플루오린

3. 성질

플루오린은 상온에서 이원자 분자의 기체(F₂)로 존재하며, 순수할 때는 옅은 노란색(때로는 황록색으로 묘사됨)을 띤다. 특징적인 할로겐과 같은 매캐하고 톡 쏘는 냄새가 나며, 20ppb에서 감지할 수 있다. 끓는점은 -188℃이며, 이 온도에서 밝은 노란색 액체로 응축되는데, 이는 산소와 질소의 전이 온도와 유사하다. 비중은 1.11(끓는점에서, 공기를 1로 함)이다.

플루오린은 고체 상태에서 두 가지 결정 구조를 갖는다. -227.55℃ 이하에서는 단사정계 구조의 α-플루오린이, -227.55℃ ~ -219.62℃ 사이에서는 입방정계 구조의 β-플루오린이 안정하다. β-플루오린은 투명하고 부드러우며, 새로 결정화된 고체 산소와 같은 무질서한 구조를 갖는다.^[18]

3. 1. 물리적 성질

3. 2. 화학적 성질

• 수소와는 플루오르화 수소(HF)를 생성한다.
• 산소(O₂)와는 플루오르화 산소(O₂F₂)를 생성한다.
• 칼코겐 원소(황(S), 셀레늄(Se), 텔루르(Te))와는 육플루오르화물(육플루오르화 황(SF₆), 육플루오르화 셀레늄(SeF₆), 육플루오르화 텔루르(TeF₆))을 생성한다.
• 물과 반응하면 플루오르화 수소(HF), 산소(O₂)와 일부 오존(O₃)을 생성한다.^[206]
• 수산화 나트륨 수용액과 반응하여 OF₂를 생성한다.
• 질소(N₂)와는 반응하지 않지만, 암모니아와 직접 반응시키면 삼플루오르화 질소(NF₃)를 생성한다.
• 탄소(C)는 사플루오르화 탄소(CF₄)를 생성한다.^[208]
• 비정질 이산화 규소(SiO₂)는 사플루오르화 규소(SiF₄)와 산소(O₂)가 된다. 규소 단체와는 폭발적으로 반응한다.
• 철(Fe) 등과는 즉시 반응한다. 다른 금속도 상온에서 비교적 저온에서 반응한다.
• 니켈(Ni), 구리(Cu), 납(Pb)은 표면에 플루오르화 구리(CuF₂) 등의 불활성 피막을 형성하기 때문에 비교적 부식되기 어렵다.
• 금(Au), 백금(Pt)과는 주로 500 ℃ 이상에서 반응한다.
• 크세논(Xe)과는 이플루오르화 크세논(XeF₂)을 생성한다. 과량의 플루오린 존재하에 400 ℃에서 가열하면 이, 사, 육플루오르화물(XeF₂, XeF₄, XeF₆)의 혼합물을 생성한다. 크립톤(Kr)과는 이플루오르화 크립톤(KrF₂)을 생성한다.
• 할로겐 원소와는 할로겐 간 화합물을 생성하며, 플루오르화 염소(ClF, ClF₃), 플루오르화 브롬(BrF, 삼플루오르화 브롬(BrF₃), BrF₅), 플루오르화 요오드(IF₅, IF₇) 등이 알려져 있다.
• 플루오린의 산화환원전위는 +2.89 V로 다른 할로겐 원소에 비해 매우 높은 값이다.

3. 3. 인체에 대한 영향

4. 동위 원소

자연계에 풍부하게 존재하는 플루오린의 동위 원소는 안정 동위원소인 플루오린-19/¹⁹F^영어 하나뿐이다.^[20] 이 동위원소는 높은 자기회전비를 가지며 자기장에 대한 민감도가 매우 뛰어나다. 또한 유일한 안정 동위원소이기 때문에 자기 공명 영상에 사용된다.^[22] 질량수가 13~31인 18가지의 방사성 동위원소가 합성되었는데, 그중 플루오린-18/¹⁸F^영어이 반감기가 109.734분으로 가장 안정적이다.^[23] 플루오린-18/¹⁸F^영어는 대기 중 아르곤의 우주선 파쇄와 천연 산소의 양성자 반응(¹⁸O + p → ¹⁸F + n)을 통해 생성되는 자연적인 미량 방사성 동위원소이다.^[24] 다른 방사성 동위원소는 반감기가 70초 미만이며, 대부분은 0.5초 미만에 붕괴된다.^[25] 플루오린-17/¹⁷F^영어와 플루오린-18/¹⁸F^영어 동위원소는 β⁺ 붕괴와 전자 포획을 거치며, 더 가벼운 동위원소는 양성자 방출에 의해 붕괴되고, 플루오린-19/¹⁹F^영어보다 무거운 동위원소는 β⁻ 붕괴를 거친다(가장 무거운 동위원소는 지연 중성자 방출을 동반).^[25][26] 플루오린의 준안정 이성체 두 가지가 알려져 있는데, 반감기가 162(7)나노초인 플루오린-18m/^18mF^영어와 반감기가 2.2(1)밀리초인 플루오린-26m/^26mF^영어이다.^[27]

5. 분포

플루오린은 가벼운 원소 중에서는 그 존재량이 400ppb(10억분의 400)로 우주 원소 중 24번째로 매우 적다.^[30] 이는 항성 핵합성 과정에서 플루오린이 생성되지 않고, 생성된 플루오린 원자는 핵 단면적이 높아 수소 또는 헬륨과의 충돌을 통해 각각 산소 또는 네온으로 변하기 때문이다.^[30][29]

플루오린의 존재에 대해 세 가지 가설이 제시되었다.^[30][31]

• II형 초신성에서 네온 원자가 중성미자에 의해 플루오린으로 변환될 수 있다.
• 울프-라이에 별의 항성풍이 플루오린을 수소나 헬륨 원자로부터 멀리 날려 보낼 수 있다.
• 점근거성 가지 별의 핵융합에서 발생하는 대류에 의해 플루오린이 생성될 수 있다.

6. 화합물

플루오린의 화합물은 '''플루오르화물'''이라고 불린다.^[55] 플루오린은 유기 및 무기 영역을 포함하는 풍부한 화학적 특성을 가지고 있으며, 금속, 비금속, 준금속 및 대부분의 비활성 기체와 결합한다. 플루오린의 높은 전자 친화도는 이온 결합을 선호하며, 공유 결합을 형성할 때는 극성이며 거의 항상 단일 결합이다.^[56][57][58]

6. 1. 주요 무기 화합물

금속 플루오르화물의 구조적 진행
	|500px|alt=보라색과 노란색 공이 번갈아 가며 직선으로 이어진 사슬로, 보라색 공은 사슬과 직각으로 서로 연결된 4개의 노란색 공에도 연결됨|오플루오르화비스무트: 임의의 길이를 가진 원자의 직선 사슬]]	|121px|alt=중앙의 보라색 공과 바로 위아래의 노란색 공, 그리고 5개의 노란색 공이 적도를 따라 둘러싼 막대기 모델 그림|칠플루오르화레늄: 별개의 작은 분자]]
플루오르화나트륨, 이온성	오플루오르화비스무트, 중합체	칠플루오르화레늄, 분자성

플루오린화 수소(HF)는 수소 결합에 의해 개별 분자가 클러스터를 형성하며, 염화수소보다 물과 더 유사하다.^[71][72][73] 더 무거운 할로젠화수소보다 훨씬 높은 온도에서 끓으며, 다른 할로젠화수소와 달리 물과 섞임성이다. 플루오린화 수소는 물과 접촉하면 쉽게 수화되어 플루오르화수소산으로도 알려진 수용액을 형성한다. 다른 수소할로겐산이 강산인 것과 달리, 플루오르화수소산은 저농도에서는 약산이지만,^[74] 유리를 부식시킬 수 있다.^[75]

6. 2. 주요 유기 화합물

7. 용도

플루오린 수지를 프라이팬이나 냄비 등에 코팅하면 열을 잘 견디고 물이나 기름을 튕겨내는 특징이 있어 많이 사용된다.^[216] 그리고 몇몇 국가에서는 염소보다 강력한 소독제로 상수도에 첨가하고 있으나, 염소에 비해 수중 잔류시간이 짧은 단점이 있다. 적정량의 불소가 함유된 수돗물은 충치예방에 효과가 있다.^[216] 살균소독 뿐만 아니라 바퀴벌레 등 곤충의 퇴치에도 효과가 있다.

7. 1. 의학

7. 2. 산업

7. 3. 기타

8. 위험성

플루오린은 반응성이 매우 높은 원소로, 원소 상태의 플루오린은 생물체에 매우 유독하다.^[164] 인체에 미치는 영향은 시안화수소의 50ppm보다 낮은 농도에서 시작되며, 염소와 유사하다. 25ppm 이상에서는 눈과 호흡기에 심각한 자극과 간 및 신장 손상이 발생하며,^[166] 100ppm에서는 눈과 코에 심각한 손상을 입힌다.^[166] 1,000ppm의 플루오린을 흡입하면 수 분 내에 사망에 이르는데,^[167] 이는 시안화수소의 270ppm에 비해 높은 수치이다.^[168]

9. 환경 문제

10. 대한민국에서의 플루오린

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