Fluor a anorganické sloučeniny (jako HF)

* Indexové číslo, harmonizovaná klasifikace dle přílohy VI, nařízení Evropského parlamentu a Rady (ES) č. 1272/2008 o klasifikaci, označování a balení látek a směsí, ve znění pozdějších předpisů.

* Indexové číslo, harmonizovaná klasifikace dle přílohy VI, nařízení Evropského parlamentu a Rady (ES) č. 1272/2008 o klasifikaci, označování a balení látek a směsí, ve znění pozdějších předpisů.

Fluor je lehce nažloutlý plyn s pronikavým zápachem podobným chloru. Je to velice reaktivní prvek, reaguje velmi prudce s mnohými materiály a látkami za vzniku fluoridů nebo fluorovodíku. Jeho teplota varu je -188 °C, tání -223 °C a hustota 1,32 kg.m^-3 oproti 1,26 kg.m^-3 vzduchu (má tedy srovnatelnou hustotu jako vzduch). Při styku s vodou či vzdušnou vlhkostí reaguje za vzniku fluorovodíku. Fluorovodík je za normálních podmínek bezbarvý, nehořlavý, vysoce toxický a dráždivý plyn. Jeho teplota varu je 19,5 °C a tání –83 °C. Obvykle se ovšem vyskytuje jako vodný roztok (tj. kyselina fluorovodíková). Kyselina fluorovodíková rozpouští sklo a napadá mnohé kovy (za uvolňování hořlavého vodíku), minerály a organické látky. Roztoky fluorovodíkové kyseliny se uchovávají v nádobách z umělé hmoty. Fluorovodík je velmi reaktivní, nepřetrvává dlouho ve volném prostředí a rychle se mění na fluoridy, kterým je věnována samostatná kapitola.

Fluor je využíván v mnoha průmyslových procesech, například při výrobě teflonu. Dále se využívá při syntéze fluorovaných uhlovodíků.

Fluorovodík se využívá v mnoha aplikacích od čištění a leptání skla, výroby polovodičových součástek, výroby keramiky, elektropokovování až po složité chemické procesy, kde vystupuje jako meziprodukt. Dále je využíván například při výrobě zubních protéz. Z průmyslových aplikací můžeme ještě zmínit například produkci fluoridu hlinitého a syntetického kryolitu. Dále je používán při čištění uranu pro používání jako paliva v jaderných elektrárnách a při výrobě nerezové oceli.

Vzhledem k extrémně vysoké reaktivnosti fluoru pravděpodobně neexistují žádné jeho významnější neantropogenní zdroje. Jistá málo významná množství fluorovodíku se mohou uvolňovat v rámci vulkanické činnosti.

Již bylo zmíněno, že jak fluor samotný, tak fluorovodík jsou v průmyslu hojně využívané látky. To také vede k jejich možným únikům do životního prostředí. Mezi antropogenní zdroje emisí můžeme zařadit zejména:

• Vysokoteplotní procesy (spalování uhlí, tavení hliníku, výroba fosforečných hnojiv, skla, cihel a dlaždic);
• využití ve sklárnách a metalurgii;
• výroba teflonu a fluorovaných uhlovodíků;
• uvolňování při vystavení organických sloučenin fluoru ohni nebo žáru (fluorované uhlovodíky, fluorované polymery);
• vyluhování ze skládek odpadů či elektrárenských popílků.

Unikne-li fluor lokálně do ovzduší, může akutně popálit živé organismy přítomné v místě úniku. Velmi rychle reaguje se vzdušnou vlhkostí na fluorovodík, rovněž velice agresivní a korozivní látku. Deštěm je splachován na zemský povrch a zde se neutralizuje za vzniku anorganických solí fluoru. Fluoridy jsou vůči živým organismům toxické. Fluor se silně váže s vápníkem a hořčíkem a zamezuje těmto základním živinám vykonávat jejich biochemické funkce. To je základem toxicity anorganických fluoridů.

Fluor je velice nebezpečný a agresivní plyn. Jeho výhodou je ale jeho silný zápach, který je člověku patrný již při velmi nízkých koncentracích fluoru (kolem 55 µg.m^-3). To umožňuje být varován před blížícím se nebezpečím a kontaminovaný prostor urychleně opustit. Fluor a fluorovodík mohou být do organismu především vdechnuty. Kontakt s těmito látkami (zejména s fluorem) způsobuje popálení očí a kůže s nevratným poškozením. Vdechování způsobuje podráždění a poškození nosní sliznice a dýchacích cest, podráždění plic, dušnost a edém plic až smrt. Opakované expozice způsobují krvácení z nosu, nevolnost, zvracení a ztrátu chuti k jídlu. Existuje také riziko poškození jater a ledvin. Principem toxicity fluorovodíku je silná vazba na vápník a hořčík, čímž dochází k znemožnění vykonávání jejich biochemických funkcí. Závažnost toxických projevů závisí vždy na množství a délce expozice. Pozření i malého množství kyseliny fluorovodíkové může být smrtelné.

V České republice platí pro koncentrace fluoru a fluorovodíku následující limity v ovzduší pracovišť: pro fluor: PEL – 1,5 mg.m^-3, NPK – P – 3 mg.m^-3; pro fluorovodík: PEL – 1,5 mg.m^-3, NPK – P –2,5 mg.m^-3

Fluor a jeho anorganické sloučeniny jsou velmi reaktivní a korozivní látky. Při jejich úniku do životního prostředí mohou způsobit akutní poškození živých organismů, rostlin a mnohých materiálů. Vzhledem k jejich vysoké reaktivitě ale v životním prostředí nesetrvávají po dlouhou dobu, a proto jejich dlouhodobý globální negativní dopad není významný.

Fluor je velmi výrazně zapáchající látka, proto k prvnímu určení jeho úniku může posloužit čich (štiplavý zápach). Hrubou představu o únicích fluoru či fluorovodíku, například v průmyslových procesech, je možné učinit ze spotřeby chemikálií či bilance procesu (vstup x výstup).

Stanovení obsahu fluoru a fluorovodíku obvykle předchází kombinace postupů, jejichž výsledkem je získání vodného roztoku fluoridů vhodných vlastností. Takto získaný vzorek je pak podroben řadě úprav, které umožní zvýšení citlivosti následné analýzy. Analytickou koncovkou je odměrné stanovení pomocí dusičnanu thoričitého ve vodném prostředí (ČSN 834752-5) nebo spektrofotometrické stanovení. Využívá se také potenciometrické stanovení s iontově selektivní elektrodou (ČSN 834752-3). Stanovení koncentrace fluorovodíku a fluoru mohou zajistit komerční laboratoře nebo specializovaná pracoviště.

Pro stanovení fluoru ze stacionárních zdrojů lze použít normu ČSN 83 4752-4. Tato norma platí pro stanovení celkového obsahu fluoru v odpadních plynech, vázaného ve formě sloučenin, které jsou za podmínek odběru vzorků v plynném stavu. Je vhodná zejména pro hmotnostní koncentrace fluoru nižší než 20 mg.m^-3. Při rozboru je nutno dodržet ustanovení ČSN 83 4752 část 1 a 2. Podstata metody: Sloučeniny fluoru se z plynného vzorku absorbují v roztoku hydroxidu sodného za vzniku fluoridu a fluorokřemičitanu sodného. Fluor se oddělí od rušivých složek (např. kyselina fluorokřemičitá) destilací s vodní parou z prostředí kyseliny sírové. Obsah fluoru v destilátu se stanoví fotometricky s využitím zabarvení komplexu fluoridových iontů s alizarinkomplexonem a lanthanátem.

Bude-li z průmyslového podniku unikat vzduch kontaminovaný fluorem o koncentraci například 10 mg.m^-3, bude ohlašovací práh 5 000 kg představovat půl miliardy m³ takto kontaminovaného vzduchu (při stejné teplotě a tlaku jako byl uveden koncentrační údaj).

Ve výše uvedeném textu již bylo uvedeno, že fluor, potažmo kyselina fluorovodíková, při kontaktu s tkání způsobuje velmi závažná popálení. Jak tyto popáleniny vypadají, je možno vidět na obrázku 1. Poškození tkáně je dlouhodobé a velice pomalu se hojí. Dokonce nelze vyloučit ani trvalé poškození vzhledu či struktury pokožky.

Obrázek 1: Akutní popáleniny fluorovodíkem

• Hydrochemie, Pavel Pitter, Vydavatelství VŠCHT, Praha 1999
• Analýza ovzduší, Skácel, Tekáč, Praha 2002
• EPA: Pollutants and Toxics, https://www.epa.gov/haps/health-effects-notebook-hazardous-air-pollutants
• Encyklopedie Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Fluorine; http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrofluoric_acid; https://cs.wikipedia.org/wiki/Fluor
• Environmental Agency, http://webarchive.nationalarchives.gov.uk/20110313212211/http://www.environment-agency.gov.uk/business/topics/pollution/335.aspx; http://webarchive.nationalarchives.gov.uk/20110313212225/http://www.environment-agency.gov.uk/business/topics/pollution/169.aspx
• Hazardous Substance Fact Sheet, New Jersey Department of Health, http://nj.gov/health/eoh/rtkweb/documents/fs/3759.pdf
• Databáze Eurochem, http://www.eurochem.cz
• Encyklopedie Britannica, https://www.britannica.com/science/fluor
• Paleček J., Linhart I., Horák J.: Toxikologie a bezpečnost práce v chemii, Praha 2006, ISBN 80-7080-266-9
• ČSN 834752-4 Stanovení emisí fluoru ze stacionárních zdrojů Část 4: Fotometrická metoda stanovení, ČSNI Praha 1990
• Skácel F., Tekáč V.: Podklady pro Ministerstvo životního prostředí k provádění Protokolu o PRTR - přehled metod měření a identifikace látek sledovaných podle Protokolu o registrech úniků a přenosů znečišťujících látek v únicích do ovzduší, VŠCHT Praha, MŽP Praha, 2007

• (Microsoft Word - Fluoru a anorganick\351 slou\350eniny.doc) (cenia.cz)