26.07.2018
Anorganische und organische Fluor-Verbindungen - Wenn Chemie nicht gleich Chemie ist: Teil 1 - Fluorid (anorganische Fluor)
Prof. Katrin Schuhen , Maik Rudloff, Monika Strozynska, Wasser 3.0
Der Anteil von Fluor in der Lithosphäre beträgt 0,08 %, womit es zu den am häufigsten vorkommenden Halogenen gehört. Durch seine hohe Reaktivität kommt Fluor im natürlichen Zustand meist in Mineralien wie z. B. Flussspat, Kryolith oder Fluorapatit als Fluorid-Anion vor.
Werden bei Kohlenwasserstoffverbindungen die Wasserstoffatome durch Fluoratome ersetzt, erlangen diese organischen Verbindung wegen der starken Kohlenstoff-Fluor-Bindung einzigartige Eigenschaften, sodass in den letzten Jahrzehnten mit der Organofluorchemie eine eigene Sparte im Bereich Forschung und Ent-wicklung entstanden ist. Zu dieser Sparte zählen auch die Gruppe der per- und polyfluorierten Chemikalien (PFC), die bei chemischer und thermischer Stabilität beständig gegenüber UV-Licht und Verwitterung sind. Während das Fluorid-Ion selbst als reaktives Teilchen (Anion) wirkt, so ist das Fluor kovalent an das Kohlenstoffatom gebunden, womit die Reaktivität von Organofluorverbindungen von den organischen funktionellen Gruppen am Molekül abhängt.
Möchte man somit die Umweltauswirkungen von Fluorverbindungen untersuchen, so muss man zwischen anorganischen Fluor (Fluorid-Anion) und von Menschen synthetisierten Organofluor-verbindungen (z. B. PFC) unterscheiden.
Anorganisches Fluorid
Obwohl Fluorid-Anionen natürlich in der Umwelt vorkommen und essenziell für Pflanzen, Tiere und Menschen sind, stellen Grundwasserverunreinigung mit Fluoriden eines der ernsthaften Probleme weltweit dar. Anorganisches Fluorid gelangt durch die Verwitterung von fluorhaltigen Mineralien, vulkanische Gase und in Gebieten mit hoher geothermaler Aktivität auf natürlichem Wege in die Umwelt. Anthropogene Eintragungspfade von Fluorid-Ionen in die Umwelt stellen fluoridhaltige Abwässer und Abgase in der industriellen Produktion von Keramik, Semikonduktoren, Galvanik, Eisenverarbeitung etc. dar. Die Fluorid-Konzentration industrieller Abwässer liegt bei Konzentrationen von 10 bis 1000 mg/l und somit höher als im natürlichen Wasser. Industrielle Abgase können sowohl gasförmige als auch feste Fluorverbindungen enthalten, die mit dem Regen in den Wasserkreislauf gelangen. Eine weitere anthropogene Emissionsquelle entsteht durch die Zugabe von Fluorid in das Trinkwasser zur zahnmedizinischen Prophylaxe, z. B. in den USA.