Sciences · Éléments chimiques
Fluor
Le fluor (F, numéro atomique 9) est un gaz jaune pâle, l’élément le plus électronégatif et le plus réactif du tableau périodique. Ses composés, les fluorures, protègent les dents et entrent dans le Téflon.
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Le fluor est le premier des halogènes, la colonne 17 du tableau périodique. À l’état pur, c’est un gaz si agressif qu’il attaque le verre, la plupart des métaux et enflamme l’eau. Sous forme d’ions fluorure, il est pourtant présent dans les dentifrices, l’eau potable et de nombreux médicaments.
Fiche d’identité
| Caractéristique | Valeur |
|---|---|
| Symbole | F |
| Numéro atomique | 9 |
| Masse atomique | 18,998 u |
| Famille | Halogène (groupe 17, période 2) |
| État à 20 °C | Gaz (difluor F₂) |
| Fusion | −219,7 °C |
| Ébullition | −188,1 °C |
| Découverte | isolé le 26 juin 1886 par Henri Moissan |
| Abondance | environ 0,05 % de la croûte terrestre (13ᵉ élément) |
Propriétés
Le fluor possède sept électrons externes et capte avidement un huitième pour former l’ion fluorure F⁻ (voir ions). Avec une électronégativité de 3,98 sur l’échelle de Pauling, il est l’élément qui attire le plus les électrons. Il réagit avec presque tous les éléments, y compris certains gaz nobles comme le xénon, souvent de façon explosive.
À l’inverse, la liaison carbone-fluor est l’une des plus solides de la chimie organique. Les composés fluorocarbonés sont donc extrêmement stables : c’est ce qui rend le Téflon inerte… et certains polluants fluorés quasi indestructibles.
Isotopes
Le fluor naturel est composé d’un seul isotope stable, le fluor 19. Le fluor 18, radioactif, d’une période d’environ 110 minutes, est produit en cyclotron. Intégré à une molécule de glucose (le FDG), il est le traceur le plus utilisé en tomographie par émission de positons (TEP) pour repérer les tumeurs, qui consomment beaucoup de sucre.
Où le trouve-t-on ?
Trop réactif pour exister libre, le fluor se trouve dans des minéraux :
- la fluorine (ou fluorite), CaF₂, aux cristaux violets, verts ou jaunes ;
- la cryolite, utilisée historiquement dans la production d’aluminium ;
- les apatites, minéraux phosphatés qui forment aussi l’émail des dents.
L’eau de mer et de nombreuses eaux souterraines contiennent des fluorures dissous.
Production
La Chine est de loin le premier producteur de fluorine, devant le Mexique. La fluorine réagit avec l’acide sulfurique pour donner l’acide fluorhydrique (HF), point de départ de la quasi-totalité de la chimie du fluor. Le difluor est obtenu par électrolyse d’un mélange d’acide fluorhydrique et de fluorure de potassium, selon un principe proche de celui de Moissan.
Usages
| Domaine | Composés |
|---|---|
| Santé bucco-dentaire | fluorure de sodium, monofluorophosphate dans les dentifrices |
| Matériaux | PTFE (Téflon) des poêles antiadhésives, membranes, isolants |
| Froid | gaz réfrigérants (CFC autrefois, HFC puis HFO aujourd’hui) |
| Nucléaire | hexafluorure d’uranium UF₆ pour l’enrichissement de l’uranium |
| Métallurgie | fondant en sidérurgie, cryolite et fluorure d’aluminium pour l’électrolyse de l’aluminium |
| Pharmacie | environ un médicament récent sur cinq contient du fluor |
| Gravure | attaque du verre et du silicium par l’acide fluorhydrique |
Rôle biologique et toxicité
Les fluorures renforcent l'émail des dents : ils remplacent une partie des ions hydroxyde de l’hydroxyapatite par du fluor et forment une fluorapatite plus résistante aux acides produits par les bactéries. C’est le principe de la prévention des caries (voir dents).
L’excès est néfaste : une exposition prolongée chez l’enfant provoque une fluorose dentaire (taches blanches ou brunes sur l’émail) ; à plus forte dose, une fluorose osseuse. Les dentifrices pour enfants sont donc moins dosés, et les apports doivent rester encadrés par un dentiste ou un médecin.
Le difluor et l’acide fluorhydrique sont extrêmement dangereux. L’acide fluorhydrique traverse la peau et capte le calcium des tissus : une brûlure apparemment bénigne peut entraîner des troubles cardiaques. Toute exposition impose d’appeler le 15 ou le 112.
Les CFC détruisent la couche d’ozone et ont été interdits par le protocole de Montréal (1987). Les composés perfluorés (PFAS), « polluants éternels », s’accumulent dans l’environnement et l’organisme.
Histoire du nom
La fluorine était employée comme fondant en métallurgie : elle abaisse la température de fusion des minerais. Son nom vient du latin fluere, « couler ». L’élément qu’elle contenait fut pressenti dès le début du XIXᵉ siècle, notamment par André-Marie Ampère, mais tous ceux qui tentèrent de l’isoler échouèrent, et plusieurs chimistes furent gravement intoxiqués. Le 26 juin 1886, le Français Henri Moissan l’obtient enfin par électrolyse à basse température, dans un appareil en platine. Il reçoit le prix Nobel de chimie en 1906.
Questions fréquentes
Le fluor des dentifrices est-il dangereux ?
Aux doses prévues, non : il réduit nettement le risque de caries. Les enfants doivent utiliser un dentifrice adapté à leur âge et ne pas l’avaler ; en cas d’ingestion importante, contacter un centre antipoison.
Quelle est la différence entre fluor et fluorure ?
Le fluor désigne l’élément, ou le gaz F₂ très toxique. Les fluorures sont des composés contenant l’ion F⁻, stables et utilisés en santé dentaire.
Pourquoi le Téflon n’attache-t-il pas ?
Ses chaînes carbonées sont entièrement recouvertes d’atomes de fluor, qui ne forment presque aucune interaction avec les autres molécules.