ફ્લોરિન

ફ્લોરિન : આવર્તકોષ્ટકના સત્તરમા (જૂના VII) સમૂહમાં હેલોજન શ્રેણીનું પ્રથમ રાસાયણિક અધાતુ તત્ત્વ. ફ્લોરસ્પાર તરીકે ઓળખાતું તેનું એક સંયોજન (કૅલ્શિયમ ફ્લોરાઇડ, CaF₂). 1771માં શીલેએ આ તત્ત્વને પારખ્યું હતું. શરૂઆતમાં પ્રદ્રાવક (flum) તરીકે ઉપયોગમાં લેવાતું હોવાથી 12 ઑગસ્ટ 1812ના રોજ એ. એમ. એમ્પેરે હમ્ફ્રી ડેવીને આ તત્વ માટે ‘le floure’ નામ સૂચવ્યું હતું. તેનો 1813માં ડેવીએ સ્વીકાર કર્યો હતો. 26 જૂન 1886ના રોજ એચ. મોઇસાંએ પ્લૅટિનમ/ઇરિડિયમના વીજધ્રુવો વાપરી નિર્જળ હાઇડ્રૉફ્લોરિક ઍસિડ(HF)માં બનાવેલા પોટૅશિયમ હાઇડ્રોજન ફ્લોરાઇડ(KHF₂)ના દ્રાવણના વિદ્યુત-વિભાજન દ્વારા આ તત્વ છૂટું પાડ્યું હતું. વીસમી શતાબ્દીમાં ફ્લોરિન ધરાવતાં સંયોજનોની ટેક્નૉલૉજી અને તેમના ઉપયોગ અંગે નોંધપાત્ર વિકાસ થયો છે.

કુદરતમાં પ્રાપ્તિ (occurrence) : પૃથ્વીના પડમાં 0.065 % જેટલું ફ્લોરિન હોય છે. તેની મુખ્ય ખનિજ ફ્લોરસ્પાર અથવા ફ્લોરાઇટ (CaF₂) ઘણા મોટા પ્રમાણમાં પ્રાપ્ય છે. આ ઉપરાંત ફૉસ્ફેટ ખડક (rock phosphate) [Ca₃(PO₄)₃F] અને ક્રાયોલાઇટ (Na₃AlF₆) તેની ઓછી અગત્ય ધરાવતાં ખનિજો છે.

ઉત્પાદન : મોઇસાંએ નિર્જળ પ્રવાહી હાઇડ્રોજન ફ્લોરાઇડમાં KHF₂ ઉમેરી તેનું 0° સે.થી નીચા તાપમાને પ્લેટિનમના પાત્રમાં પ્લૅટિનમ/ઇરિડયમના વીજધ્રુવો વાપરી વિદ્યુતવિભાજન કરી ફ્લોરિન તત્વ છૂટું પાડ્યું હતું. 230° સે.થી 320° સે. તાપમાને 1 : 1ના મોલ પ્રમાણમાં HF અને KF મેળવીને વિદ્યુતવિભાજન કરવામાં આવે તો પ્લૅટિનમને બદલે લોખંડ કે તાંબાનું પાત્ર અને ગ્રૅફાઇટ ઍનોડ પણ વાપરી શકાય છે. આધુનિક પદ્ધતિમાં એક સાથે પચાસ કે તેથી વધારે વિદ્યુતકોષો ગોઠવી કાર્બન ઍનોડ અને સ્ટીલના કૅથોડનો ઉપયોગ કરી 2HF : KFના દ્રાવણમાં 100° સે. તાપમાને 140 એમ્પિ./ફૂટ²ની વીજપ્રવાહ ઘનતા વાપરી રોજના 2.7 મેટ્રિક ટન જેટલો ફ્લોરિન મેળવવામાં આવે છે.

1986માં કે. ઓ. ક્રાઇસ્ટીએ રાસાયણિક રીતે આ તત્વ છૂટું પાડ્યું છે. તેણે K₂MnF₆ અને SbF₅ વચ્ચેની પ્રક્રિયાથી આ તત્વ છૂટું પાડ્યું હતું.

K₂MnF₆ + 2SbF₅ → 2KSbF₆ + [MnF₄]  MnF₃ + ½ F₂

પ્રક્રિયા ટેફ્લોન-સ્ટેઇનલેસ સ્ટીલના પ્રક્રિયા પાત્ર(reactor)માં 150° સે. તાપમાને 1 કલાક સુધી કરવાથી 40% કરતાં વધુ નીપજ મળે છે.

ગુણધર્મો : ફ્લોરિન એ આછા પીળા રંગનો વિશિષ્ટ પ્રકારની વાસવાળો ઝેરી વાયુ છે. બધાં તત્વોમાં તે સૌથી વધુ ક્રિયાશીલ (reactive) અને ઋણવિદ્યુતી (electro-negative) છે. તેના કેટલાક ભૌતિક ગુણધર્મો નીચે પ્રમાણે છે :

પરમાણુભાર	18.9984
પરમાણુક્રમાંક	9
ઇલેક્ટ્રૉનિક સંરચના	1S2 2S2 2P5
વાયુની ઘનતા (0° સે., 1 વાતા.)	1.696
ગલનબિંદુ (° સે.)	–219.61
ઉત્કલનબિંદુ (° સે.)	–188.13
બાષ્પીભવનની ઉષ્મા	(1510 કેલરી/મોલ)
ગલનની ઉષ્મા	(121.98 કેલરી/મોલ)
ઑક્સિડેશન વિભવ	–2.87V
(2F– ↔ F2 + 2e)

રાસાયણિક રીતે ખૂબ ક્રિયાશીલ હોવાથી તે ઘણાં ધાતુ તેમ જ અધાતુ તત્વો સાથે પ્રક્રિયા કરે છે. ઝિનોન (xe) સાથે પણ તે પ્રક્રિયા કરી શકે છે. જોકે ઍલ્યુમિનિયમ, નિકલ, મૅગ્નેશિયમ અને કૉપર જેવી ધાતુઓ ઉપર આવી પ્રક્રિયાને લીધે રક્ષણાત્મક પડ લાગી જાય છે. લોખંડના સિલિંડરોમાં તેને સંઘરી શકાય છે. તેનાં ઘણાં સંયોજનો ખાસ કરીને અકાર્બનિક, વિષાળુ છે અને ચામડીના સંપર્કમાં આવે તો ઉગ્ર દાહ ઉત્પન્ન કરે છે. અન્ય અધાતુઓનાં સંયોજનોમાંથી તે અધાતુને વિસ્થાપિત કરે છે.

ક્લોરિન (Cl), બ્રોમીન (Br), આયોડિન I, તેમજ ઑક્સિજન (O), ઝિનોન (xe), ક્રિપ્ટોન (Kr) વગેરે સાથે તે ClF, ClF₃, Cl_F5, BrF, BrF₃, BrF₅, IF₃, IF₇, OF₂, O₂F₂, O₄F₂, XeF₂, XeF₄, XeF₆ અને KrF₂ જેવાં સંયોજનો ઉત્પન્ન કરે છે. BF₃ એ વાયુ છે અને કાર્બનિક પ્રક્રિયાઓમાં ઉદ્દીપક તરીકે વપરાય છે. સિલિકોન ટેટ્રાફ્લોરાઇડ SiF₄ એ બાષ્પશીલ સંયોજન છે. ધાતુનાં ફ્લોરાઇડ અને ક્લોરાઇડના ગુણધર્મોમાં પણ કેટલીક વાર તફાવત જોવા મળે છે; દા.ત., સિલ્વર ફ્લોરાઇડ જલદ્રાવ્ય છે, જ્યારે ક્લોરાઇડ અદ્રાવ્ય છે. તે જ પ્રમાણે બેરિયમ, કૅલ્શિયમ અને ઍલ્યુમિનિયમ ફ્લોરાઇડની દ્રાવ્યતા અનુવર્તી ક્લૉરાઇડથી વિરુદ્ધ હોય છે. સલ્ફર અને કાર્બનનાં ફ્લોરિન સાથેનાં સંયોજનો (જેવાં કે SF₆ અને CF₄) રાસાયણિક રીતે નિષ્ક્રિય હોય છે.

ફ્લોરિન ધરાવતા કાર્બનનાં સંયોજનોના બે ભાગ પાડી શકાય : ફ્લોરિનયુક્ત હાઇડ્રૉકાર્બનો અને હાઇડ્રૉકાર્બન વ્યુત્પન્નો (કાર્બનિક ફ્લોરિન સંયોજનો) અને ફ્લોરોકાર્બન અને તેમનાં વ્યુત્પન્નો, ટેટ્રાફ્લૉરો-ઇથિલીન(CF₂ = CF₂)ના અણુઓ એકબીજા સાથે જોડાઈ ટેફ્લોન TFE તરીકે ઓળખાતો બહુલક આપે છે, જે એક નિષ્ક્રિય પ્લાસ્ટિક છે.

ઉપયોગો : ફ્લોરિનનો ઉપયોગ અકાર્બનિક ફ્લોરોસંયોજનો બનાવવામાં થાય છે. તેનાં ફ્લૉરસ્પાર જેવાં સંયોજનો ધાતુકર્મ(metallargiy)માં તથા કાચ અને સિરેમિક ઉદ્યોગમાં પિગળણ (melt)- તરલતા વધારવા માટે વપરાય છે. ક્રાયોલાઇટનો ઉપયોગ વિદ્યુતવિભાજન દ્વારા ઍલ્યુમિનિયમ ધાતુ મેળવવા માટેનાં વિદ્યુતવિભાજ્ય બનાવવા માટે થાય છે. ફ્લોરોકાર્બન સંયોજનો પ્રશીતક (refrigerants) તરીકે તેમ જ વાતાનુકૂલન અને વાયુવિલય-નોદકો (aerosolpropellants) માટે વપરાય છે. જોકે 1974માં વાયુપ્રદૂષણને કારણે ખાસ કરીને ઓઝોન સ્તર ઉપર તેમની અસરને કારણે તે ચર્ચાસ્પદ બન્યાં છે.

પરમાણુ બૉમ્બ માટેનું યુરેનિયમ –235 અલગ કરવા માટે વપરાતા UF6ના ઉત્પાદનમાં પણ ફ્લોરિન વપરાય છે. હાઇડ્રોજન ફ્લોરાઇડ કેટલીક કાર્બનિક પ્રક્રિયાઓમાં ઉદ્દીપક તરીકે વપરાય છે. ફ્લોરિનનાં કેટલાંક સંયોજનોનો ઉપયોગ ટૂથપેસ્ટની બનાવટમાં, રેઝરની બ્લેડ તેમજ તવાની સપાટી નિર્લેપ બનાવવા પણ થાય છે. આને લીધે ટેફ્લોન તરીકે ઓળાખાતા ફ્લોરોકાર્બન બહુલકોનો વર્ગ એ ઘર ઘરમાં જાણીતો થયો છે.

ફ્લોરિનનું ફકત 110 મિનિટનું અર્ધઆયુ ધરાવતો સમસ્થાનિક ¹⁸F તબીબી સંશોધનમાં તથા નિદાનમાં તેમ જ હાડકાની સિન્ટિગ્રાફીમાં ઉપયોગ લેવાય છે.

ચિત્રા સુરેન્દ્ર દેસાઈ