Chemisches Element Erstmals elementares Fluor nachgewiesen

Fluor ist das reaktivste aller chemischen Elemente. Deswegen glaubte man bisher, dass seine Atome in der Natur nur mit anderen Elementen verbunden existieren. Doch mit Hilfe eines stinkenden Minerals haben Forscher nun das Gegenteil bewiesen.

Stinkspat aus der Oberpfalz: Elementares Fluor in winzigen Einschlüssen
Rupert Hochleitner/ Mineralogische Staatssammlung München

Stinkspat aus der Oberpfalz: Elementares Fluor in winzigen Einschlüssen


München - Das Element Fluor kommt entgegen bisherigen Annahmen doch frei in der Natur vor. Im sogenannten Stinkspat, einem Fluorit-Mineral, haben Forscher erstmals winzige Mengen des reaktionsfreudigsten aller chemischen Elemente entdeckt. Jörn Schmedt auf der Günne und Martin Mangstl (beide LMU München) sowie Florian Kraus (TU München) gelang es, elementares Fluor in dem Mineral nachzuweisen.

Wie die Wissenschaftler im Fachmagazin "Angewandte Chemie" berichten, entsteht das Fluor durch winzige Uraneinschlüsse, deren Strahlung das Fluorit-Mineral zersetzt. Diese Reaktion erkläre auch, warum der Stinkspat so stechend rieche, wenn man ihn zerschneide oder anbohre: Das aggressive Fluorgas entweiche dann aus den Einschlüssen.

Fluor ist das reaktivste aller chemischen Elemente und deshalb nur mit größter Vorsicht zu handhaben. Es ist so aggressiv, dass selbst Laborglasgeräte ihm nicht widerstehen können. Sogar Ziegelsteine brennen, wenn sie mit Fluorgas in Kontakt kommen, wie die Forscher erklären. Wegen dieser extremen Eigenschaften waren Chemiker bislang überzeugt davon, dass Fluor in der Natur nicht elementar, sondern nur mit anderen Atomen verbunden vorkommen kann wie zum Beispiel in Fluorit-Mineralien wie dem Flussspat. In diesem ist jeweils ein Kalziumatom mit zwei Fluoratomen verbunden.

Wechselnde Magnetfelder bringen Atome zum Schwingen

Eine besondere Form des Flussspats, der sogenannte Stinkspat, stellte die Chemiker jedoch vor ein Rätsel. Beim Zerkleinern verströmt dieses Mineral einen stechend unangenehmen Geruch - sehr ähnlich dem von Fluorgas. Welcher Stoff aber für diesen Geruch verantwortlich ist, blieb mehr als 200 Jahre lang ungeklärt. In der Diskussion waren unter anderem Iod, Ozon, Chlor oder fluorierte Kohlenwasserstoffe.

Erst jetzt war es möglich zu zeigen, dass Stinkspat elementares Fluor enthält. Und damit auch, dass das aus diesem Mineral entweichende stechend riechende Gas tatsächlich Fluorgas ist. Die Forscher nutzten für ihre Arbeit die Kernmagnetresonanz-Spektroskopie (NMR-Spektroskopie). Bei diesem Verfahren wird das Mineral starken, wechselnden Magnetfeldern ausgesetzt. An den eingefangenen Signalen konnten die Forscher erkennen, dass sich neben den Fluorverbindungen auch winzige Mengen elementaren Fluors im Gestein verbargen.

"Es ist nicht verwunderlich, dass Chemiker so lange an der Existenz von elementarem Fluor im Stinkspat zweifelten", sagen die Forscher. Denn normalerweise würden elementares Fluor und Kalzium sofort miteinander reagieren und wieder Flussspat bilden. Im Fall des Stinkspats liegen jedoch besondere Verhältnisse vor, wie die Chemiker erklären: Das elementare Fluor entstehe durch feine Uraneinschlüsse im Mineral, die konstant Strahlung abgeben und so den Fluorit in Kalzium und elementares Fluor aufspalten. Das Fluor liege dann, durch Fluorit vom Kalzium getrennt, in kleinen Einschlüssen vor und bleibe so in elementarer Form erhalten.

chs/dapd



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