フッ素のソースを表示

{| class="wikitable" style="width: 20em; float: right; margin-left: 0.5em; background: white; font-size: 95%"
|- style="background-color: white"
| colspan="2" style="text-align: center" |
{| 
| || style="border-style: none; text-align: center" | [[酸素]] - '''フッ素''' - [[ネオン]]
|-
| style="border-style: none; text-align: center; vertical-align: middle" | '''F'''<br />[[塩素|Cl]]
| style="border-style: none" | [[画像:F-TableImage.png|250px]]<div style="text-align: right"><small>[[周期表]]</small></div>
|}
|-
! colspan="2" style="background: #ffff99" | 一般特性
|-
| style="width: 43%" | [[元素の名前順一覧|名称]], [[元素の記号順一覧|記号]], [[元素の番号順一覧|番号]] || フッ素, F, 9
|-
| [[元素の分類|分類]] || [[ハロゲン]]
|-
| [[元素の族|族]], [[元素の周期|周期]], [[元素のブロック|ブロック]] || [[第17族元素|17 (VIIB)]], [[第2周期元素|2]] , [[pブロック元素|p]]
|-
| [[密度]], [[モース硬度|硬度]] || 1.696 kg·m<small><sup>−3</sup></small>, no data
|-
| 単体の[[色]] || style="text-align: center" | 淡黄褐色<br />[[Image:F,9.jpg|120px|フッ素]]
|-
! colspan="2" style="background: #ffff99" | 原子特性
|-
| [[原子量]] || 18.9984032 [[原子質量単位|u]]
|-
| [[原子半径]](計測値) || 50 (42) [[ピコメートル|pm]]
|-
| [[共有結合半径]] || 71 pm
|-
| [[ファンデルワールス半径|VDW半径]] || 147 pm
|-
| [[電子配置]] || <nowiki>[</nowiki>[[ヘリウム|He]]<nowiki>]</nowiki>2[[s軌道|s]]<sup>2</sup> 2[[p軌道|p]]<sup>5</sup>
|-
| [[電子殻]] || 2, 7
|-
| [[酸化数]]([[酸化物]]) || -1（[[酸|強酸性]][[酸化物]]）
|-
| [[結晶構造]] || [[立方晶]]
|-
! colspan="2" style="background-color: #ffff99" | 物理特性
|-
| [[相]] || [[気体]] ([[反磁性]])
|-
| [[融点]] || 53.53 [[ケルビン|K]] <br/> (-219.62 [[摂氏|℃]], -363.32 [[華氏|°F]])
|-
| [[沸点]] || 85.03 K <br/>(-188.14 ℃, -306.62 °F)
|-
| [[モル体積]] || 11.20 &times; 10<small><sup>−3</sup></small> m<small><sup>3</sup></small>·mol<small><sup>−1</sup></small>
|-
| [[気化熱]] || 3.2698 kJ·mol<small><sup>−1</sup>
|-
| [[融解熱]] || 0.2552 kJ·mol<small><sup>−1</sup>
|-
| [[蒸気圧]] || no data
|-
| [[音速|音の伝わる速さ]] || no data
|-
! colspan="2" style="background: #ffff99" | その他
|-
| [[クラーク数]] || 0.03[[パーセント|%]]
|-
| [[電気陰性度]] || 3.98 ([[ライナス・ポーリング|ポーリング]])
|-
| [[比熱容量]] || 824 J·kg<small><sup>−1</sup></small>·K<small><sup>−1</sup></small>
|-
| [[導電率]] || no data
|-
| [[熱伝導率]] || 0.0279 W·m<small><sup>−1</sup></small>·K<small><sup>−1</sup></small>
|-
| rowspan="9" | [[イオン化エネルギー]] || 第1: 1,681 kJ·mol<small><sup>−1</sup>
|-
| 第2: 3,374.2 kJ·mol<small><sup>−1</sup>
|-
| 第3: 6,050.4 kJ·mol<small><sup>−1</sup>
|-
| 第4: 8,407.7 kJ·mol<small><sup>−1</sup>
|-
| 第5: 11,022.7 kJ·mol<small><sup>−1</sup>
|-
| 第6: 15,164 kJ·mol<small><sup>−1</sup>
|-
| 第7: 17,868 kJ·mol<small><sup>−1</sup>
|-
| 第8: 92,038.1 kJ·mol<small><sup>−1</sup>
|-
| 第9: 106,434.7 kJ·mol<small><sup>−1</sup>
|-
! colspan="2" style="background: #ffff99" | （比較的）安定同位体
|-
| colspan="2" |
{| class="wikitable" style="width: 98%; margin: 0; background: white" 
|- style="font-size: 85%; text-align: center; font-weight: bold"
| [[同位体]] || [[天然存在比|NA]] || [[半減期]] || [[崩壊モード|DM]] || [[崩壊エネルギー|DE]]/[[メガ|M]][[電子ボルト|eV]] || [[崩壊生成物|DP]]
|-
| <sup>19</sup>F || '''100%''' || colspan="4" | [[中性子]]10個で[[安定]]
|}
|-
! colspan="2" style="background: #ffff99; font-size: 85%" | 注記がない限り[[国際単位系]]使用及び[[標準状態]]下。
|}

'''フッ素'''（ふっそ、弗素、[[ラテン語|羅]]''Fluor'' [[英語|英]]''Fluorine''）は[[原子番号]] '''9''' の[[元素]]。[[元素記号]]は '''F'''。最も軽い[[ハロゲン]]元素。全元素中で最も大きな[[電気陰性度]]を持ち、化合物中では常に −1 の[[酸化数]]を取る。反応性が高いため、天然には[[蛍石]]や[[氷晶石]]などとして存在し、[[単体]]では存在しない。（フッ素を含む化合物については記事 [[フッ化物]]も参照のこと）

== 歴史 ==
古くから製鉄などにおいて、フッ素の化合物である蛍石 (CaF<sub>2</sub>) が[[融剤]]として用いられた。例えば、ドイツの鉱物学者[[ゲオルク・アグリコラ]]は1530年に著書「ベルマヌス」''Bermannus, sive de re metallica dialogus'' において、蛍石を炎の中で加熱し、融解させると、融剤として適切であると記している。1670年には、ドイツのガラス加工業者のハインリッヒ・シュヴァンハルト (Heinrich Schwanhard) が蛍石の酸溶解物に[[ガラス]]を[[エッチング]]する作用があることに気づいた。蛍石に[[硫酸]]を加えると発生する[[フッ化水素]]は[[1771年]]、[[カール・ヴィルヘルム・シェーレ|カール・シェーレ]]が発見していた。未知の元素が蛍石 (Fluorite) に含まれる可能性から、フランスの[[アンドレ＝マリ・アンペール]]は、未発見の新元素に fluorine と名付けた。[[フッ化水素]]と[[塩化水素]]の組成がフッ素と[[塩素]]の違いだけであると、最初に主張したのはアンペールであった。彼はその後、名称を変える。[[ギリシア語]]の「破壊的な」という語から、 phthorine とした。ギリシア語ではアンペールの新名称（{{Lang|el|Φθόριο}}）を採用している。しかしながら、[[イギリス]]の[[ハンフリー・デービー|デーヴィー]]が fluorine を使い続けたため、多くの言語では fluorine に由来する名称が定着した。名称は定まったが、フッ化水素の研究は進まず、[[酸素]]を発見した[[アントワーヌ・ラヴォアジエ|ラヴォアジェ]]も単離には至らなかった。

1800年、[[イタリア]]の[[アレッサンドロ・ボルタ]]が発見した電池が、[[電気分解]]という元素発見に極めて有効な武器をもたらした。デービーは1806年から電気化学の研究を始める。[[カリウム]]、[[ナトリウム]]、[[カルシウム]]、[[ストロンチウム]]、[[マグネシウム]]、[[バリウム]]、[[ホウ素]]を次々と単離。しかし1813年の実験では電気分解の結果、漏れ出たフッ素で短時間の中毒に陥ってしまう。デービーの能力を持ってしてもフッ素は単離できなかった。単体のフッ素の[[酸化力]]の高さゆえである。実験器具自体が破壊されるばかりか、人体に有害なフッ素を分離・保管することもできない。

[[アイルランド]]のクノックス兄弟は実験中に中毒になり、1人は3年間寝たきりになってしまう。[[ベルギー]]の Paulin Louyetと[[フランス]]のジェローム・ニクレも相次いで死亡する。1869年、ジョージ・ゴアは無水フッ化水素に直流電流を流して、水素とフッ素を得たが、即座に爆発的な反応がおきた。しかし、偶然にも怪我一つなかったという。

ようやく[[1886年]]、[[アンリ・モアッサン]]が単離に成功する。[[白金]]、[[イリジウム]]電極を用いたこと、蛍石をフッ素の捕集容器に使ったこと、電気分解を-50℃という低温下で進めたことが、成功の鍵だった。材料にも工夫があり、[[フッ化水素カリウム]](KHF<sub>2</sub>)の無水フッ化水素(HF)溶液を用いた。モアッサンも無傷というわけにはいかず、この実験の過程で片目の視力を失っている。フッ素単離の功績から、1906年のノーベル化学賞はモアッサンが獲得した。翌年、モアッサンが急死した原因は不明である。

== 性質 ==
[[単体]]は通常2原子分子の '''F<sub>2</sub>''' として存在する。常温常圧では淡黄褐色で特有の臭い（[[塩素]]のようとも、きな臭いとも称される）をもつ[[気体]]。非常に強い[[酸化]]作用があり、猛毒。

[[融点]] −223 ℃、[[沸点]] −188 ℃、[[比重]] 1.11（沸点時、空気を1とする）。反応性が極めて高く、[[ヘリウム]]と[[ネオン]]以外の殆んどの単体元素を[[酸化]]し[[化合物]]（フッ化物）を作る。

ガラスや白金さえも侵すためその性質上、単体で保存することはほとんどない。もっぱら単体よりも穏やかな化合物の状態で保存され、容器には化合物であっても侵されにくい[[ポリエチレン]]製の瓶や、[[テフロン]]コーティングされた容器が用いられる。単体はフッ化水素(HF)を電解するか、フッ化水素カリウム (KHF<sub>2</sub>) を電解することで得られる。

=== 人体への影響 ===
必須[[微量元素]]のひとつであると主張する学術団体がある。欠乏と過剰になる量の範囲が狭い（[[歯のフッ素症#食事摂取基準]]を参照）。フッ素のサプリメントは、[[日本]]国外では製品化されているが、日本国内での製品化は難しいと主張されることもある。主な摂取源は飲料水と動物の骨などである。

フッ素の過剰摂取は[[骨硬化症]]、[[脂質代謝障害]]、[[糖質代謝障害]]と関連がある（[[フッ素症]]を参照）。

=== フッ素の化学反応 ===
フッ素の単体は酸化力が強く、ほとんど全ての元素と反応する。
* 水素とは高温では[[光]]なしでも反応し、光の存在下では室温でも反応してフッ化水素 (HF) を生成する。水素との1対1混合物を燃焼させると4,300[[ケルビン|K]]程度まで達する。
* [[酸素]]とは放電によりO<sub>2</sub>F<sub>2</sub>を生じ、液体酸素とは放電により、O<sub>3</sub>F<sub>2</sub> が得られる。
* [[カルコゲン元素]]（[[硫黄]]、[[セレン]]、[[テルル]]）とは[[六フッ化物]] (SF<sub>6</sub>、SeF<sub>6</sub>、TeF<sub>6</sub>) を生成する。
* [[水]]と反応させるとフッ化水素(HF)、酸素 (O<sub>2</sub>) と一部[[オゾン]] (O<sub>3</sub>) を生成する。つまり水を燃やす。
* [[水酸化ナトリウム]]水溶液と反応して、OF<sub>2</sub> を生じる。
* [[窒素]]とは反応しないが、[[アンモニア]]と直接反応させると、[[フッ化窒素]] (NF<sub>3</sub>) を生成する。
* [[炭素]]はフッ素雰囲気下で燃焼し、[[四フッ化炭素]] (CF<sub>4</sub>) を生成する。
* アモルファス[[二酸化ケイ素]] (SiO<sub>2</sub>) はフッ素雰囲気下で燃焼し、[[四フッ化ケイ素]] (SiF<sub>4</sub>) と酸素 (O<sub>2</sub>) になる。
* [[鉄]]などとは即座に反応する。他の金属も室温から比較的低温で反応する。
* [[ニッケル]]、[[銅]]、[[鉛]]は、表面に[[フッ化銅]] (CuF<sub>2</sub>) など、[[不動態]]の[[皮膜]]を形成するので比較的腐食し難い。
* [[金]]、白金とは主に500℃以上で反応する。
* [[キセノン]]とは加熱あるいは光存在下に反応し、フッ化キセノン (XeF<sub>2</sub>) を生じる。大過剰のフッ素存在下に400℃で加熱すると、二、四、六フッ化物(XeF<sub>2</sub>,XeF<sub>4</sub>,XeF<sub>6</sub>)の混合物を生成する。[[クリプトン]]とは光存在下に反応しフッ化クリプトン (KrF<sub>2</sub>) を生成する。
* [[ハロゲン元素]]とはハロゲン間化合物を生成し、[[フッ化塩素]] (ClF、ClF<sub>3</sub>)、[[フッ化臭素]] (BrF、BrF<sub>3</sub>、BrF<sub>5</sub>)、[[フッ化ヨウ素]] (IF<sub>5</sub>、IF<sub>7</sub>) などが知られている。
* フッ素の[[酸化還元電位]]は+2.89（[[電位差|V]]）で、他の[[ハロゲン]]族元素に比べて非常に高い値である。[[酸素]]の+1.21Vより高いため、他のハロゲン化物塩水溶液と異なり、フッ化物塩の水溶液を[[電気分解]]してもフッ素の単体は得られず酸素が発生する。

== 用途 ==
その性質上、フッ素を単体で使う場面は少なく、[[フッ化カルシウム]] (CaF<sub>2</sub>) と[[硫酸]] (H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>) から生成するフッ化水素 (HF) を介して利用されることが多い。[[ウラン235]] (<sup>235</sup>U) 濃縮のため、揮発性の高いフッ化[[ウラン]] (UF<sub>6</sub>) を製造する目的で単体フッ素が利用されることは、特筆すべき事柄である。

フッ素の化合物は、一般に極めて安定しており、長期間変質しないという特徴を持つ。この性質は環境中で分解されにくく、いつまでも残存するということを意味しており、その使用には注意が必要である。

=== 屈折率の制御 ===
フッ素にはガラスの[[屈折率]]を低下させる働きがあるため、[[光ファイバー]]など[[通信]]の分野において、その屈折率制御にフッ素が使われている。

=== ロケット ===
単体のフッ素は[[ロケット|ロケット燃料]]の[[酸化剤]]としても使われる<ref>[[石倉三郎]]ら編、「フッ素」、『岩波理化学辞典』、第5版CD-ROM版、岩波書店、1999年</ref>。

=== 清掃 ===
[[半導体]]や[[液晶]]の製造装置に溜まった[[シリコン]]などのかすを除去するためにフッ素ガスが使われている。

== フッ素の化合物 ==
{{main|フッ化物}}
フッ素の化合物は'''フッ化物'''と呼ばれる。

=== 金属のフッ化物 ===
* [[フッ化アルミニウム]] AlF<sub>3</sub>
* [[フッ化カルシウム]] CaF<sub>2</sub>
** [[蛍石]] - フッ化カルシウムの鉱石
* [[フッ化水素]] HF
* [[フッ化ナトリウム]] NaF
* [[氷晶石]] - 六フッ化アルミニウムナトリウム Na<sub>3</sub>AlF<sub>6</sub> の鉱石
* [[六フッ化ウラン]] UF<sub>6</sub>

=== 非金属のフッ化物 ===
* [[四フッ化炭素]] CF<sub>4</sub>
* [[フッ化硫黄]]
** [[四フッ化硫黄]] SF<sub>4</sub>
** [[六フッ化硫黄]] SF<sub>6</sub>
* [[フッ化キセノン]]
* [[フッ化ケイ素酸]]
* [[ヘキサフルオロ白金酸キセノン]] XePtF<sub>6</sub>
* [[アルゴンフッ素水素化物]] HArF

=== フッ素のオキソ酸 ===
フッ素の[[オキソ酸]]は慣用名をもつ。次にそれらを挙げる。
{| class="wikitable"
|-
! オキソ酸の名称 !! 化学式<br />(酸化数) !! オキソ酸塩の名称 !! 備考
|-
| [[次亜フッ素酸]]<br />(hypofluorous acid) || '''HFO'''<br/>(−I) || 次亜フッ素酸塩<br />( - hypofluorite) ||&nbsp;
|-
|}
* オキソ酸塩名称の '-' には[[カチオン]]種の名称が入る。

=== その他 ===
* [[モノフルオロ酢酸]] CH<SUB>2</SUB>FCOOH
* [[テフロン]]
* [[ポリフッ化ビニル]]
* [[マジック酸]] FSO<sub>2</sub>OH•SbF<sub>5</sub>
* [[六フッ化リン酸リチウム]] LiPF<sub>6</sub>

== 関連項目 ==
{{Commons|Fluorine}}
* [[フッ化物]]
* [[水道水フッ化物添加]]

== 参考文献 ==
<div class="references-small"><references /></div>

== 外部リンク ==
{{Wiktionary}}
* [http://hfnet.nih.go.jp/contents/indiv_agreement.html?588 フッ素 - 「健康食品」の安全性・有効性情報] （[[国立健康・栄養研究所]]）
* [http://members.jcom.home.ne.jp/tomura/murakami/index.htm フッ素毒警告ネットワーク]
* [http://www.org-chem.org/yuuki/fluoro/fluoro.html 異能の脇役・フッ素の素顔]

{{元素周期表}}

{{DEFAULTSORT:ふつそ}}
[[Category:フッ素|*]]
[[Category:フッ素の化合物|*]]
[[Category:環境用語]]
[[Category:元素]]
[[Category:有毒ガス]]
[[Category:労働安全]]
[[Category:労働災害]]
[[Category:酸化剤]]
[[Category:ハロゲン]]

[[en:Fluorine]]