الفلور (F) هو العنصر التاسع في الجدول الدوري بكتلة ذرية تبلغ 19.00 وحدة كتلة ذرية. كعضو في مجموعة الهالوجينات، يُعتبر الفلور أكثر العناصر كهروسالبية وتفاعلاً في الطبيعة. في ظل الظروف المعيارية، يوجد الفلور كغاز ثنائي الذرة أصفر فاتح اللون مع رائحة نفاذة شديدة (F₂).
الفلور شديد التفاعل لدرجة أنه يمكن أن يجعل النار تحترق في الماء! عندما يتلامس غاز الفلور مع الماء، فإنه يتسبب في احتراق الماء فعلياً، مما ينتج عنه فلوريد الهيدروجين وغاز الأكسجين. هذا التفاعل عنيف جداً لدرجة أنه يمكن أن يذيب الحاويات الزجاجية.
اكتشاف الفلور كان من أصعب وأخطر المهام في تاريخ الكيمياء. لعقود، عرف الكيميائيون بوجود الفلور من خلال مركباته ولكنهم لم يتمكنوا من عزل العنصر النقي بسبب تفاعله الشديد.
بدأت المحاولة عام 1810 عندما اقترح أندريه ماري أمبير أن حمض الهيدروفلوريك يحتوي على عنصر جديد مشابه للكلور. حاول عدة كيميائيين بارزين، بما في ذلك همفري ديفي، عزل الفلور لكنهم فشلوا. كانت المحاولات خطيرة جداً لدرجة أن عدة باحثين تعرضوا لإصابات خطيرة أو ماتوا من التسمم بالفلور، مما أكسب الفلور لقب "عنصر الموت".
نجح الكيميائي الفرنسي هنري موزان أخيراً في عزل الفلور في 26 يونيو 1886. استخدم التحليل الكهربائي لفلوريد الهيدروجين البوتاسيوم (KHF₂) المذاب في فلوريد الهيدروجين اللامائي في درجات حرارة منخفضة (-50°س). كان جهازه مصنوعاً من سبيكة البلاتين والإيريديوم، إحدى المواد القليلة التي تستطيع مقاومة القوة التآكلية للفلور.
اسم "فلور" يأتي من الكلمة اللاتينية "fluere" التي تعني "يتدفق". هذا يشير إلى استخدام الفلوريت (فلوريد الكالسيوم) كمادة منصهرة في علم المعادن لمساعدة المعادن على التدفق والانصهار معاً. أطلق أمبير على العنصر اسم "فلورين" عام 1812، قبل عزله بوقت طويل.
حصل هنري موزان على جائزة نوبل في الكيمياء عام 1906 لعزله الفلور واختراعه الفرن الكهربائي. عمله فتح الباب أمام كيمياء الفلور والتطبيقات الصناعية التي ستتبع بعد عقود.
الفلور هو العنصر الثالث عشر الأكثر وفرة في قشرة الأرض، بتركيز حوالي 585 جزء في المليون. ومع ذلك، وبسبب تفاعله الشديد، لا يوجد الفلور الأولي أبداً بشكل طبيعي في شكله الحر. بدلاً من ذلك، يوجد دائماً مركباً مع عناصر أخرى في مختلف المركبات.
تحتوي المحيطات على حوالي 1.3 مليار طن من الفلور، مما يجعلها أكبر مستودع للفلور على الأرض. طورت الكائنات البحرية آليات مختلفة للتعامل مع الفلوريد، حيث تستخدم بعض الأنواع المركبات المفلورة للدفاع ضد الحيوانات المفترسة.
مركبات الفلور موجودة في كل مكان في الحياة اليومية الحديثة، من معجون الأسنان الذي نستخدمه كل صباح إلى المقالي غير اللاصقة التي نطبخ بها. رغم التفاعل الشديد للفلور الأولي، إلا أن مركباته توفر فوائد أساسية في الصحة والسلامة والراحة.
يُعتبر إدخال الفلوريد إلى إمدادات المياه العامة من أعظم إنجازات الصحة العامة في القرن العشرين. المجتمعات التي تستخدم المياه المفلورة تظهر انخفاضاً بنسبة 20-40% في تسوس الأسنان لدى الأطفال والبالغين، مما يمنع ملايين التسوسات سنوياً.
استكشف سلوك الإلكترونات والبنية المدارية للفلور من خلال التصورات التفاعلية. فهم توزيع الإلكترونات أمر بالغ الأهمية للمهندسين الكهربائيين الذين يعملون مع أنظمة قائمة على الفلور.
الفلور (F): 1s² 2s² 2p⁵ - سبعة إلكترونات تكافؤ مع إلكترون واحد غير مزدوج في المدار 2p. هذا التكوين يفسر التفاعلية الشديدة والكهروسالبية العالية للفلور.
الفجوة الطاقية الكبيرة بين غلاف التكافؤ وحزام التوصيل للفلور (>10 eV) تجعله عازلاً ممتازاً. هذه الفجوة الواسعة تمنع تدفق الإلكترونات تحت الظروف الكهربائية العادية، مما يفسر استخدام الفلور في التطبيقات عالية الجهد.
يوفر هذا القسم معلومات شاملة في الهندسة الكهربائية حول الفلور، ضرورية للتطبيقات المهنية في الأنظمة الكهربائية، ومعالجة أشباه الموصلات، وتصميم المعدات عالية الجهد.
في تصنيع أشباه الموصلات، تُستخدم الغازات القائمة على الفلور (NF₃, CF₄) لحفر البلازما بكثافات طاقة كهربائية تتراوح من 1-10 واط/سم². الخصائص الكهربائية لهذه المركبات المفلورة تمكّن من التحكم الدقيق في خصائص البلازما ومعدلات الحفر.