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氟
本詞條是多義詞，共2個(gè)義項
一種非金屬化學(xué)元素
基本信息
| 中文名 | 氟 |
| 編號 | 9 |
| 原子質(zhì)量 | 18.9984032（5） |
| 符號 | F |
| 熔點(diǎn) | -219.66℃ |
展開(kāi)
物理性質(zhì)
氟在標準狀態(tài)下是淡黃色氣體，液化時(shí)為黃色液體。在-252℃時(shí)變?yōu)闊o(wú)色液體。
有效數字位數較多者。
原子半徑：71pm（F-F），64pm（F-C）；
離子半徑：133pm；
密度：1.696g/L（273.15K，0℃）；
熔化熱：510.36±2.1J·mol ；
氣化熱：6543.69±12.55J·mol （84.71K，9.81kPa）；
蒸氣壓（l）（kPa）： 
；
蒸氣壓（s）（kPa） ：
T(K) | 53.56 | 60.50 | 69.57 | 77.17 | 81.59 | 85.05 | 89.40 |
P（kPa） | 0.223 | 1.719 | 11.24 | 37.38 | 67.21 | 101.7 | 162.64 |
溶解度：與水反應；
臨界溫度：144K；
熱導率：W/（m·K） 27.7。
化學(xué)性質(zhì)
電子層排布：[He]2s 2p ；
主氧化態(tài)：F（-I），F（0） ；
化學(xué)鍵能（kJ /mol）：F-F：159；F-H：569 ；F-O：190；F-N：272；F-C：456 ；F-B：644 ；F-Al：582 ；
親和能：328.16kJ·mol
電離能（kJ/ mol）：I：1681.0 ；I：3374；I： 6050；I：8408；I：11023；I：15164；I：17867；I：92036；:I：106432；
F 水和能：-506.3kJ·mol
標準熵：F：158.6J·mol ·K ，F:202.5J·mol ·K ；
標準電極電勢：E =3.053V，E-=2.87V。
氟是已知元素中非金屬性最強的元素，這使得其沒(méi)有正氧化態(tài)。氟的基態(tài)原子價(jià)電子層結構為2s 2p ，且氟具有極小的原子半徑，因此具有強烈的得電子傾向，具有強的氧化性，是已知的最強的氧化劑之一。
與單質(zhì)的反應
不但是氫氣，氟可以與除O、N、He、Ne、Ar、Kr以外所有元素的單質(zhì)反應，生成最高價(jià)氟化物。除具有最高價(jià)態(tài)的金屬氟化物和少數純的全氟有機化合物外，幾乎所有化合物均可以與氟反應。即使是全氟有機化合物，如果被可燃物污染，也可以在氟氣中燃燒。大多數有機化合物與氟的反應將會(huì )發(fā)生爆炸，碳或大多數烴與過(guò)量氟的反應，將生成四氟化碳及少量四氟乙烯或六氟丙烷。
由于氟強烈的氧化性，氟甚至可以和氙直接化和。由于反應條件的不同，產(chǎn)物可以是XeF，XeF，XeF。
通常，由于氮對氟而言是惰性的，可用作氣相反應的稀釋氣。氮和氟用輝光放電法可以化合為NF。氟在與銅、鎳或鎂反應時(shí)，金屬表面會(huì )形成致密的氟化物保護膜以阻止反應，因此氟氣可保存在這些材料制成的容器中。
與化合物的反應
氟與稀釋的疊氮化氫反應，生成疊氮氟化物：
。
一般情況下，氧與氟不反應，但存在兩種已知的氧氟化物，即OF和OF。在2%的氫氧化鈉溶液中通入氟，可以得到OF：
。氟氣通過(guò)冰水的表面，可以制得次氟酸（HOF）。
F的一些特殊性質(zhì)可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行解釋?zhuān)?/span>
F的電負性最大；
標準電極電勢 F/F最大；
F的電負性最大；
標準電極電勢 F/F最大；
其它
研究歷史
1774年瑞典化學(xué)家舍勒在研究硫酸與螢石的反應時(shí)發(fā)現HF，并于1789年提出它的酸根與鹽酸酸根性質(zhì)相似的猜想。而后法國化學(xué)家蓋·呂薩克等繼續進(jìn)行提純氫氟酸的研究，到了1819年無(wú)水氫氟酸雖然仍未分離，但其對玻璃以及硅酸鹽反應的本質(zhì)已被闡明：
19世紀初期安培給戴維的信函中指出氫氟酸中存在著(zhù)一種未知的化學(xué)元素，正如鹽酸中含有氯元素，并建議把它命名為“Fluor”，詞源來(lái)自拉丁文及法文，原意為“流動(dòng)（flow， fluere）”之意。
在此之后，1813年戴維，1836年喬治·諾克斯及托馬士·諾克斯，1850年弗累密，1869年哥爾，都曾嘗試制備出氟單質(zhì)，但最終都因條件不夠或無(wú)法分離而失敗，他們因長(cháng)期接觸含氟化合物中毒而健康受損。
1886年的6月弗累密的學(xué)生莫瓦桑總結前人分離氟元素失敗的原因，并以他們的實(shí)驗方案作為基礎，剛開(kāi)始曾選用低熔點(diǎn)的三氟化磷及三氟化砷進(jìn)行電解，陽(yáng)極上有少量氣泡冒出，但仍腐蝕鉑電極，而大部分氣泡仍未升上液面時(shí)被液態(tài)氟化砷吸收而失敗。
1886年莫瓦桑采用液態(tài)氟化氫作電解質(zhì)，在其中加入氟氫化鉀（KHF?）使它成為導電體；以鉑制U形管盛載電解液，鉑銥合金作電極材料，螢石制作管口旋塞，接合處以蟲(chóng)膠封固，電降槽（鉑制U形管）以氯乙烷（C?H?Cl）作冷凝劑，實(shí)驗進(jìn)行時(shí)，電解槽溫度降至-23℃。6月26日那天開(kāi)始進(jìn)行實(shí)驗，陽(yáng)極放出了氣體，他把氣流通過(guò)硅時(shí)燃起耀眼的火光，根據他的報告：被富集的氣體呈黃綠色，氟元素被成功分離。
莫氏發(fā)現氟的成就，使他獲得卡柴獎金（Prix la Caze）， 1896年獲英國皇家科學(xué)會(huì )贈戴維獎?wù)拢?1903年德國化學(xué)會(huì )贈他霍夫曼獎?wù)拢?1906年獲諾貝爾化學(xué)獎。他因長(cháng)期接觸一氧化碳及含氟的劇毒氣體，健康狀況較常人先衰， 1907年2月20日與世長(cháng)辭，年僅54歲。
主要用途
?利用氟的強氧化性，可以制取UF（g）。利用UF與UF擴散速率的不同，來(lái)分離出鈾的同位素；
?用于制殺蟲(chóng)劑與滅火劑；
?氟代烴可用于血液的臨時(shí)代用品；
?含氟塑料和含氟橡膠有特別優(yōu)良的性能，用于氟氧吹管和制造各種氟化物；
元素分布
自然界
德國科學(xué)家首次證實(shí)自然界中存在氟氣，德國慕尼黑理工大學(xué)的Florian Kraus與其他合作者，如慕尼黑路德維希—馬克西米利大學(xué)的JornSchmedt auf der Günne，第一次原位證實(shí)氟氣是使嘔吐石發(fā)出惡臭氣味的罪魁禍首。他們在曾引起礦工惡心嘔吐的區域附近采集到豆大的一塊嘔吐石樣品，然后用固體核磁共振譜儀分析它們。這項技術(shù)不需要打碎樣品就可以原位探測里面的氟氣
人體分布
氟元素在正常成年人體中約含2克～3克，人體含氟約2.6g，主要分布在骨骼、牙齒中，在這兩者中積存了約90%的氟，血液中每毫升含有0.04微克～0.4微克。
人體所需的氟主要來(lái)自飲用水。人體每日攝入量4mg以上會(huì )造成中毒，損害健康。
同位素
氟化合物安全
氟化合物對人體有害，少量的氟（150mg以?xún)龋┚湍芤l(fā)一系列的病痛，大量氟化物進(jìn)入體內會(huì )引起急性中毒。因吸入量不同，可以產(chǎn)生各種病癥，例如厭食、惡心、腹痛、胃潰瘍、抽筋出血甚至死亡。若中毒量不足致死，人體可以迅速從氟中毒中恢復，尤其在使用靜脈注射或是肌肉注射葡萄糖酸鈣治療時(shí)，約有90%的氟可被迅速消除，剩余的氟則需要時(shí)間除去。經(jīng)常接觸氟化物，容易導致骨骼變硬、脆化，牙齒脆裂斷落等癥狀，部分地區飲水中含氟量過(guò)大也容易導致氟中毒。
痕量的氟有利于預防齲齒，若水中的氟含量小于0.5ppm，齲齒的病發(fā)率會(huì )達到70%~90%。但如果飲用水中含氟量超過(guò)1ppm，牙齒則會(huì )逐漸產(chǎn)生斑點(diǎn)并變脆。飲用水中氟含量超過(guò)4ppm時(shí)，人易患氟骨病，導致骨髓畸形。降低飲用水中氟含量的方法是煮沸飲用水。
不溶性的氟化物毒性低，對皮膚無(wú)刺激，但若吸入大量粉塵，則容易被人體吸收而慢性中毒。可溶性的氟化物被吸收后可迅速排出，一次吞服5~10g則會(huì )引起胃腸出血而死亡。酸性氟化物，例如氫氟酸，氟硼酸等會(huì )劇烈腐蝕皮膚，接觸處會(huì )發(fā)生紅腫并蔓延，產(chǎn)生難以愈合的潰瘍。單質(zhì)氟、氟化氫等氣體對人眼、鼻有刺激，吸入量過(guò)大則會(huì )引起嚴重的氣管炎和肺水腫，導致死亡。
接觸氟化物工作的人最嚴重和最危險的是臉部和皮膚接觸氟和氟化物。因此在使用氟和氟化物時(shí)必須遵守操作流程，并有可靠的安全措施，包括操作用具、橡皮手套，有遮蓋的防護面罩和有防酸性氣體的防毒面具。工作場(chǎng)所應有良好的通風(fēng)設施，對于反應活性大的物品應有防爆裝置。被氟化氫與其他氟化物灼傷時(shí)要及時(shí)處理灼傷部位先用大量水沖洗，再用甘油氧化鎂涂敷，最妥善的方法是立即在患處注射葡萄糖酸鈣，使氟被固定為不溶性的氟化物。此外使用六氟靈沖洗是處理氫氟酸事故的良好方法，六氟靈的原理是通過(guò)中和反應和配位作用減少人體內的氫離子與氟離子數量。
世界紀錄
世界上最活潑的非金屬元素：氟氣是一種淡黃色，劇毒的氣體。氟氣的腐蝕性很強，化學(xué)性質(zhì)極為活潑，是氧化性最強的物質(zhì)之一，甚至可以和部分惰性氣體在一定條件下反應。
參考資料
[1]
飲茶，小心氟中毒2020-11-05T20:11:10+08:00[引用日期2022-06-10 19:08:55]
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