Fluor - Définition
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Histoire
Le fluor (du latin fluere signifiant flux ou fondant) est d'abord mentionné au XVIe siècle par Basilius Valentinus sous le nom de Flußspat puis décrit par Georgius Agricola en 1530, sous sa forme de fluorine, comme une substance utilisée pour promouvoir la fusion des métaux ou des minéraux.
Découvertes incomplètes
Certaines rumeurs affirment que Heinrich Schwanhard utilisait également du fluor pour graver le verre. Les premières explications du processus de formation du fluor sont publiées en 1725 par George Weygand, ces explications lui ont été données par Matthäus Pauli qui lui-même les a apprises d'un verrier anglais. En 1768, Andreas Marggraf publie la première examination de la réaction chimique.
Inspiré par les publications d'Andreas Marggraf, Carl Scheele commença dès 1771 à chercher la nature chimique du fluor ainsi que des détails sur ses réactions avec les acides. Il a lui aussi observé que le fluor attaque le verre par des fumées obtenues en chauffant lentement un mélange de fluor et d'acide sulfurique. Les résidus solides qui se trouvaient dans le mélange ont été extraits avec de l'eau et ont révélé la présence de chaux par addition d'ammoniaque. Les fumées combinées avec de l'eau formaient une masse blanche identifiée comme de la silice. Ansi, la solution obtenue a montré une réaction acide que Carl Scheele nomma acide fluorhydrique (HF). Scheele a réuni tous les résultats de ses expériences dans ses travaux et a montré comment identifier cet acide. Le fait que le fluor était capable de graver le verre a permis à Jacob Berzelius d'en trouver dans de l'eau en 1822.
Certains chercheurs ont remis en cause l'acide fluorhydrique comme étant un acide. C'est seulement après que l'acide chlorhydrique ait été identifié comme un composé d'hydrogène et d'un nouvel élément appelé chlore que certains chercheurs ont pensé que l'acide fluorhydrique était lui aussi un composé d'hydrogène et d'un autre élément aux propriétés proches du chlore. Ils ont proposé de nommer cet élément inconnu fluor puis phtor (du grec : « destructif ») en raison des propriétés destructrices de ses composés. Ce nom ne fut accepté qu'en Grèce.
Recherches sur l'isolement du fluor
Gay-Lussac et Thénard sont les premiers à essayer d'isoler cet élément. Leur préparation d'acide fluorhydrique fumait fortement dans l'air, a dissout rapidement le verre et a causé de graves brûlures au contact de la peau. D'autres chercheurs ont fait des expériences qui ont eu des effets plus toxiques. Comme il n'ont pas manipulé prudemment l'acide fluorhydrique, certains ont eu des maladies très graves ou en ont perdu la vie.
Humphry Davy a cherché à montrer que l'acide fluorhydrique ne contenait pas d'oxygène. Il a neutralisé l'acide avec de l'ammoniaque pure, la solution obtenue ne présentait pas d'eau et donc pas d'oxygène. Ses expériences suivantes ont été faites à partir d'électrolyses sans succès puis il a fait réagir le chlore avec des fluorures sans succès également. Il en conclut donc que le fluor avait une activité chimique plus importante que les autres éléments.
En 1833, Aimé a soumis du fluorure d'argent (AgF) avec du chlore dans un vase de verre. Les résultats de ses expériences n'ont pas été plus satisfaisantes que celles de Davy. Les frères Knox ont fait la même expérience dans un appareil en fluorure de calcium (Ca2F) mais il est très difficile de déshydrater le fluorure d'argent et leur expérience n'a pas marché. En 1848, Louyet reprend ces expériences analogues et remplacent le fluorure d'argent par du fluorure de mercure. Toutes ces expériences n'auront pas permis d'isoler le fluor. Edmond Frémy démontrera ensuite que l'action du chlore sur le fluor ne l'isole pas. Il démontrera aussi l'existence de plusieurs fluorures.
En 1869, Georges Core a produit une petite quantité de fluor grâce à une électrolyse. Seulement, dans son expérience, du fluor gazeux et de l'hydrogène gazeux se sont formés sur les deux électrodes alors qu'il ne savait pas que le fluor et l'hydrogène gazeux se combinaient explosivement.
Antoine Lavoisier fit lui aussi des expériences avec de l’acide fluorhydrique (solution de fluorure d’hydrogène HF dans l’eau). Certaines de ces expériences menées pour isoler le fluor se terminèrent en tragédie en raison de la dangerosité de ce produit.
Travaux de Moissan
Cet élément ne put être isolé pendant de nombreuses années, car, à peine séparé, il attaque immédiatement les restes de son composé. Mendeleïev l’a placé dans sa classification périodique en 1869, mais ce n’est qu’en 1886 qu’Henri Moissan, après 74 ans d’efforts continus., parvint à le préparer par électrolyse du fluorure de potassium dans du fluorure d’hydrogène, avec des électrodes en platine iridié, sous une tension de 50 volts. Le difluor pur apparaissait à l'anode et le dihydrogène à la cathode. Henri Moissan dut mener cette expérience à basse température, car le fluorure d’hydrogène (HF) bout à 19 °C. Cette découverte lui valu le prix Nobel de Chimie en 1906.