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氟——最活泼的非金属元素

时间:2021-02-07 20:59:47 点击:

  核心提示: 氟,元素周期表第9号元素,世界上最活泼的非金属元素。 在化学元素史上,氟元素的发现是参与人数最多、危险性最大、工作最难的研究课题之一。 1768年,德国化学家马格拉夫在研究萤...


氟,元素周期表第9号元素,世界上最活泼的非金属元素。

在化学元素史上,氟元素的发现是参与人数最多、危险性最大、工作最难的研究课题之一。

1768年,德国化学家马格拉夫在研究萤石的时候发现了氢氟酸,但一直到1819年仍然无法分离出无水氢氟酸,只是阐明了氢氟酸与玻璃的反应原理。1810年,法国物理学化学家安培,根据对氢氟酸性质的研究指出,其中可能含有一种与氯元素相似的元素,并建议把它命名为“Fluor”。词源来自于拉丁文、法文,原意为“流动”,最后,因为氟元素来自于萤石,于是将其命名为“Fluorine”。在此之后,很多科学家都曾尝试制备单质氟,如1813年的戴维,1836年的乔治·诺克斯和托马士·诺克斯,1850年的弗累密,1869年的哥尔……都因无法分离而失败,而且他们因长期接触含氟化合物中毒而影响到身体健康。直到弗累密的学生莫瓦桑在总结前人分离失败的原因后,经过14年反复实验才在1886年第一次成功制得了单质氟,并于20年后因研究氟的制备和含氟化合物的研究成果,而获得了1906年的诺贝尔化学奖。从最早发现氢氟酸,到莫瓦桑制得单质氟,前后历时118年,多位科学家因长时间与高浓度的氢氟酸和氟气接触受到影响,身体状况都不是很好,甚至献出了生命,这确实是一段极其悲壮的化学史。

氟是化学性质最活泼、氧化性最强的物质,能同所有其他元素化合,因此自然界中不存在氟单质,主要以萤石(CaF2)等少数含氟矿物的形式存在。氢氟酸的稳定性极好,不容易分解出氟单质,而且氟单质和氢氟酸都能与玻璃发生反应,所以科学家们在进行提纯和分解氟化氢的时候,往往因为使用的是玻璃仪器而导致实验失败。

氟元素对人来说是一种少不得也多不得的元素,饮用水中含氟量以0.5-1.0mg/m3比较适宜,太低容易导致龋齿,太高容易导致氟骨病以及骨髓畸形。

在第二次世界大战期间,氟化学得到了迅速的发展,还要归功于执行“曼哈顿计划”的美国科学家们,他们在实验中发现利用六氟化铀的挥发性,能成功分离进行裂变的铀-235,从而使氟受到了更多的关注。随后,科学家们又陆续合成出K2MnF6和SbF5等新的氟化物,甚至连稳定的惰性气体氙,也能与氟气化合,从而引发对惰性气体活泼性的研究和一系列包括氟化氪、氟化氡在内的惰性气体氟化物及其衍生物的制备。

科学家们还发现含氟有机物的毒性都不太大,还具有非常奇妙的特性,例如不粘锅上广泛使用的特氟龙。于是氟化工受到了人们的青睐,得到了长足的发展。

现代社会中,氟已经被广泛用于医疗、制冷、塑料、橡胶、冶炼、农药等行业。氟元素逐渐成为现代化学工业中的重要元素,成为我国矿产资源开发利用中的新矿种。过去,氟绝大部分来源于萤石的开发利用,现在人们发现磷矿中会伴生有氟,其主要含氟矿物为碳氟磷灰石。2013年,贵州开阳磷矿(集团)回收磷肥生产过程中产生含氟废气,开发了国内首套氟硅综合利用国产化技术工艺,现在已经可以年产两万吨氟。不过,在研究和利用氟元素的时候,还是要提防它对身体的伤害,及时做好防护工作。

(作者系武汉市第二十中学化学教师、武汉市科学家科普团成员)

作者:不详 来源:网络
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