[拼音]:fu
[外文]:fluorine
一种化学元素,化学符号 F,原子序数 9,原子量18.9984032,属周期系ⅦA族。
发现1812年法国A.-M.安培指出氢氟酸(见氟化氢)与盐酸(见氯化氢)的组成相似,其中含有一种新元素,建议命名为fluor,但自由状态的氟一直没有制得。直到1886年,法国化学家H.穆瓦桑将氟化钾溶解在无水氢氟酸中进行电解,才制得单质氟。元素英文名来源于其主要矿物萤石(见氟化钙)的英文名fluorite。
存在由于氟非常活泼,自然界不存在游离状态的氟。氟在地壳中的含量为 0.072%,重要的矿物有萤石(CaF2,参见彩图)、冰晶石(3NaF·AlF3)、氟磷酸钙〔Ca5F(PO4)3〕。自然界中只存在一种氟的同位素,即氟19。
性质常温下,氟为淡黄色气体,有刺激性臭味;熔点-219.62°C,沸点-188.14°C,密度1.69克/升(15°C)。氟是电负性最高的元素,化学性质最活泼,除氦、氖、氩外,氟能同所有的元素化合。在低温下,氟就能与溴、碘、硫、磷、砷、碳、硅猛烈化合,并常常产生火焰或处于炽热状态。氟与金属的反应往往由于形成一层保护性的金属氟化物而受到阻碍,必须提高温度才能使反应继续进行。
氟的电子构型为1s22s22p5。在二元化合物中,氟总是呈-1氧化态,其他元素则呈正的氧化态,而且常常呈最高的氧化态。氟离子体积小,容易与许多正离子形成稳定的配位化合物,例如氟硅酸盐(SiF婇)、氟铝酸盐(AlF咶)、氟铁酸盐(FeF咶)。氟还能与水、氨和许多含氢无机物以及有机化合物反应。氟与水反应,被氧化的产物中不但有氧,而且还有臭氧、过氧化氢、二氟化氧。氟能从氯化物、溴化物、碘化物中置换出氯、溴、碘,也能把溴酸盐氧化为高溴酸盐。
氟与烃类发生难以控制的快速反应,为了控制这类反应,常用惰性气体或氮气稀释氟。如果烃类中的一部分氢被氟取代,可形成含氟烃和氟化氢;如果烃中的氢全部被氟取代,则形成氟碳化物和氟化氢。含氟烃多数不够稳定,易失去氟化氢,故不易制备和保存;氟碳化物(如三氟甲烷、聚四氟乙烯等)及其衍生物则有很高的化学稳定性和热稳定性,还有一些特殊的物理化学性质。
制法氟是氧化性最强的物质,没有任何一种氧化剂能把它从其化合物中置换出来,唯一的方法就是用电解法氧化氟离子,通常用来电解的是无水氟化氢-氟化钾体系,氟化钾的作用是增强导电性。在石墨阳极上得到单质氟,而在铜制或钢制阴极上得到氢气。
应用单质氟主要用作氟化剂,以制取各种有用的氟化物。在原子能工业中,利用235UF6和238UF6扩散速度的不同来分离同位素铀235和铀238(见铀同位素分离);气态的六氟化硫SF6具有高的介电常数和高绝缘性能; *** 是有机反应的催化剂;三氟化钴、氟化银(Ⅱ)、二氟化氙等都是优良的氟化剂;单质氟由于燃烧时可放出很高的能量而被用作火箭燃料,它与液体氧或活性氟化物混合使用,会有更多的工程上的优点。
毒性单质氟具有刺激性,能强烈刺激眼、鼻、口腔、气管等的粘膜,若吸入较多,则会严重中毒,甚至死亡。因此,在制备和使用时需戴安全眼罩、防毒面具和长臂手套。
- 参考书目
- M.C.斯尼特等编,何兆雄等译:《无机化学大纲》,第3卷,上海科学技术出版社,上海,1963。(M.C.Sneed,et al., ed., Comprehensive Inorganic Chemistry, Vol.3,Macmillan,London, 1953.)
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