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氟
本詞條是多義詞，共2個(gè)義項(xiàng)
一種非金屬化學(xué)元素
基本信息
| 中文名 | 氟 |
| 編號(hào) | 9 |
| 原子質(zhì)量 | 18.9984032（5） |
| 符號(hào) | F |
| 熔點(diǎn) | -219.66℃ |
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物理性質(zhì)
氟在標(biāo)準(zhǔn)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(shù)字位數(shù)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(yīng)；
臨界溫度：144K；
熱導(dǎo)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(xiàn)（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(biāo)準(zhǔn)熵：F：158.6J·mol ·K ，F(xiàn):202.5J·mol ·K ；
標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)：E =3.053V，E-=2.87V。
氟是已知元素中非金屬性最強(qiáng)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(jié)構(gòu)為2s 2p ，且氟具有極小的原子半徑，因此具有強(qiáng)烈的得電子傾向，具有強(qiáng)的氧化性，是已知的最強(qiáng)的氧化劑之一。
與單質(zhì)的反應(yīng)
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(yīng)，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(shù)純的全氟有機(jī)化合物外，幾乎所有化合物均可以與氟反應(yīng)。即使是全氟有機(jī)化合物，如果被可燃物污染，也可以在氟氣中燃燒。大多數(shù)有機(jī)化合物與氟的反應(yīng)將會(huì)發(fā)生爆炸，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。
由于氟強(qiáng)烈的氧化性，氟甚至可以和氙直接化和。由于反應(yīng)條件的不同，產(chǎn)物可以是XeF，XeF，XeF。
通常，由于氮對(duì)氟而言是惰性的，可用作氣相反應(yīng)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(yīng)時(shí)，金屬表面會(huì)形成致密的氟化物保護(hù)膜以阻止反應(yīng)，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(yīng)
氟與稀釋的疊氮化氫反應(yīng)，生成疊氮氟化物：
。
一般情況下，氧與氟不反應(yīng)，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）。
通常氟與有機(jī)物反應(yīng)會(huì)因過(guò)于劇烈而只能得到簡(jiǎn)單有機(jī)氟化物，但如果將氟稀釋一定比例，也可以發(fā)生類似氯和溴的有機(jī)加成反應(yīng)或是有機(jī)取代反應(yīng)。
F的一些特殊性質(zhì)可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行解釋：
F的電負(fù)性最大；
標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì) F/F最大；
F的電負(fù)性最大；
標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì) 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(yīng)時(shí)發(fā)現(xiàn)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(guó)化學(xué)家蓋·呂薩克等繼續(xù)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(duì)玻璃以及硅酸鹽反應(yīng)的本質(zhì)已被闡明：
19世紀(jì)初期安培給戴維的信函中指出氫氟酸中存在著一種未知的化學(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(zhǎng)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(jié)前人分離氟元素失敗的原因，并以他們的實(shí)驗(yàn)方案作為基礎(chǔ)，剛開始曾選用低熔點(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(dǎo)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(yàn)進(jìn)行時(shí)，電解槽溫度降至-23℃。6月26日那天開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，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(jù)他的報(bào)告：被富集的氣體呈黃綠色，氟元素被成功分離。
莫氏發(fā)現(xiàn)氟的成就，使他獲得卡柴獎(jiǎng)金（Prix la Caze）， 1896年獲英國(guó)皇家科學(xué)會(huì)贈(zèng)戴維獎(jiǎng)?wù)拢?1903年德國(guó)化學(xué)會(huì)贈(zèng)他霍夫曼獎(jiǎng)?wù)拢?1906年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。他因長(zhǎng)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(zhǎng)辭，年僅54歲。
主要用途
元素分布
自然界
德國(guó)科學(xué)家首次證實(shí)自然界中存在氟氣，德國(guó)慕尼黑理工大學(xué)的Florian Kraus與其他合作者，如慕尼黑路德維?！R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?zhǔn)?。他們?cè)谠鸬V工惡心嘔吐的區(qū)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(xiàng)技術(shù)不需要打碎樣品就可以原位探測(cè)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(duì)人體有害，少量的氟（150mg以內(nèi)）就能引發(fā)一系列的病痛，大量氟化物進(jìn)入體內(nèi)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?gòu)姆卸局谢謴?fù)，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(dǎo)致骨骼變硬、脆化，牙齒脆裂斷落等癥狀，部分地區(qū)飲水中含氟量過(guò)大也容易導(dǎo)致氟中毒。
痕量的氟有利于預(yù)防齲齒，若水中的氟含量小于0.5ppm，齲齒的病發(fā)率會(huì)達(dá)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(dǎo)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(duì)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?？扇苄缘姆锉晃蘸罂裳杆倥懦?，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(duì)人眼、鼻有刺激，吸入量過(guò)大則會(huì)引起嚴(yán)重的氣管炎和肺水腫，導(dǎo)致死亡。
接觸氟化物工作的人最嚴(yán)重和最危險(xiǎn)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(hù)面罩和有防酸性氣體的防毒面具。工作場(chǎng)所應(yīng)有良好的通風(fēng)設(shè)施，對(duì)于反應(yīng)活性大的物品應(yīng)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(yīng)和配位作用減少人體內(nèi)的氫離子與氟離子數(shù)量。
世界紀(jì)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(qiáng)，化學(xué)性質(zhì)極為活潑，是氧化性最強(qiáng)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(yīng)。
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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