氟的发现和作用
化学先生 / 2019-05-27
发现
原来，人类很早就发现了氟的化合物，并且把它们应用到工业生产当中。1529年，德国矿物学家阿格里拉发现了氟化钙，并且把它用作治金助熔剂。
随着氟化物的不断发现，科学家们开始设法提取单质的氟。最早给它命名的，是英国著名化学家戴维。1813年，他试图从实验中提取氟元素，没料到立刻严重中毒，险些丧生，不得不放弃了实验。
随后，爱尔兰和比利时的三位科学家在提取氟的实验中，两位中毒死去，一位丧失了工作能力。这些不幸的消息，迅速传遍了国际化学界，人们感叹道:“人类与氟无缘了!”谁也征服不了氟!”有人甚至这么断言。
从此，氟的提取成为化学领域中的一个禁区。人们封给它“死亡元素”的绰号，大有“谈氟色变”之势。
没想到，偏偏有人勇敢地闯进了这块禁区，成功地离析出氟，并因此荣获诺贝尔化学奖。
这位无畏的科学勇士，就是法国著名的化学家莫瓦桑。当人们听说莫瓦桑居然想征服这个“死亡元素”时，有些人佩服他的勇气和胆量，更多的人则劝他化学领域中可以研究的课题很多，你何必用自己的生命来冒险呢?
难道你不知道已经有好些人为它而丧生了吗?”莫瓦桑当然珍惜自己的生命，但他更热爱科学研究。他回答说:“我了这个代价曲得不到成功。但是，如果没有愿意验、也就水远不会有成功的希望。前所做的实验失败了，正好为我的研究提供借、至少可以让我少走弯路。怀着献身科学的执者精神，莫瓦桑开始了减氟化物中提取出单质氟的实验。莫瓦桑想:要从氟的化合物中提取出氟元素，最好用电解的方法。不过，首先要确定用哪一种氟化合物来做实验。
所谓电解法就是通过电力的作用，把化合物分解成各组成部分的办滋。在研究前人实验的过程中，莫瓦桑发现，他们曾经选用过氢氟酸、氟化、无水氟化钙、氟化钾，等等，但是都失败了。“也许，无水氟化氢可以试试看。”莫瓦桑做了这么一个实验:在铂制的曲颈瓶中蒸馏KHF1，结果制得了无水氟化氢。为了加强电解效果，莫瓦桑往无水氟化氢里加入氟化钾，这样它的导电性就大大加强了。接下来要考虑的，是电解器的电极要用什么材料。
莫瓦桑想到，以前的化学家曾经用白金、萤石作电极，但都不成功。根据自己在实验中的摸索，莫瓦桑选择了铂铱合金作电极。电解实验开始了，莫瓦桑调着温度。当温度降至-23℃时，他看到一种淡黄绿色的气体渐渐出现，伴随着一股臭味。这曾经让多少化学家望而却步的“死亡元素”一一氟，终于被莫瓦桑制服了。从此氟就像一匹被套上绳的野马，开始服服帖帖地为人类服务了。
作用
(1)制造含氟高分子材料，如聚四氟乙烯塑料、含氟质子交换膜。
(2)含氟农药。由于有机分子中的氟原子和三氟甲基等有强的亲酯性，故在农药分子中引入氟原子可以显著降低其用量。
(3)氟碳相的应用。利用氟碳相在高温与有机相互溶、低温下则不溶的性质，可以用于萃取有机相中的含氟化合物。也可以由此特性使用亲氟或含氟的催化剂，在反应过程中使包含催化剂的氟碳相和有机相互溶，而反应完成后则降温，使大部分催化剂仍然留在氟碳相中，从而节约催化剂的用量。
(4)不少商家在牙膏中加入含氟化合物，可以有效防止蛀牙。氯氟碳化合物(氟氯代烷，俗称氟利昂 Freon)或者溴氟碳化合物等，被用作灭火剂和空调制冷剂。需要指出的是，导致臭氧层分解的是氟利昂因光解产生氯自由基，而非氟原子。所以现在一些绿色冰箱制造商所打的“不含氟”口号容易造成“氟元素破坏臭氧层”的误解。其中的“氟”应为含氯的“氟利昂”。
(5)六氟化铀(UF6)，使用气体扩散法分离同位素U-235和U-238。和Pu-239一样，前者可以用于制造核弹。当一定形状的U-235超过临界质量后，中子可以引发其链式反应而瞬间释放巨大能量。后者U-238则只能用于增殖弹。气体扩散法利用六氟化铀-235和六氟化铀-238分子质量的微小差异，通过扩散来富集前者。由于扩散速率和分子量的平方根成反比，所以这个方法需要庞大且耐腐蚀(六氟化铀易水解释放出有毒且腐蚀性的UO2F2和HF)的设备，因而代价高昂。第二次世界大战时美国的“曼哈顿工程”就是通过这个方法浓缩到足够制造核弹的U-235的。
(6)人造血液。一些全氟醚类化合物可以携带氧气和部分人体需要的养料和排泄物等。在需要全身换血时以用它暂时代替病人体内的血液;由于其挥发性，待几天后可自行排出。因为全氟化合物很稳定，一般很少有毒副作用。
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