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Accueil > Science pour tous > 2019 - Année internationale du tableau périodique des éléments > Archives des éléments présentés

Fluor

Le fluor est l’élément le plus électronégatif existant, c’est-à dire qu’un atome de fluor est le plus attractif de tous les atomes pour un électron. Cet oxydant puissant réagit avec de nombreux éléments du tableau périodique. On le trouve principalement sous forme de fluorure de calcium (ou fluorine ou fluorite) à l’état naturel. Selon les impuretés présentes dans sa structure, la fluorine présente différentes couleurs (bleu, vert, violet…).

Origine : Lorsqu’une étoile massive explose en supernova à la fin de sa vie, elle libère une quantité colossale de neutrinos. Et ce flux de neutrinos est suffisamment énergétique pour provoquer des réactions dites de spallation sur des noyaux d’atomes présents dans le cœur de l’étoile en effondrement, en arrachant des protons ou des neutrons. L’arrachage d’un proton à un noyau de néon par un neutrino donne un noyau de fluor. D’autres mécanismes existent aussi qui mènent à la production finale de fluor mais ils sont beaucoup moins efficaces. Source.

Étymologie  : Du latin fluor (« écoulement »). Proposé par André Marie Ampère, ce nom vient de ce que la fluorine ou fluorite, un minerai fluoré, est utilisé comme fondant depuis l’antiquité.

Historique  : Son nom provient de son utilisation dans l’antiquité sous forme de fluorine en tant que fondant lors de la fusion des métaux et minéraux. Il fut isolé en 1886 par Moissan par électrolyse d’un mélange fluorure de potassium / fluorure d’hydrogène, l’oxydation des fluorures à l’anode formant du difluor F2. Le prix Nobel fut attribué à Moissan en 1906 pour l’isolation du fluor et la mise au point du four à arc électrique.

Le fluor dans la vie courante  : les fluides frigorigènes
Les fluides frigorigènes sont des substances permettant de créer du froid par un cycle de compression-décompression. Ceux utilisés dans les équipements frigorifiques et les pompes à chaleur sont des hydrofluorocarbures (HFC), par exemple CH2F2 ou C2H2F4. Ces composés fluorés sont utilisés car ils satisfont tous les critères nécessaires à un fluide frigorigène : ininflammable, haute capacité thermique, faible viscosité, températures d’ébullition et de solidification modérées, température critique élevée. Ces caractéristiques sont dues à leur grande stabilité chimique du fait de la covalence de leurs liaisons et de leur faible polarité moléculaire. Ils seront interdits en 2030 car ils posent des problèmes environnementaux majeurs (dégradation de la couche d’ozone et effet de serre). Ils pourraient être remplacés par le dioxyde de carbone, un fluide frigorigène respectueux de l’environnement ! En effet, le CO2 n’a pas d’impact sur la couche d’ozone et son impact sur le réchauffement climatique par effet de serre est 1000 à 3000 fois plus faible que celui des HFC.

Schéma de fonctionnement d’une pompe à chaleur - Crédit : site Geothermie-Perspectives de l’ADEME et du BRGM

Le fluor à l’Institut UTINAM  : dépôt d’apatites
L’hydroxyapatite constitue la base de la matrice minérale des os (environ 70% du poids de l’os sec) et des dents (environ 100% de l’émail). Les hydroxyapatites sont des minéraux à base d’ions phosphate, calcium et hydroxyle. Ces ions peuvent être substitués par d’autres ions ce qui induit une grande variété d’apatites. Par exemple si les ions hydroxyl (OH-) sont substitués par des ions fluorure (F-), une fluorapatite est obtenue. Elle est moins sensible aux attaques acides. Les ions fluorure peuvent être présents dans certaines eaux ou ajoutés dans les sels de table ou les dentifrices pour une protection de l’émail des dents contre les caries. Les requins sont les seuls animaux qui ont naturellement de la fluorapatite présente dans l’émail de leurs dents. Les apatites peuvent être déposées sur des prothèses métalliques en tant que biomatériaux afin de faciliter la croissance et l’adhésion de l’os sur la prothèse. Un appareil conçu et réalisé au laboratoire pour suivre in-situ le dépôt de particules a été adapté pour faire croitre des apatites sur un métal (inox, titane…) sous l’effet d’un champ électrique (électrocristallisation). L’influence de la composition de la solution, de l’ajout de protéine et du champ électrique appliqué est étudiée.

Observation au microscope électronique à balayage du revêtement d’hydroxyapatite formé par électro-cristallisation sur un substrat en acier inoxydable.
Crédit : Institut UTINAM