פלואוריד

המינרל פלואוריט

פלואוריד (באנגלית: Fluoride) הוא יון חד-אטומי של אטום הפלואור, כלומר אטום פלואור שנוסף לו אלקטרון אחד: ^-F. מטענו של היון הוא 1-.

הייחודיות של יון הפלואור נובעת מהאלקטרושליליות הגבוהה שלו. בניגוד להלוגנים אחרים, HF הוא חומצה חלשה. חמצן דו-פלואורי למשל, מגיב עם מים ויוצר מימן פלואורי. תכונה ייחודית נוספת של יון הפלואור הוא יכולת ליצירת קשר קוולנטי עם ארגון, קסנון, או קריפטון למרות שהם גזים אצילים. רוב התרכובות הללו אינן יציבות ומשמשות ביצירת לייזר אקסיימר. קסנון דו-פלואורי, קסנון ארבע-פלואורי וקסנון שש-פלואורי הם תרכובות יציבות שיוצרות מבנים גבישיים.

האלקטרושליליות הגדולה של הפלואור הופכת אותו ליון המתאים לשימוש ביצירת ממסים טובים ולרעלים. פלואוריד משמש גם ביצירת פולימרים וחומרים בעלי פעילות ביולוגית, ובכמה מדינות הוא מוסף למי השתייה על-מנת להגן מפני עששת השן.

תכונות

פלואור הוא הקל שבהלוגנים והוא אחד מהיסודות הכימיים הריאקטיבים ביותר. הוא אינו מופיע כפלואור בסביבה. הוא בעל האלקטרושליליות הגבוהה ביותר מבין כל היסודות ולכן נטייתו לרכוש מטען שלילי חזקה ובתמיסה הוא לרוב יופיע כיון ^-F. מצבי חמצון אחרים לא נתגלו במערכות הטבעיות, למרות שתרכובות חסרות מטען אפשריות. יוני הפלואוריד הם בעלי אותו מטען וכמעט אותו רדיוס כמו יוני הידרוקסיד ויכולים להחליף זה את זה במבנים מינרלים. כך יוצר הפלואוריד תרכובות כימיות עם כמה קטיונים ונפוצים למדי מספר מינרלים בעלי מסיסות נמוכה המכילים פלואוריד.

מלח הפלואוריד cryolite משמש לייצור אלומיניום וכקוטל מזיקים. סלעי פוספט (rock phosphates) מומרים לדשני פוספט באמצעות הרחקה של עד 4.2 אחוזי פלואוריד; הפלואוריד המורחק ומטוהר (כפלואורוסיליקטים) הנו מקור פלואוריד המוסף במספר מדינות למי השתייה על-מנת להגן כנגד עששת השן.

הימצאות בטבע

הפלואוריד מרכיב כ-0.06–0.09 אחוזים מקרום כדור הארץ. הריכוז הממוצע בקרום הוא 300 מ"ג לק"ג. פלואורידים קיימים בריכוזים ניכרים במגוון רחב של מינרלים, בהם פלואוריט, פוספוריט, קריאוליט, אפטיט, נציץ, הורנבלנדה ואחרים. הפלואוריט, $(CaF_{2})$, הוא מינרל פלואוריד נפוץ בעל מסיסות נמוכה הקיים בסלעים געשיים ובסלעי משקע. הפלואוריד קשור, אופיינית, באפר געשי ובגזים חמים. גם מים תרמיים, במיוחד אלו בעלי pH גבוה, הם עשירים בפלואוריד. מינרלים להם חשיבות מסחרית כוללים קריאוליט ופוספוריט.

אזורים גאוגרפים שבהם יש מי תהום עם קישור גבוה מ-1.5 mg/L של פלואוריד טבעי.

הפלואוריד נמצא בכל המים הטבעיים בריכוז מסוים. מי ים מכילים ריכוז אופייני של 1 מ"ג לליטר בזמן שבנהרות ובאגמים ערכי הריכוז קטנים מ-0.5 מ"ג לליטר. במי תהום עשויים להיות ריכוזים משתנים של פלואוריד. הרכבו של המסלע הסובב את מי התהום, הוא יהיה המשפיע העיקרי על ריכוזים אלה: ריכוזי הפלואוריד במים מוגבלים, מכיוון שמסיסותו של המקור העיקרי ליוני פלואוריד, פלואוריט $(CaF_{2})$, מוגבלת. לפיכך, בנוכחות 40 מ"ג סידן לליטר, יוגבל ריכוז הפלואוריד ל-3.1 מ"ג לליטר. רק במצב של חוסר סידן בתמיסה, יכולים ריכוזים גבוהים יותר להיות יציבים. ריכוזי פלואוריד גבוהים צפויים, אם כן, במי תהום מאקוויפרים עניי סידן ובאזורים בהם נפוצים מינרלים מכילי פלואוריד. ריכוזי פלואוריד עשויים להיות גבוהים, גם במי תהום בהם התרחש חילוף קטיוֹנִי של סידן בנתרן.

מים שבהם ריכוזי פלואוריד גבוהים, נפוצים ברצועות גאוגרפיות נרחבות, שבהן מתקיים אחד משלושה גורמים:

1. סלעי משקע ימיים באזורים הרריים. דוגמה לכך היא האזור הנפרש מעיראק ומאיראן, דרך סוריה וטורקיה לעבר אגן הים התיכון, הַמשך באלג'יריה ועד למרוקו. דוגמאות חשובות אחרות הן דרום ארצות הברית, דרום אירופה ודרומה של ברית המועצות לשעבר.
2. סלעים געשיים. האזור המתועד והידוע ביותר, הקשור לפעילות געשית, נפרש לאורכה של מערכת הבקע הסורי-אפריקני, החל בבקע ים המלח, הַמשך דרך סודאן, אתיופיה, אוגנדה וקניה לאורך בקע מזרח-אפריקה וכלה בברפובליקה המאוחדת של טנזניה. רבים מאגמי הבקע הסורי-אפריקני, ובייחוד "אגמי הסודה", הם בעלי ריכוזי פלואוריד גבוהים במיוחד: באגמי קניה, אלמנטייטה ונקורו, ישנם, בהתאמה, 1,640 מ"ג לליטר ו-2,800 מ"ג לליטר. באגמי המומלה שבטנזניה, ישנם 690 מ"ג לליטר. בשנת 1984 בוצע בקניה סקר מפורט, הבודק את ריכוז הפלואוריד במי התהום שבתחומה. לאחר שנלקחו למעלה מ-1,000 דגימות מי תהום, נמצא כי ב-61 אחוז מן הדגימות, ריכוז הפלואוריד היה גבוה מ-1 מ"ג לליטר; בכ-20 אחוז מן הדגימות, ריכוזו היה גבוה מ-5 מ"ג לליטר; וב-12 אחוז מן הדגימות, ריכוזו היה גבוה מ-8 מ"ג לליטר. באזורים הגעשיים של ניירובי, בעמק הביקוע ובמחוזות מרכז קניה, היו ריכוזי הפלואוריד הגבוהים ביותר, ריכוזים של בין 30 ל-50 מ"ג לליטר. מכיוון שרוב מי השתייה סופקו מבארות ומבורות מים של מי תהום, תפוצת פלואורוזיס השן בקניה, ובייחוד באזורים שתוארו לעיל, הייתה גבוהה מאוד. תמונה דומה עולה מן הרפובליקה המאוחדת של טנזניה, שבה ב-30 אחוזים מן המים המשמשים לשתייה, ריכוז הפלואוריד היה גבוה מ-1.5 מ"ג לליטר, ובעמק הביקוע הגיע ריכוזו אף ל-45 מ"ג לליטר.
3. סלעי גרניט וגנייס. דיווחים על ריכוזים גבוהים של פלואוריד, הקשורים בגורם זה, הגיעו מהודו, מפקיסטן, ממערב אפריקה, מתאילנד, מסין, מסרי לנקה, ומדרום אפריקה. במי התהום באזורה היבש של סרי לנקה, נמצא ריכוז הפלואוריד בערכים של עד 10 מ"ג לליטר. תופעת פלואורוזיס השן בסרי לנקה יוחסה לנתון זה, והיו שייחסו לו אף את תופעת פלואורוזיס השלד. באזורה הרטוב של סרי לנקה, גשם אינטנסיבי וסינון טבעי ממושך של פלואוריד ומינרלים אחרים דרך הסלעים הגבישיים אחראים, כפי הנראה, לריכוזי פלואוריד נמוכים בהרבה. ב-17 מתוך 32 מדינות הודו ואזוריה, דווחו ריכוזים גבוהים של פלואוריד במי תהום. הריכוז הגבוה ביותר שנצפה בהודו היה 48 מ"ג לליטר. ריכוזים גבוהים אלה, הם תוצאת הפירוק של פלואוריט, של אפטיט ושל טופז מסלע היסוד המקומי. גם בהודו נצפה קשר הפוך בין ריכוז הפלואוריד לריכוז הסידן במי התהום. סין דווחה על פלואורוזיס מקומי בכל 28 מחוזותיה, תחומיה האוטונומיים ורשויותיה, מלבד שאנגחאי. הפלואורוזיס תוארה כמחלה מקומית, המאפיינת אקלימים טרופיים שבהם יש ריכוזים גבוהים של פלואוריד במים, ובהודו, היא נחשבת בעיית בריאות לאומית ומאתגרת, הנלמדת בהרחבה.

שימוש ברפואת שיניים

יון הפלואוריד משפר עמידות אמייל השן לעששת משום שהפלואוריד הופך חלק מההידרוקסילאפטיט שיוצר את האמייל לפלואוראפטיט שהוא בסיס חלש יותר ולכן נתקף פחות על ידי חומצה (כדוגמת חומצת חלב שנוצרת על ידי רובד חיידקי השן).

$Ca_{10}(PO_{4})_{6}(OH)_{2}+2F^{-}\Rightarrow Ca_{10}(PO_{4})_{6}F_{2}+2OH^{-}$

פלואוריד משמש מאז 1945 במדינות שונות להפלרת מי-שתייה לצורך הגנה על השיניים מעששת. הפלואוריד הוא גם מרכיב ברוב משחות השיניים. נוסף על כך, קיימים תוספי פלואוריד נוספים נפרדים ממי שתייה וממשחות השיניים, הניתנים לילדים ומבוגרים שנמצאים בסיכון גבוה לעששת שיניים ואינם מקבלים הגנה מספקת מפלואוריד במי שתייה או במשחות שיניים. תוספים אלו כוללים:

1. תכשירים המכילים פלואוריד לשטיפת הפה. שטיפות אלה מומלצות בעיקר למבוגרים במקרים של רמת תחלואה גבוהה בעששת ולא לילדים מתחת לגיל 6, מחשש שיבלעו אותם.
2. תכשירי פלואוריד המונחים על השיניים על ידי אנשי מקצוע, כמו ג'ל פלואוריד ולכות.

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא פלואוריד בוויקישיתוף

• מניעת עששת וחשיבותו של פלואוריד, אתר רופא ילדים.