie dentarie. Esistono tuttavia dei rischi dovuti a un eccesso di fluoro, che provoca danni ai denti (concentrazioni maggiori di 2 mg/giorno producono chiazzature gialle ai denti) e la così detta fluorosi scheletrica, (ossa più dense e compatte, ma nel contempo più fragili e meno elastiche nella riparazione di fratture), e danni a vari organi. "tutto è veleno, niente è veleno, conta solo la dose"

Catena costituita da migliaia di atomi di carbonio ciascuno sostituito da due atomi di fluoro. Un altro composto del fluoro largamente impiegato è il TEFLON (politetrafluoroetilene PTFE) E’ un polimero vinilico perché si ottiene per “polimerizzazione” del tetrafluoroetilene monomero (anche noto come tetrafluoruro di vinile).

Poichè ad esso non si attaccano altre sostanze, il PTFE permette di friggere senza grasso e burro. Vuol dire meno grasso e colesterolo per un cuore più sano Le padelle antiaderenti sono fatte di teflon !!! Come agisce?

Applicazioni del teflon Nell’industria elettrica viene utilizzato come isolante (nastro) Nell’industria chimica viene usato per guarnizioni resistenti ad agenti corrosivi, ad es H 2 SO 4 conc. Sotto forma di fibre viene utilizzato nei tessuti per l’abbigliamento, per il campeggio e nell’arredamento; i tessuti di teflon risultano essere impermeabili, resistenti all’usura e alle macchie. Molto usato in applicazioni per la medicina. Poichè il sangue umano raramente lo rigetta, può essere usato per creare protesi

Usati come: propellenti negli spray refrigeranti nei frigoriferi agenti schiumogeni negli imballaggi prodotti chimici per estinguere incendi detergenti nell’industria elettronica I CFC (clorofluorocarburi) composti del fluoro complessi, sono inodore, non tossici, non infiammabili, con alta stabilità chimica e relativamente economici.

Nel 1974 alcuni scienziati scoprirono, che questi composti, raggiunta la stratosfera, erano i responsabili della distruzione dello strato di ozono che circonda la terra e la protegge dalle radiazioni UV. I CFC una volta nell’ozonosfera si decompongono grazie alle radiazioni UV liberando atomi di cloro che reagiscono con le molecole di O 3 e le trasformano in O 2. Danni causati dai CFC…

Le due principali alternative ai CFC sono gli idroclorofluorocarburi (HCFC) e gli idrofluorocarburi (HFC). Entrambi contengono idrogeno e questo significa che reagiscono, quasi del tutto, con la troposfera prima di riuscire a raggiungere la stratosfera, risultano così meno dannosi dei CFC. ALTERNATIVE AI CFC CFC, HCFC e HFC assorbono tutti la radiazione IR riflessa dalla superficie della terra. Questo significa che essi contribuiscono al riscaldamento globale (effetto serra). L’impatto di HCFC e HFC è però minore rispetto ai CFC perché non permangono nell’atmosfera così a lungo come i CFC. PROBLEMA!!