氟氣(F2)
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性狀 氟氣是一種腐蝕性的淡黃色雙原子氣體。氟是電負(fù)度zui強(qiáng)的元素,也是很強(qiáng)的氧化劑。在常溫下,它幾乎能和所有的元素化合,并產(chǎn)生大量的熱能,在所有的元素中,要算氟zui活潑了。
氟氣(F2)是淡黃色的氣體,有特殊難聞的臭味,劇毒。在-188℃以下,凝成黃色的液體。在-223℃變成黃色結(jié)晶體。在常溫下,氟幾乎能和所有的元素化合:大多數(shù)金屬都會(huì)被氟腐蝕,堿金屬在氟氣中會(huì)燃燒,甚至連黃金在受熱后,也能在氟氣中燃燒!許多非金屬,如硅、磷、硫等同樣也會(huì)在氟氣中燃燒。如果把氟通入水中,它會(huì)把水中的氫奪走,放出原子氧(2F2+2H20=4HF+O2↑)。例外的只有鉑,在常溫下不會(huì)被氟腐蝕(高溫時(shí)仍被腐蝕),因此,在用電解法制造氟時(shí),便用鉑作電極。
在原子能工業(yè)上,氟有著重要的用途:人們用氟從鈾礦中提取鈾235,因?yàn)殁櫤头幕衔锖芤讚]發(fā),用分餾法可以把它和其它雜質(zhì)分開(kāi),得到十分純凈的鈾235。鈾235是制造原子彈的原料。在鈾的所有化合物中,只有氟化物具有很好的揮發(fā)性能。
氟zui重要的化合物是氟化氫。氟化氫很易溶解于水,水溶液叫氫氟酸,這正如氯化氫的水溶液叫氫氯酸(俗名叫鹽酸)一樣。氫氟酸都是裝在聚乙烯塑料瓶里的。如果裝在玻璃瓶里的話(huà),過(guò)一會(huì)兒,整個(gè)玻璃瓶都會(huì)被它溶解掉——因?yàn)樗軓?qiáng)烈地腐蝕玻璃(4HF+SiO2=SiF4+2H20)。人們便利用它的這一特性,先在玻璃上涂一層石蠟,再用刀子劃破蠟層刻成花紋,涂上氫氟酸。過(guò)了一會(huì)兒,洗去殘余的氫氟酸,刮掉蠟層,玻璃上便出現(xiàn)美麗的花紋。玻璃杯上的刻花、玻璃儀器上的刻度,都是用氫氟酸“刻”成的。由于氫氟酸會(huì)強(qiáng)烈腐蝕玻璃,所以在制造氫氟酸時(shí)不能使用玻璃的設(shè)備,而必須在鉛制設(shè)備中進(jìn)行。
在工業(yè)上,氟化氫大量被用來(lái)制造聚四氟乙烯塑料。聚四氟乙烯號(hào)稱(chēng)“塑料*”,具有*的耐腐蝕性能,即使是浸在王水中,也不會(huì)被侵蝕。它又耐250℃以上的高溫和-269.3℃以下的低溫。在原子能工業(yè)、半導(dǎo)體工業(yè)、超低溫研究和宇宙火箭等科學(xué)技術(shù)中,有著重要的應(yīng)用。我國(guó)在1965年已試制成功“聚四氟乙烯”。聚四氟乙烯的表面非常光滑,滴水不沾。人們用它來(lái)制造自來(lái)水筆的筆尖,吸完墨水后,不必再用紙來(lái)擦凈墨水,因?yàn)樗砻嫔弦稽c(diǎn)墨水也不沾。氟化氫也被用來(lái)氟化一些有機(jī)化合
氟氣(F2)
物。的冷凍劑“氟利昂”,便是氟與碳、氯的化合物。在釀酒工業(yè)上,人們用氫氟酸殺死一些對(duì)發(fā)酵有害的細(xì)菌。
氫氟酸的鹽類(lèi),如氟化鍶、氟化鈉、氟化亞錫等,對(duì)乳酸桿菌有顯著的抑制能力,被用來(lái)制造防齲牙膏。常見(jiàn)的“氟化鍶”牙膏,便含有大約千分之一的氟化鍶。
在大自然中,氟的分布很廣,約占地殼總重量的萬(wàn)分之二。zui重要的氟礦是螢石——氟化鈣。螢石很漂亮,有玻璃般的光澤,正方塊狀,隨著所含的雜質(zhì)不同,有淡黃、淺綠、淡藍(lán)、紫、黑、紅等色。我國(guó)在古代便已知道螢石了,并用它制作裝飾品?,F(xiàn)在,螢石大量被用來(lái)制造氟化氫和氟。在煉鋁工業(yè)上,也消耗大量的螢石,因?yàn)橛秒娊夥ㄖ其X時(shí),加入冰晶石(六氟鋁酸鈉)可降低氧化鋁的熔點(diǎn)。天然的冰晶石很少,要用螢石作原料來(lái)制造。除了螢石外,磷灰石中也含有3%的氟。土壤中約平均含氟萬(wàn)分之二,海水中含氟約一千萬(wàn)分之一。
在人體中,氟主要集中在骨骼和牙齒。特別是牙齒,含氟達(dá)萬(wàn)分之二。牡蠣殼的含氟量約比海水含氟量高二十倍。植物體也含氟,尤其是蔥和豆類(lèi)含氟zui多。
氟的發(fā)現(xiàn)
在化學(xué)元素*,參加人數(shù)zui多、危險(xiǎn)zui大、工作zui難的研究課題,莫過(guò)于氟元素的發(fā)現(xiàn)。氟元素的發(fā)現(xiàn)過(guò)程中,不少化學(xué)家損害了健康,甚至獻(xiàn)出了生命,可以說(shuō)是一段極其悲壯的化學(xué)元素史。
1768年馬格拉夫研究螢石,發(fā)現(xiàn)它與石膏和重晶石不同,判斷它不是一種硫酸鹽,1771年化學(xué)家舍勒用曲頸瓶加熱螢石和硫酸的混合物,發(fā)現(xiàn)玻璃瓶?jī)?nèi)壁被腐蝕。
1810年,法國(guó)物理學(xué)家安培根據(jù)氫氟酸的性質(zhì)的研究指出,其中可能含有一種與氯相似的元素.化學(xué)家戴維的研究,也得出同樣的結(jié)論。
1813年,英國(guó)的戴維用電解氟化物的方法制取單質(zhì)氟,用金和鉑做容器,都被腐蝕了。后來(lái)改用螢石做容器,腐蝕問(wèn)題雖解決了,但卻得不到氟,而他則因患病而停止了實(shí)驗(yàn)。
接著愛(ài)爾蘭的喬治·諾克斯和托馬斯·諾克斯兩兄弟先用干燥的氯氣處理干燥的氟化汞,然后把一片金箔放在玻璃接收瓶頂部,反應(yīng)產(chǎn)生了氟而未得到氟.在實(shí)驗(yàn)中,兩兄弟都嚴(yán)重中毒。
繼諾克斯兄弟之后,魯耶特對(duì)氟作了長(zhǎng)期的研究,zui后因中毒太深而獻(xiàn)出了生命.法國(guó)的弗雷迷電解了無(wú)水的氟化鈣、氟化鉀和氟化銀,雖然陽(yáng)極上產(chǎn)生了少量的氣體,但始終未能收集到。
英國(guó)化學(xué)家哥爾也用電解法分解氟化氫,但在實(shí)驗(yàn)的時(shí)候發(fā)生爆炸,顯然產(chǎn)生的少量氟與氫發(fā)生了反應(yīng).他以碳、金、鈀、鉑做電極,在電解時(shí)碳被粉碎,金、鈀、鉑被腐蝕。
這么多化學(xué)家的努力,雖然都沒(méi)有制得單質(zhì)氟,但他們的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)都是極為寶貴的,為后來(lái)制取單質(zhì)氟創(chuàng)造了有利條件。莫瓦桑在1886年*次制得單質(zhì)氟。
氟的用途
包括:
制造氫氟酸(HF)
制造塑膠
氟化鈉(NaF),是一種殺蟲(chóng)劑
飲用水和牙膏里面有氟化物,幫助防止蛀牙
氟氣(化學(xué)式:F2)為淺黃色、劇毒、強(qiáng)腐蝕性氣體。具有強(qiáng)烈刺激性特征氣味。其沸點(diǎn)為-188.2℃
化學(xué)性質(zhì)
氟氣是已知的zui強(qiáng)的氧化劑。除具有zui高價(jià)態(tài)的金屬氟化物和少數(shù)純的全氟有機(jī)化合物外,幾乎所有有機(jī)物和無(wú)機(jī)物均可以與氟反應(yīng)。即使是全氟有機(jī)化合物,如果被可燃物污染,也可以在氟氣氛中燃燒。
氫與氟的化合異常劇烈,反應(yīng)生成氟化氫。一般情況下,氧與氟不反應(yīng)。盡管如此,還是存在兩種已知的氧氟化物,即OF2和O2F2。由鹵素自身形成的化合物有ClF、ClF3、BrF3、IF5。如上所述,碳或大多數(shù)烴與過(guò)量氟的反應(yīng),將生成四氟化碳及少量四氟乙烯或六氟丙烷。通常,氮對(duì)氟而言是惰性的,可用作氣相反應(yīng)的稀釋氣。氟還可以從許多含鹵素的化合物中取代其它鹵素。大多數(shù)有機(jī)化合物與氟的反應(yīng)將會(huì)發(fā)生爆炸。