Het gemiddelde fluorgehalte in zeewater ligt bij ongeveer 1-1,5 ppm, terwijl rivierwater over het algemeen slechts 0,1 ppm bevat. Bronwater kan, afhankelijk van het gesteente waar het doorheen is gestroomd, circa 0,1-40 ppm fluor bevatten. In opgeloste toestand is het element vooral als F- maar ook als HF, HF- en in zeewater in vorm van MgF+ te vinden.
Fluor is het meest reactieve van alle elementen. Met water reageert het tot vloeizuur en zuurstof of ozon. De reactievergelijkingen zijn dan als volgt:
2F2(g) + 2H2O(l) -> O2(g) + 4HF(aq)
3F2(g) + 3H2O(l) -> O3(g) + 6HF(aq)
Ook fluorverbindingen kunnen, deels heftig, met water reageren. Voorbeelden hiervoor zijn volgende reacties:
BrF5 + 3H2O -> HBrO3 + 5HF
IF5 + 3H2O -> HIO3 + 5HF
Fluor is niet in water oplosbaar, maar het reageert ermee.
Oplosbaarheid en waardoor deze beïnvloed kan worden Fluor is in verschillende mineralen aanwezig waaruit het bij verweringsprocessen vrij en in water terecht kan komen. De belangrijksten zijn apatiet, mica, fluoriet en cryoliet. In elementaire vorm komt het element door zijn reactiviteit in de natuur niet voor.
In een aantal landen wordt het drinkwater bewust met fluoride verrijkt om de kans op cariës te verminderen. Dit is echter wel omstreden en de toegelaten concentraties zijn sterk beperkt, omdat een te grote fluorinname schadelijk kan zijn. Een toevoeging aan tandpasta is gebruikelijk om het tandglazuur te versterken.
Ook uit verschillende industrieën komt fluor, meestal in vorm van verbindingen, vrij. Zo worden fluorverbindingen in de glasindustrie, bij de productie van staal, aluminium, cement, keramiek en baksteen, maar ook in gieterijen gebruikt. Zij kunnen op deze weg in industrieel afvalwater terechtkomen. Vaak wordt het element ook in vorm van stof en gassen, bijvoorbeeld door op steenkool draaiende krachtcentrales, geëmitteerd. Andere fluorverbindingen worden als koelmiddel, smeerstoffen, speciale reinigingsmiddelen en zelfs als bloedvervangende vloeistof toegepast, omdat zij veel zuurstof kunnen oplossen. Ook teflon is een fluorhoudende verbinding. Het wordt voor kabelisolaties, slangen en pijpen, maar ook bedaking en keukengerei gebruikt.
Fluorbevattend slib moet op goed beveiligde stortplaatsen gestort worden. Het risico van verspreiding in het milieu is anders te groot. Bovendien kunnen insecticiden fluorverbindingen bevatten.
Het isotoop 18F wordt voor medische diagnosen gebruikt.
Fluor is een essentieel element voor vele, maar niet alle organismen. Fluoriden kunnen aan de andere kant echter ook sterke milieugiften zijn.
Normale luchtdroge grond bevat ongeveer 10-1000 ppm van dit element, waarvan het grootste gedeelte aan silicaat- en fosfaatmineralen gebonden en daarom onoplosbaar in water is. Het oplosbare en dus voor planten beschikbare aandeel maakt slechts circa 0,3-0,5 ppm uit. Door fluoridenemissies kunnen deze waardes echter snel stijgen, namelijk om ongeveer 100 ppm. Lage pH-waardes verhogen de oplosbaarheid en maken op deze manier meer fluoride voor planten beschikbaar. Ook kunnen deze fluorwaterstof via hun bladeren absorberen. Het fluorgehalte in planten ligt bij rond de 2-20 ppm (drogestofgehalte). Het element is voor hen waarschijnlijk niet essentieel.
In hoge concentraties kan fluor zelfs zware beschadigingen aan planten veroorzaken. Als tolereerbaar fluorgehalte van de grond gelden tot 200 ppm. Wordt deze waarde overschreven, zo kunnen groeistoornissen, verkleuringen van de bladeren en ten slotte necrose ontstaan. Op deze manier kan het tot schade aan planten op bos- en landbouwgrond door fluoremissies komen. De gevoeligheid van planten tegenover fluor of fluoride verschilt echter wel per soort. Bovendien kunnen planten concentraties van 5-10 mg/L vaak zonder grotere schade overleven, als de belasting niet continue maar met pauzes is. Fluoride en ook vloeizuur wordt door de plant passief opgenomen. Een accumulatie vindt vooral in de celwanden plaats. De stoffen werken giftig, omdat zij een aantal enzymen afremmen. Ook de fotosyntheseactiviteit kan hierdoor beperkt worden. In sterk gecontamineerde grond heeft men tot 3500 ppm fluor gevonden.
Wat betreft de werking van fluor en fluorverbindingen op warmbloedige organismen is het element voor veel organismen essentieel, maar kan het ook heel snel giftig worden. Een groot aantal verbindingen is daarom al verboden. De verhoogde opname van fluoriden kan tot fluorose leiden, waarbij het skelet sterk vervormd kan worden. Omdat fluor een affiniteit tot calcium heeft, kan het het beenvormingsproces tegenwerken. Dit werd ook bij vee geconstateerd dat op grasland met een hoge fluorconcentratie veroorzaakt door vulkanisch stof graasde. Bij koeien werd een verminderde melkproductie bij te grote fluorinname geobserveerd. Bovendien daalde het aantal lipiden in de melk onder deze omstandigheden.
Fluor en zijn verbindingen zijn voor bijna alle insectensoorten toxisch. Op deze manier werken een aantal insecticiden die dus niet voor bepaalde soorten gebruikt kunnen worden, maar alle insecten vergiftigen.
Fluorverbindingen gelden over het algemeen als waterbedreigende stoffen. Bijvoorbeeld vloeizuur is een zwak watergevaarlijke stof die bovendien al in heel lage concentraties een verminderde plantengroei kan veroorzaken.
Niet te onderschatten zijn ook de gevolgen van CFK’s (chloorfluorkoolstofverbindingen) voor het milieu. Deze betreffen echter niet het water, maar vooral de beschadiging van de ozonlaag, welke leidt tot een sterkere inval van UV-straling. Deze stoffen werden vaak door andere halogeenalkanen vervangen die wederom een grote bijdrage leveren aan het broeikaseffect.
Van fluor bestaan een stabiel en zes instabiele isotopen. Bijvoorbeeld 18F heeft een middelsterke radiotoxiciteit.
Fluor is een voor de mens essentieel element. Het ondersteunt de beenvorming en versterkt de tanden. Dit geldt echter alleen voor geringe hoeveelheden van het element. In een aantal landen wordt fluoride aan drinkwater toegevoegd om cariës te voorkomen. Omdat te grote hoeveelheden snel veranderingen van botten, tanden, nieren en de huid veroorzaken, wordt deze methode vaak bekritiseerd.
De mens neemt via de voeding dagelijks ongeveer 0,2-3 mg fluor op. Het fluorgehalte in het lichaam ligt bij circa 27 ppm, terwijl de botten zelfs tot 0,2-1,2% van dit element gemaakt zijn. De stabiliserende werking op botten en tanden wordt veroorzaakt door de omzetting van calciumfosfaat in de sterkere fluorapatiet. Een fluortekort leidt tot verstoringen van de stofwisseling, terwijl te veel fluor de zogenoemde fluorose veroorzaakt. Deze is vooral voor een verandering van de tanden en zelfs een vervorming van het skelet verantwoordelijk. In regio’s met een relatief laag fluoridengehalte in de grond, in het voedsel en in het drinkwater is een verhoogde kans op chromosomenveranderingen en trisomie opvallend.
Een vergiftiging treedt vanaf een hoeveelheid van ongeveer 0,25 g fluoride op. Een inname van 5 g kan dodelijk zijn. De giftigheid berust op de blokkering van de enzymactiviteit. Slechts een klein aantal enzymen worden door fluor zelfs gestimuleerd. Als tegengif bij fluoridevergiftiging geldt calciumthiosulfaat.
Ook elementair fluorgas is hoogtoxisch. Bij inhalatie veroorzaakt het irritaties van de ademhalingsorganen en longoedemen. Verschillende fluorverbindingen kunnen zich in de huid invreten. Zo heeft bijvoorbeeld fluorwaterstof een irriterende werking op huid, ogen en luchtwegen.
Aan de andere kant kunnen fluorverbindingen gebruikt worden om infectieziekten te genezen en osteoporose te voorkomen.
Fluorverbindingen kan men voor een deel met kalk laten neerslaan. Omdat voor de coagulatie echter wel materiaal nodig is, zijn ionenwisselaars vaak de betere oplossing. Bovendien is een waterbehandeling door adsorptie, destillatie of omgekeerde osmose mogelijk. Zowel de drinkwaternormen van de WHO, als van de EU geven een maximaal fluoridegehalte van 1,5 mg/L voor. In Nederland wordt de strengere waarde van 1,1 mg/L gehandhaafd. Literatuurverwijzingen
Terug naar het periodiek systeem der elementen
Terug naar de overzicht van elementen en water | | | | |
