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Carlos del Porto Blanco

Hoy dedicaré la columna al elemento más electronegativo y reactivo de la tabla periódica. Un halógeno que nunca se encuentra libre en la naturaleza debido a su avidez por combinarse con otros elementos. Su historia es una fascinante narrativa que entrelaza química, salud pública y controversia. Eso lo posiciona como uno de los elementos con mayor impacto en la vida cotidiana de las sociedades modernas. Me refiero al flúor (F). así que, manos a la obra.

La química debería convertirse en la astronomía del mundo molecular. Alfred Werner.

El flúor, es un gas tóxico y corrosivo en su forma pura, pero sus compuestos son fundamentales para la salud dental, la industria moderna e incluso la energía nuclear. Su historia es un relato de perseverancia científica, descubrimientos accidentales y debates públicos que persisten hasta hoy.

Este elemento químico reacciona vigorosamente con casi cualquier compuesto con el que entre en contacto, pero es especialmente peligroso cuando se une con el hidrógeno que contiene el agua y da lugar al ácido fluorhídrico. Ese ácido no sólo dificulta la manipulación del elemento al corroer cualquier material de laboratorio con el que entre en contacto, sino que también ataca los tejidos orgánicos expuestos a él. Los pulmones y los ojos son los primeros afectados por los vapores de ácido fluorhídrico, pero incluso el contacto del ácido a través de sólo 160 centímetros cuadrados de piel puede provocar el envenenamiento y la muerte.

Las propiedades fundamentales del flúor son las siguientes:

  • Número atómico: 9
  • Símbolo: F
  • Serie química: Halógeno
  • Apariencia: Gas verde-amarillento en estado puro
  • Electronegatividad: 3.98 en la escala de Pauling, la más alta de todos los elementos

De su historia.

La historia del flúor está teñida de tragedia y tenacidad. Aparece en la naturaleza en forma de criolita (Na?AlF?), fluorapatita (Ca?(PO?)?F) o como fluorita, fluoruro de calcio (CaF?). En 1530, fue descrito por Georgius Agricola, quien observó su utilidad en las fundiciones para que el hierro se fundiera a menor temperatura y por reducir la viscosidad del metal líquido, y permitir que éste fluyera con más facilidad a través de los canales y los moldes. De ahí proviene el nombre “flúor”, del latín fluere (“fluir”).

En 1670, Enrique Schwandhard descubrió que al someter al mineral a algunos ácidos, desprendía un vapor muy corrosivo, que incluso corroía el vidrio. Utilizó esa propiedad para elaborar dibujos sobre el vidrio. Mantuvo en secreto la forma de obtenerlo. Muy lentamente se avanzó en el estudio de ese mineral. En 1768, Andreas Sigismund Marggraf, lo estudió y obtuvo nuevamente el extraño vapor, informando sobre la característica que ataca al vidrio.

Sin embargo, el primero en estudiar el gas fue Carl Wilhelm Scheele en 1780. A él se le atribuye el descubrimiento del ácido fluorhídrico. Murió a los 44 años, muy probablemente a causa de una intoxicación sistemática con los productos que manejaba.

En 1813, Ampère hizo la hipótesis de que el ácido fluorhídrico era un compuesto de hidrógeno con un elemento todavía no descubierto. Esa hipótesis la realizó por la analogía que tiene ese ácido con el muriático, del que se descubrió el cloro apenas tres años antes. Comunicó su hipótesis a Humphry Davy. Ampère sugirió el nombre de «pthor» al nuevo elemento, pero Davy se inclinó por el nombre «flúor».

Desde ese momento se produjeron una serie de intentos de aislar el flúor, todos fallidos, y la mayoría con accidentes de intoxicación. Davy trabajo por medio de electrólisis, descomponiendo el fluoruro cálcico, pero no lo logró debido a que, una vez aislado el flúor en el electrodo positivo, se combinaba rápidamente con cualquier elemento que estuviese cerca. En el proceso se intoxicó y probablemente a causa de eso tuvo una muerte temprana.

En 1830 los hermanos Tomás y Jorge Knox intentaron aislar el flúor por medios químicos usando cloro. No lo lograron y también se intoxicaron seriamente. El químico belga Paulin Louyel también probó suerte en la misma época, pero tampoco tuvo exito, la intoxicación le causó la muerte. Edmond Frémy (inicialmente ayudante de Louyel) abordó el tema con mucha mayor cautela y seguridad, lo que le valió librarse de la intoxicación. Regresó a la electrólisis y en el proceso fue el primero en obtener hidrógeno fluoruro puro (anteriormente solo se lo obtenía mezclado con agua), pero no pudo lograr el objetivo. Por esa cadena de tragedias al flúor se le llamó «el elemento demoníaco».

El químico francés Henri Moissan, inicialmente ayudante de Frémy, continuó con el intento. Probó métodos químicos (usando fluoruro de fósforo) pero fracasó, por lo que decidió intentar con electrólisis. Usó fluoruro de arsénico, pero al comenzar a intoxicarse paso al ácido fluorhídrico, continuando la labor de su maestro. Para que condujera la electricidad agregó fluoruro de potasio al ácido fluorhídrico puro y logró la electrólisis. Para que el flúor no atacara al electrodo positivo, usó una aleación de platino e iridio, apoyado en fluorita como aislante, y adicionalmente realizó la electrólisis a 50 grados bajo cero. Finalmente, el 26 de junio de 1886, Moissan fue el primero que obtuvo flúor en forma pura, lo que le valió el Premio Nobel de Química de 1906.

La primera producción comercial de flúor se realizó en el marco del Proyecto Manhattan, para la obtención de la bomba atómica, en 1944. Se uso hexafluoruro de uranio, UF6, empleado para la separación de isótopos de uranio. Ese proceso se sigue empleando para aplicaciones de energía nuclear.

El flúor tiene un único isótopo natural, el 19F. Ese isótopo tiene un número cuántico de espín nuclear de 1/2 y se puede emplear en espectroscopia de resonancia magnética nuclear. Se suele emplear como compuesto de referencia el triclorofluorometano, CFCl3 o el trifluoroacético TFA.

El 18F es un isótopo artificial emisor de positrones (emisor ?+), que puede obtenerse por medio de un ciclotrón a partir del 18O (bajo la forma química de H218O). El 18F, por su emisión radiactiva (positrones, que al aniquilarse con los electrones del medio producen dos rayos gamma de 511 kilo electrónvolt), se utiliza en el diagnóstico por tomografía por emisión de positrones (PET), la cual tiene aplicaciones en distintos ámbitos médicos como la oncología, la neurología y la cardiología. El 18F se incorpora a moléculas orgánicas (proceso denominado «marcación con 18F»). Las mismas son aplicadas al paciente por medio de inyectables y el patrón de su distribución en el organismo permite el diagnóstico de tumores, zonas de baja perfusión cardíaca o cerebral, entre otras.

Usos

La reactividad del flúor es precisamente la fuente de su utilidad, entre sus usos más conocidos se encuentran:

  • Salud dental: Es su aplicación más conocida. A partir del estudio epidemiológico iniciado en 1901 por Frederick McKay en Colorado Springs, Estados Unidos, que vinculó las «manchas marrones» en los dientes con una menor incidencia de caries, se descubrió el papel protector de los iones fluoruro. Eso llevó a la fluoración artificial del agua potable, iniciada en 1945 en Grand Rapids, Michigan y Newburgh, New York, Estados Unidos. Hoy, el fluoruro en pastas dentales y enjuagues fortalece el esmalte (formando fluorapatita) y remineraliza lesiones incipientes.
  • Industria química: Es clave en la síntesis de compuestos de alto impacto.

o   Refrigerantes: Los clorofluorocarbonos (CFC), ahora restringidos por el Protocolo de Montreal (1987) por dañar la capa de ozono.

o   Polímeros: El teflón (politetrafluoroetileno o PTFE), descubierto accidentalmente por Roy Plunkett en 1938, es omnipresente en revestimientos antiadherentes y aislantes.

o   Fármacos y agroquímicos: se incorpora en la estructura de muchos fármacos modernos, como algunos antibióticos y antidepresivos, para mejorar su estabilidad, biodisponibilidad y eficacia. Entre el 20% y el 30% de los fármacos modernos (como fluoxetina o varios anestésicos) y muchos pesticidas contienen átomos de flúor, que mejoran su estabilidad y biodisponibilidad.

  • Energía nuclear: El hexafluoruro de uranio (UF?) es un gas crucial para el proceso de enriquecimiento de uranio usado como combustible nuclear.
  • Electrónica: El ácido fluorhídrico (HF) es esencial para grabar silicio en la fabricación de chips y circuitos integrados.
  • Vidrios y cerámicas: La fluorita se usa como fundente en metalurgia y en la fabricación de vidrios especiales.

Principales reservas y los mayores productores

El flúor no se extrae como elemento puro, sino a partir de minerales. Las principales reservas mundiales se encuentran en:

  • China: El mayor productor mundial de fluorita, con depósitos en el sur y el centro del país.
  • México: Segundo productor global, con importantes yacimientos en San Luis Potosí y Coahuila.
  • Sudáfrica, Mongolia y España (especialmente en Asturias) también poseen reservas significativas.

Las reservas mundiales están altamente concentradas, lo que le confiere un valor estratégico. Según datos recientes, Sudáfrica posee las mayores reservas, con aproximadamente 41 millones de toneladas, seguida de cerca por México (alrededor de 32-68 millones de toneladas, dependiendo de la fuente) y China (24 millones de toneladas).

La producción minera estimada en de seis millones de toneladas métricas en 2025. Con China, México y Mongolia posicionados como los máximos productores. China aporta más del 60% del total. Esa concentración geográfica hace que la cadena de suministro global de ese mineral crítico sea vulnerable a las políticas y regulaciones de estos países.

La demanda sigue creciendo, impulsada por su uso en tecnologías limpias y en la transición energética, especialmente en baterías y paneles solares.

Elementos a destacar

  • En 1529, Georgius Agricola describió el uso de la fluorita como fundente en metalurgia.
  • En 1670, Heinrich Schwandhard observó que el vidrio se grababa al exponerse a fluorita tratada con ácido, un fenómeno que luego se entendería como la acción del ácido fluorhídrico.
  • Durante la Segunda Guerra Mundial, el flúor fue clave en el Proyecto Manhattan para la producción de la bomba atómica, debido a su uso en el enriquecimiento de uranio

El flúor ejemplifica las dos caras de muchos avances científicos: un elemento de utilidad extraordinaria en la industria y la medicina, cuya aplicación en salud pública ha prevenido incontables casos de caries, pero que requiere un manejo riguroso basado en evidencia y un constante monitoreo para equilibrar beneficio y riesgo. Su historia nos recuerda que en ciencia, incluso las intervenciones más exitosas deben someterse a escrutinio continuo a la luz de nuevos conocimientos.

Referencias

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