Il fluoro e la vasca da bagno

In uno degli episodi della serie di successo Breaking Bad, il protagonista Walter White suggerisce di utilizzare l’acido fluoridrico per disfarsi di un cadavere. Sebbene non sia scientificamente accurata, la scena della vasca da bagno è una delle più iconiche e al contempo disgustose della serie. Oggi quindi vi voglio raccontare dell’acido fluoridrico.

Che cos’è l’acido fluoridrico? Si tratta di un composto binario, un idracido precisamente, composto da idrogeno e fluoro. Il fluoro è l’elemento più elettronegativo della tavola periodica ed è l’unico in grado di ossidare l’ossigeno. Il processo di ossidazione consiste nella perdita di elettroni e prende il nome dall’elemento ossigeno. Invece, con elettronegatività si intende la capacità di un elemento di attrarre a sé la coppia di elettroni condivisi in un legame chimico. 

Il fluoro è il primo elemento nel gruppo degli alogeni.

Gruppo che? Alo cosa?

Un gruppo nella tavola periodica è semplicemente una colonna; gli alogeni sono tutti gli elementi nella “colonna” 17. Letteralmente, “alogeno” vuol dire “generatore di sale”, nome più che appropriato. Con i metalli formano infatti sali binari, anche detti sali di idracidi. Il prototipo di questi sali è il cloruro di sodio o NaCl o sale da cucina, il sale che normalmente usiamo nel preparare la pasta. Si tratta di elementi piuttosto elettronegativi con tipici comportamenti non metallici. A temperatura ambiente fluoro e cloro sono gassosi, il bromo è liquido, mentre lo iodio è solido.

A differenza dei suoi “fratelli maggiori”, il fluoro ha un comportamento abbastanza diverso. Se l’acido fluoridrico HF è un acido minerale debole, cloro, bromo e iodio formano con l’idrogeno acidi minerali forti. Un acido minerale è per definizione una sostanza in cui il potere ossidante, cioè quello di sottrarre elettroni ad un’altra specie chimica, risiede interamente nello ione idrogeno H⁺. Ad esempio, l’acido cloridrico HCl viene venduto nei supermercati come soluzione acquosa con il nome di acido muriatico (che era il nome dato in origine da Lavoisier).

La differente reattività dell’acido fluoridrico è dovuta all’elevato rapporto carica/raggio dello ione fluoruro. Lo ione fluoruro ha una carica negativa che deve essere distribuita su una piccola superficie perché il raggio è più piccolo rispetto a quello della maggior parte degli elementi. Questo rende lo ione capace di alterare in modo “prepotente” le nuvole elettroniche dei vicini da cui la violenta reattività. A livello scientifico si parla di forte polarizzazione.

L’acido fluoridrico è davvero insidioso, perché reagisce anche con materiali normalmente considerati inerti. A differenza dei suoi fratelloni, è in grado di attaccare il vetro e la ceramica secondo la reazione:

6HF + Si O_2 \rightarrow 2H^+ + Si F_6^{2-} +2H_2 O

Ma dove si trovano il vetro o la ceramica nella reazione? Il vetro comune, cioè quello adoperato per bicchieri o finestre, è composto maggiormente da silice SiO₂. Anche nei materiali ceramici la silice è presente abbondantemente. Sia il vetro che la ceramica sono considerati materiali piuttosto inerti ed questo è il motivo principale per cui vengono utilizzati in cucina per bicchieri, piatti, pentole o come rivestimento refrattario per forni. Il fatto che vengano intaccati dall’acido fluoridrico fornisce un’indicazione di quanto HF sia reattivo.

Tuttavia è sui tessuti biologici che l’acido fluoridrico mostra un estro degno di un genio criminale del calibro del Dottor Moriarty: a contatto con la pelle provoca ustioni dolorose che “camminano”. In che senso? Allo ione fluoruro piace davvero tanto sia lo ione calcio che lo ione magnesio e indovinate dove si trova tanto calcio? Nelle ossa. Sì, l’acido fluoridrico è in grado di corrodere le ossa. La reazione è la seguente:

Ca^{2+} + 2F^- \rightarrow Ca F_2

dove il prodotto è la fluorite o fluoruro di calcio, che è insolubile in acqua. 

Facciamo una croce su HF e non ne parliamo più? Assolutamente no. Come spesso accade in Chimica, anche le sostanze più tossiche e pericolose possono avere degli utilizzi rivoluzionari in molti campi. L’acido fluoridrico non fa eccezione. L’antiaderente che riveste le pentole che magari abbiamo in cucina è in Teflon, che è un polimero fluorurato (i cui monomeri, cioè, contengono fluoro) nella cui sintesi si può adoperare l’acido fluoridrico. Ma anche nell’industria petrolifera, nucleare e in quella dell’alluminio l’acido fluoridrico riveste un’importanza cruciale.

Come nel fumetto Spider-Man:

Da grandi poteri derivano grandi responsabilità.

Jonathan Campeggio

Sono un chimico teorico e da un paio di anni lavoro in una azienda come programmatore. Sono appassionato di sport e arte. 

Bibliografia

• N. N. Greenwood, A. Earnshaw, Chemistry of the Elements, Pergamon Press, 1984.