این یادداشت به معرفی فلوئور و کانی آن که به نام فلوئوریت یا فلوئورین شناخته می شود , خواهد پرداخت ... ابتدا به معرفی عنصر فلوئور و تاریخچه کشف آن پرداخته و سپس کانی فلورین, نحوه تشکیل, میزان تولید, کاربردها و اثرات بیولوژیکی و زیست محیطی آن را مورد بررسی قرار خواهیم داد....

عنصر فلوئور  F و تاریخچه کشف آن :

فلوئور الكترونگاتيوترين عنصر جدول تناوبی است و می تواند با ساير عناصر تركيب شود. این عنصر گازی یک ظرفیتی، هالوژن، به رنگ زرد کم رنگ و سمی بوده و نوع خالص آن بسیار خطرناک و در صورت تماس با پوست، سوختگیهای شیمیائی شدید ایجاد می‌کند.

نام فلوئورين و فلوئور اسپار از كلمه لاتين Fluere به معنی جريان يا فلاكس می ‌باشد. در سال 1525 استفاده از فلوئور اسپار به عنوان فلاكس مطرح گردد.

فرسمان دانشمند روسی این عنصر را همه چيز خور خوانده است و بی ‌شك تعداد بسيار كمی از اجسام، چه طبيعی و چه ساخته دست انسان، وجود دارند كه بتوانند در برابر اثر فلوئور مقاومت كنند.

سرگذشت فلوئور خود حاكی از اين خصوصيت آن است. به استثنای گازهای نادر، فلوئور آخرین غیرفلزی بود كه به صورت آزاد تهيه شد. یكصد سال از تاریخ پیشگویی وجود چنين عنصری گذشت تا آنكه دانشمندان قادر به توليد آن به صورت گازی شدند. شيميدانان در طی اين دوره , پانزده بار دست به تهیه آن زدند ولی هر بار كوشش‌هایشان بی ‌ثمر ماند و در موارد متعددی حتی جان خود را از دست دادند.

در عين حال كانی طبيعی معروف فلوئور يعنی فلورین از زمانهای بسیار دور برای هر كلكسیونر سنگی آشنا بوده است. نام اين كانی بی ‌ضرر در دست نوشته‌های مربوط به قرن شانزدهم هم ذكر شده است.

سال 1771 ميلادی، يعنی سال جداسازی اسید فلوئوريدريك توسط شیله , دانشمند سوئدی را تاريخ كشف فلوئور در نظر می ‌گيرند. خلوص اسيد به دست آمده به روش شيله همچنان به عنوان یك مسئله برجای ماند تا آنكه در سال 1809 ميلادی، گی‌لوساك و تنار, اسيد فلوئوريدريكی نسبتاً خالص به دست آوردند.

فارادی در سال 1834 میلادی, كوشيد تا معمای تهيه فلوئور آزاد را حل كند اما او حتی با الكتروليز فلوئوريدهای مذاب هم نتوانست به نتيجه‌ای برسد.

در سال 1836 ميلادی برادران ناكس ايرلندی به قصد حل اين مشكل به ميدان آمدند. آنها در طی پنج سال آزمايشات خطرناكی انجام دادند كه هيچ يك به نتيجه‌ای نرسيد. اين دو برادر در طول كار به شدت مسموم شدند و یكی از آنها، جان خود را از دست داد.

سرانجام لحظه‌ای فرا رسد كه مواسان, دانشمند فرانسوی ( Henri Moissan), سرنوشت فلوئور را در دستهای خود گرفت. او ابتدا خطاهای پیشینیان خود را تحليل كرد و در روز 26 ژوئن 1886 ميلادی , اولين آزمايش موفقت آميز خود را كه ضمن آن در اثر واكنش فلوئور با سيلسيم شعله‌ای مشاهده كرد, انجام داد. پس از آن گزارشی به آكادمی علوم پاريس فرستاد و در آن نظرات مختلفی كه در مورد ماهيت اين كار امكان داشت مطرح شود, درج كرد. به اين ترتيب پس از انجام موفقيت‌آميز آزمايش در حضور اعضای اكادمی پاريس همگی گواهی بر موفقيت او دادند و سال 1886 ميلادی , سالی تاريخی در بيوگرافی فلوئور شد. (تصویر)

کانی (ماده معدنی) فلورین :

كانی فلورين يا فلوئوريت به فرمول شيميایی CAF2 مهمترين كانی فلوئور در طبيعت میباشد که می توان فلوئور را از آن بدست آورد.

این کانی به رنگ های زرد ، سبز ، صورتی, آبی ، بنفش ، بی رنگ و گاهی سیاه بوده و در سيستم کوبيک ( مکعبی ) متبلور مي شود. به صورت نیمه شفاف بوده و دارای جلای شیشیه ای است . وزن مخصوص اين کاني 18/3 و سختي آن 4 مي باشد. معمولاً فضای خالی بين ساير کانی ها را پر می کند و در طبيعت بیشتر به صورت رگه ای مشاهده شده و همراه با کانی هایی کلسيت - کوارتز - باريت- سلستين و سولفيد های گوناگون همراه است . فلوئوريت در صورت خالص بودن 7/48 % فلوئور و 3/51 % کلسيم دارد . در تصاویر زیر سیستم مکعبی و جلای شیشه ای فلوئوریت , قابل تشخیص است.

نحوه تشکیل , ذخایر و تولید :

فلوئوريت در محدوده وسیعی از شرايط زمين شناسی تشکيل و مشاهده می شود . كانسارهای فلوئوريت می توانند دارای منشاء رسوبی - كربناته باشند يا به صورت رگه ای معمولا ً مرتبط با سنگهای آذرين خروجی اسيدی تا حد واسط همراه باشند. (تصویر)

از نظر میزان ذخایر فلوئوریت , بر اساس گزارش سال 1998 میلادی, سازمان زمين شناسی و معدن آمريكا, كشور مكزيك با 32 ميليون تن در رتبه اول و كشورهای آفريقاي جنوبی و چين به ترتيب با 30 و 23 ميليون تن در مقام دوم و سوم را دارند بعد از كشورهای فوق فرانسه با 10 میلیون تن و اسپانيا با 6 میلیون تن قرار می ‌گيرند.

براساس اطلاعات وزارت صنايع و معادن , در سال 2001 میلادی ( 1380 شمسی) جمعا بيش از 1/3 ميليون تن ذخيره احتمالي و بالغ بر 5/1 ميليون تن ذخيره قطعی فلورین در ایران وجود داشته است.

معادن کمر مهدی ( 165 کیلومتری جنوبغربی طبس ), پاچی میانا ( 88 کیلومتری جنوب قائم شهر) , پیناوند ( 70 کیلومتری شماشرق اصفهان) , جویمند ( 21 کیلومتری شمالغربی گناباد ), آتشكوه (20 كيلومتری جنوب شرق دليجان), كياسر (جنوب شرقی كياسر و 10 كيلومتری ده آرا) به عنوان معادن قدیمی و فعال فلورین در ایران به حساب می آیند. ( تصویر زیر رگه فلورین را در میان سنگهای آذرین , واقع یکی از کانسارهای فلورین ایران نشان می دهد )

توليد جهانی فلوئوريت در سال 2003 به شرح زير است:

ایران با تولید 47 هزار تن فلورین در سال 2003 , رده یازدهم تولید فلورین در جهان را داراست.

1- جمهوري خلق چين 2450ميليون تن

2- مكزيك 635 هزار تن

3- آفريقاي جنوبي 285 هزار تن

4- مغولستان 200 هزار تن

5- روسيه 190 هزار تن

6- اسپانيا 130 هزار تن

7- كنيا 110هزار تن

8- فرانسه 108هزار تن

9- نامبيا 83 هزارتن

10- مراكش 75 هزار تن

11- ایران 47 هزار تن

12- ايتاليا 45 هزارتن

کاربرد کانی فلوئوریت ( فلورین ) :

كابردهای فلوئوريت را مي توان به چهار گروه كاربرد عمده مشخص نمود :

فلوئوريت هاي متالورژی: كه در صنايع متالورژی و عمدتا ً در صنعت فولاد و همچنين در توليد آلومينيوم برای توليد كريوليت مصنوعی بكار گرفته می شود.

فلوئوريت سراميكی : كاربرد اين نوع فلوئوريت ها شامل بكارگيری در توليد لعاب و در صنايع شيشه می باشد.

فلوئوريت اسيدی: براي توليد اسيد فلوئوريدريك كاربرد دارد. اين نوع فلوئوريت بايد از خلوص بالايي برخوردار باشد و معمولا ًدر آن عيار CAF2 بالای 97% باشد.

فلوئوریت تزئینی : به علت زیبایی طبیعی کانی فلوئوریت , آن را به صورت خام و یا تراش خورده و در رنگهای مختلف, به عنوان سنگ گرانبها و تزئینی مورد استفاده قرار می دهند که معمولا دارای قیمتی بالاست . در تصویر زیر نمونه ای از فلورین تزئینی به قیمت 1350 دلار!! را می بینید...

اثرات بیولوژیکی و زیست محیطی فولوئوریت (فلورین) :

انسان به طور معمول روزانه به میزان 3/0 تا 5 ميلی گرم در ليتر فلورین دریافت می نماید که تا حدود 3 ميلی گرم ممكن است توسط غذاهای مختلف تأمين شود. اما اين ميزان با توجه به رژيم غذایی و شیمی خاك محلی كه محصولات بر روی آن می رويند، می تواند متغیر باشد.

فلورین در جلوگیری از پوسیدگی دندان و کاهش بیماریهای دهان و دندان موثر بوده و باعث استحکام دندانها و نیز استخوانها می شود. دندان ها و استخوان ها از تركيب كانی های فسفات كلسيم , نظير آپاتيت تشكيل شده اند. ورود و دخالت فلورين در داخل بلورهای ساختمانی تشكيل دهنده آپاتيت ، باعث کاهش حلاليت و افزايش سختی آن می شود و بالطبع افزايش مقاومت در برابر پوسيدگی دندان ها و پوكی استخوان را به دنبال دارد. به همین علت در تهیه خمیردندان و نیز دهانشویه بکار می رود .

با این همه استفاده بيش از حد فلورين نيز اثرات سوء جانبی به دنبال خواهد داشت. در مناطقی كه آب های طبيعی به طور معمولی دارای ميزان بالایی از فلورين هستند و در نتيجه ميزان دريافت آن به دو تا هشت برابر ميزان طبيعی افزايش مي يابد، لكه های سياه و تيره رنگی روی دندان ها ديده می شود. در اين حال ، دندان ها مقاومت بيشتری نسبت به پوسيدگی نشان مي دهند هر چند كه اين لكه ها تنها سبب عدم زيبایی دندان ها مي شوند، اما موضوع مهم تر در دريافت ميزان های بسيار بالای فلورين است (بيست تا چهل برابر طبيعی) كه موجب توسعه غير طبيعی و سختي استخوان ها (Bone Selerosis) و كلسیتی شدن ليگامنت ها (بيماری فلوروزيس) می شود. ( این اثر را خودم در منطقه ای که جهت اکتشاف فلورین کار می کردیم , دیده ام .... بر روی دندانهای تمام اهالی یک روستای 2000 نفری لکه های تیره مشاهده می شد و جالب اینکه هیچکدام از آنها تا به حال گذرش به دنداپزشکی نیفتاده بود ... علت هم استفاده از آب قناتی بود که بعدها متوجه شدیم این آب از مرکز رگه فلورینی به ضخامت 4-5 متر می گذرد و در نتیجه حاوی مقادیر بالایی از فلورین است... نکته جالب نر دیگر اینکه بسیاری از جوانهای آن روستا, به ورزشهای رزمی روی آورده بودند و حتی چند نفری هم دارای مقام کشوری در رشته هایی مثل کونگ فو شده بودند !! )
در صنايعی كه به فلورين نياز دارند و فرايندهای دمای بالا در حال عملكرد هستند ، فلورين به صورت اسيد فلوريدريك يا تركيبات مشابه آن به محيط رها می شود كه برای گياهان ، جانوران و انسان بسيار سمی هستند. بسیاری از دانشمندان به همین علت جان خود را از دست داده اند.

CFC ها (هيدروكلروفلوئورو كربن‌ها) باعث تخريب لايه اوزون مي‌شوند لذا در كنوانسيون سازمان ملل كه در سال 1997 در كيوتو به منظور بررسی تغييرات آب ‌و ‌هوایی برگزار شد, هيدروفلوئوركربن‌ها، پرفلوئوركربن‌ها و هگزا فلوئوريدگوگرد, به دی ‌اكسيدكربن، متان و اكسيد نيتروژن به عنوان گازهای گلخانه‌ای افزوده شدند كه ميی بايست تحت كنترل قرار گيرند.