플루오린(Fluorine)은 주기율표 17족에 속하는 할로젠(할로겐) 계열의 화학 원소로, 원소 기호는 F, 원자 번호는 9이다. 원자량은 18.9984032 u이며, 전기 음성도는 폴링 척도 기준 3.98로 모든 원소 중에서 가장 높다.
명칭과 어원
플루오린이라는 명칭은 라틴어로 형석(fluorite)을 뜻하는 'fluorum'에서 유래하였으며, 이는 '흐르다'라는 의미의 라틴어에서 비롯되었다. 과거에는 독일어식 표현인 '플루오르'(Fluor) 또는 일본어 음차인 '불소'(弗素)라는 이름이 널리 사용되었으나, 대한화학회에서 영어 명칭을 따라 '플루오린'으로 최종 결정하였다. 다만 일상생활에서는 여전히 '불소 치약' 등에서 '불소'라는 명칭이 사용되고 있다.
물리적·화학적 성질
플루오린 분자(F₂)는 상온에서 옅은 황록색 기체로, 자극적인 냄새가 있다. 녹는점은 53.53 K(−219.62°C), 끓는점은 85.03 K(−188.12°C)이며, 표준 상태에서 밀도는 1.7 g/L이다. 결정 구조는 단순 입방정계이다.
플루오린은 모든 원소 중에서 전기 음성도가 가장 높고, 가장 강력한 산화제로서 순수한 플루오린은 거의 모든 원소와 반응한다. 물과 매우 격렬하게 반응하여 산소를 생성하며, 유리와도 반응하기 때문에 취급이 까다롭다. 다른 할로젠 원소와 마찬가지로 맹독성 물질이다.
발견 역사
1886년 프랑스 과학자 앙리 무아상(Henri Moissan)이 플루오린을 최초로 분리하는 데 성공하였으며, 1906년 이 공로로 노벨 화학상을 수상하였다.
주요 화합물
플루오린을 포함하는 대표적인 화합물로는 플루오린화 수소(HF), 플루오린화 나트륨(NaF), 형석(CaF₂), 빙정석(Na₃AlF₆), 염화 플루오린화 탄소(CFC, 프레온 가스), 육플루오린화 황(SF₆), 테플론, 사플루오린화 규소(SiF₄), 수소 플루오린화 탄소(HFC) 등이 있다.
용도
의학 분야에서는 플루오린 화합물이 치아에 얇은 막을 형성하여 충치를 예방하고 재석회화를 촉진하는 효과가 있어 치약에 널리 사용된다. 생활에서는 플루오린 수지를 프라이팬이나 냄비 등의 코팅재로 사용하며, 일부 국가에서는 상수도 소독제 및 충치 예방을 위해 수돗물에 적정량의 불소를 첨가하기도 한다.
공업 분야에서는 플루오린화 수소의 유리 부식 성질을 이용하여 유리에 무늬를 새기는 데 사용된다. 육플루오린화 우라늄(UF₆)은 원자력 발전 및 핵연료 제조를 위한 우라늄-235 농축 과정에 사용된다. 프레온 가스, 육플루오린화 황 등은 냉매 및 반도체 세정제로 사용되었으나, 오존층 파괴와 온실가스 문제로 인해 규제가 강화되고 있다.
동위 원소
플루오린은 자연에서 ¹⁹F 한 종류의 안정 동위 원소로만 구성되어 있으며, 이외에 원자량 14~31 사이의 18가지 방사성 동위 원소와 한 가지 핵 이성질체가 알려져 있다. 가장 안정한 방사성 동위 원소는 ¹⁸F으로 반감기가 약 109.771분이다.
위험성
플루오린은 반응성이 매우 높고 독성과 부식성이 강하므로 취급에 각별한 주의가 필요하다.
