Fluor

Élément unique en son genre trouvant sa place de l’énergie au médicament, joliment cristallisé, comme la fluorite bleue d’Angleterre, le fluor (du latin fluor, écoulement) est un élément naturel abondant dont la source première est la fluorite, un fluorure de calcium. On trouve aussi des fluorures dans l’eau de mer et dans les rivières, dans des plantes comestibles (épinard, riz, orange…) et aussi dans les os et les dents, sous forme de fluoroapatite.

En 1771, le fluorure d’hydrogène (acide fluorhydrique, HF) est isolé par C.W. Scheele par action du vitriol) sur des fluorures minéraux naturels. Le difluor F2 n’a pu être isolé qu’en 1886 par Henri Moissan, ce qui lui valut le prix Nobel de Chimie 1906. Gaz jaunâtre, puissant oxydant, d’une réactivité exceptionnelle, voire unique, enflammant toutes les matières organiques et s’unissant violemment à tous les éléments, même le xénon, il est extrêmement toxique, comme l’acide fluorhydrique anhydre aHF et certains dérivés.

La chimie du fluor, science comme applications, est donc relativement « jeune » et laisse la porte ouverte à toutes les découvertes, à tous les rêves. Le mythique moteur-fusée à triergol Li-F-H, où le fluor est l’oxydant et le couple lithium-hydrogène le combustible en est un exemple…

Le fluor est le premier des halogènes dans le tableau de Mendeleïev, suivi par chlore, brome, iode et astate. Il est l’élément le plus électronégatif (3,98) et le plus oxydant. Le diamètre de l’atome de fluor, proche de celui de l’atome d’hydrogène, sa capacité à former des liaisons covalentes fortes, faiblement polarisables mais fortement polarisées, avec presque tous les éléments, sont à l’origine de ses multiples applications : c’est peut-être l’élément qui a permis et permet toujours aux chimistes de toutes disciplines d’exprimer le mieux leur créativité.

Dans la filière nucléaire, l’hexafluorure d’uranium UF6est le précurseur de l’isotope fissile U 235 utilisé dans les réacteurs. Dans la conversion et le stockage de l’énergie, les piles à combustible à membranes fluorées échangeuses de proton (PEMFC), de même que les batteries lithium-ion (électolytes liquides, électrodes fluorés) sont une mine de découvertes, de brevets, avec des applications dans une multitude de domaines : batteries pour la téléphonie mobile, les véhicules hybrides et plus généralement le transport, le stockage de l’énergie renouvelable. L’utilisation de fullerènes et nanotubes fluorés (anodes Li/(CF)n) ouvrent de nouvelles perspectives. Saft, Solvay et bien d’autres industriels, investissent des sommes considérables dans ces filières, construisent des usines, créent des emplois

Des matériaux inorganiques fluorés sont utilisés comme fondants dans l’industrie métallurgique, pour la purification des surfaces d’aciers, comme catalyseurs en milieux superacides, (SbF5 dissous dans HF est plusieurs millions de fois plus acide que l’acide sulfurique concentré). On en trouve dans la chimie des diélectriques (SF6), de la microélectronique (ClF3 et NF3). Cristallisés ou vitreux, les propriétés optiques de nombreux composés fluorés sont remarquables : transparence élevée, émission laser dans le domaine infrarouge, plus récemment réflecteurs UV ou IR. Ils sont utilisés comme matériaux pour l’imagerie médicale et la biophotonique, matériaux pour lasers et optique non-linéaire, matériaux pour le traitement optique de l’information, céramiques transparentes…

Les polymères fluorés sont thermostables. Ils sont inertes chimiquement, aux acides, bases, solvants divers, ils sont hydro- et oléophobes, résistent au vieillissement, aux intempéries, à l’oxydation, améliorent les propriétés de surface, dont l’adhésion comme le Téflon, ils protègent notre patrimoine culturel, les fréons sont utilisés comme fluides réfrigérants… Les fluorocarbones RFRH sont des solvants, capables de transporter l’oxygène moléculaire (substituts du sang dans des conditions contrôlées) ; sous forme de microémulsions ils sont utilisés en chirurgie ophtalmique, en cosmétique, dans la vectorisation de médicaments.

Isostères ou isoélectroniques de fonctions de molécules actives, les groupes fluorés peuvent tromper des cibles biologiques, interférer avec certains mécanismes enzymatiques, comme le Prozac, antagoniste de la sérotonine, des anticancéreux, des antidépresseurs… En agrochimie, la moitié des molécules à propriétés herbicides, fongicides ou insecticides contiennent un ou plusieurs atomes de fluor.

Un isotope artificiel, le fluor 18, sert de traceur radioactif, de durée de vie courte (109 min), dans des composés organiques marqués, sucres, peptides, etc.. et utilisé en imagerie médicale dynamique (Tomographie par émission de positons) pour la détection de nombreuses pathologies. Il est utilisé par les astrophysiciens comme marqueur des explosions d’étoiles (novae).

Mais les composés fluorés restent souvent toxiques : même la fluoration de l’eau, les suppléments fluorés, le dentifrice fluoré sont réglementés, car le risque de fluorose apparaît à partir de 2 mg/jour ; entre 20 et 80 mg/jour, on risque la fluorose ankylosante, et la dose devient létale à partir de l’absorption de 200 mg/jour. Certains gaz fluorés, comme le sarin et le soman, sont classifiés comme armes de destruction massive.

Pensée du jour
« Le fluor, un élément plein de ressources et un ami qui vous veut du bien. »

Sources

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