欢迎浏览陕西省地质调查院网站!
地质文化
地学万花筒
地学科普
地质遗迹
文化天地
在线调查
  • 您最喜欢的省内地质遗迹是哪个?
陕西洛川黄土国家地质公园
陕西岚皋南宫山国家地质公园
翠华山山崩国家地质公园
黄河壶口瀑布国家地质公园
秦岭终南山世界地质公园
耀州照金丹霞地质公园
地学科普
当前位置:首页 > 地质文化 > 地学科普
氟元素的发现史
来源: 陕西省地质调查院实验中心 | 作者:路润峰 | 时间:2024-04-25 14:34:24 | 人气:

  氟(fluorine),在英文里指强腐蚀性,在法语中有破坏的意思,它的名字似乎就是一种警示,告诉人们不要轻易靠近它。然而,在求知精神的驱使下,一批又一批的科学家冒着生命危险去探索这神秘物质背后的秘密。自1771年瑞典无机化学家舍勒制得氟化氢,到1886年法国化学家莫瓦桑制得单质的氟,历时115年之久。如何把氟从化合物中提取出来成为众多化学家的执着追求,于是就有了一部化学元素发现史上最为悲壮的氟发现史。
  氟最早是从萤石(又称氟石)中制取的,1768年,马格拉夫研究萤石,发现它与石膏和重晶石不同,判断它不是一种硫酸盐。1771年,瑞典无机化学家舍勒在用曲颈甑加热萤石(CaF2)和浓硫酸时,获得了氟化氢,发现它对玻璃有很强的腐蚀性,且有剧毒。
  1813年,英国化学家汉弗莱·戴维试图通过电解氢氟酸的方式获得氟单质。在不断实验的过程中,他发现电解设备不管用黄金还是铂金来制作,最终都会被腐蚀。后来他用萤石制作的器皿盛放氢氟酸再次进行电解,发现阳极产的气体是氧气,并不是想要的氟,这意味着发生电解的是酸中的水而并不是氢氟酸,这个时候化学家才意识到:水是干扰氟化氢电解成功的主要原因之一。戴维的努力最终以失败告终,他也因为严重的氟中毒而被迫停止了研究。同时期,法国化学家盖·吕萨克和泰纳也尝试用同样的方法获取氟,最终都以失败告终,这两个化学家也因为实验过程中吸入过量的氟化氢而中毒。
  1836年,苏格兰的诺克斯兄弟俩开始挑战这一项工作,他们将金箔放在反应容器顶部,通过氯气和氟化汞反应,在金箔上得到了氟化金,氟化汞变成了氯化汞,据此推断反应中产生了氟,但始终都无法收集到氟。他们俩在提取氟的实验中严重中毒,弟弟托马斯几乎死亡,哥哥乔治被带到德国治疗几年才缓过来。之后,比利时化学家鲁耶特不断重复诺克斯兄弟的实验,最终因中毒太深而牺牲。
  1854年,法国化学家弗雷米首先试图通过电解熔融的氟化钙等氟化物而获得氟,在阳极上产生的气体很快将铂电极腐蚀掉,即使想尽了一切办法,始终未能收集到氟。1869年,英国化学家哥尔同样采用电解法电离氟化氢,结果发生了爆炸(电解生成的少量氟单质与水电离生成的氢气化合引起爆炸)。他又试验了多种电极材料,比如铂、金、碳等,都遭到了破坏。
  氟的发现史上,经历了那么多的失败,大家把这种未知元素称为“死亡元素”。但是,这并不能阻止化学家的研究步伐,最终挑战成功的是法国化学家莫瓦桑。
  年轻的莫瓦桑知道制取氟这个课题难倒了众多化学家,可是他对氟的研究非常感兴趣,下定决心要攻克这个难关。1885年莫瓦桑开启了他制取氟的工程,他在4次中毒的情况下,不断改进实验方案,以常人不可想象的牺牲精神,终于在1886年成功获取到了淡黄色的氟单质,这距离舍勒最先发现氟的实验已经过去了100多年。1906年诺贝尔化学奖授予莫瓦桑,以表彰他在人类历史上制备氟单质的过程中付出的所有艰辛和努力。获奖之后的两个月莫瓦桑便因病去世,年仅55岁。
  一部氟元素的发现史,是一代代科学家和氟这个“恶魔”的斗争史,许多化学家在这一过程中献出了自己宝贵的生命,这其中包含了太多的血泪与艰辛。他们追求的不只是氟的发现,而是对未知科学的热爱;他们渴望的不是永载史册,而是为人类的发展贡献自己的力量。
  科学家们的付出是值得的,氟工业已经成为今天重要的化工门类。从有机氟产品到无机氟产品,再到电子级氟产品。曾经令人生畏的“死亡元素”现在已经被驯服,并为人类的生产生活服务。
  比如我们现在用的核能主要是U235和U238,而U235和U238的分离就需要把它做成六氟化铀;牙膏当中加入氟化钠可以提高人体牙齿的强度;新能源电池中,都离不开一种叫六氟磷酸锂的电解质;含氟高分子材料,如聚四氟乙烯等在尖端科学技术领域中受到越来越多地关注。