本帖最后由 yanghuagai 于 2015-11-9 08:40 編輯
巧用酸液雕玻璃
山東省鄒城市實驗中學 曹廣雪
悲壯的發現史
在化學元素發現史上,持續時間最長、參加人數最多、危險最大、工作最難的研究課題,莫過于氟單質的制取了。從1768年德國化學家馬格拉夫發現氫氟酸,到1886年法國化學家莫瓦桑制得單質氟,歷時118年之久。在此期間,有不少化學家都因為長時間接觸氟的化合物而損害自己的身體健康,如英國化學家漢弗萊·戴維、法國化學家蓋·呂薩克,以及愛爾蘭化學家喬治·諾克斯和托馬斯·諾克斯倆兄弟等,他們都因為制取單質氟而中毒,其中比利時化學家魯耶特和法國化學家尼克雷,還因為中毒太深而獻出了自己的生命。因此,氟的發現過程可以說是化學發展史上一段極其悲壯的歷史。
1885年,看到制取單質氟這個研究課題難倒了那么多的化學家,年輕的法國化學家亨利·莫瓦桑不但沒有氣餒,反而下決心要攻克這一難題,莫瓦桑總結了前人的經驗和教訓,決定用電解法來制取氟。氟這種氣體太活潑了,活潑到無法保存的程度。電解出的氟只要一碰到別的物質就發生化學反應,能腐蝕包括鉑在內的各種電極材料。莫瓦桑認為,采用低溫電解的方法,可能是解決這一問題的一個途徑,經過多次實驗,他采用液態氟化氫作電解質,加入氟氫化鉀使它成為良導體他以鉑制U形管盛載電解液并以氣體氯乙烷冷凝,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,實驗進行時,電解槽溫度將降至-23°C。1886年6月26日陽極放出了氣體,被富集的氣體呈黃綠色,他把氣流通過硅時燃起耀眼的火光。氟單質終于被人類征服了,100多年來化學家們夢寐以求的理想終于實現了。為了表彰莫瓦桑作出的貢獻法國科學院發給他1萬法郎的拉·卡澤獎金。
莫瓦桑主要從事實驗工作,一生獲得了許多榮譽。他于1896年獲英國皇家科學會頒發的戴維獎章;1903年獲得德國化學會頒發的霍夫曼獎章;1906年獲諾貝爾化學獎。他幾乎是當時所有著名的科學院和化學會的成員,但他卻一直保持謙虛的態度。
螢石之子
氟是所有非金屬元素中最活潑的一個,氟的單質是目前已知的最強的氧化劑。它能腐蝕化學性質極為穩定的鉑,只有少數的稀有氣體元素不能與它反應。所以,氟在自然界只能以化合物的形態存在。螢石(氟化鈣)就是氟的天然化合物,因為在黑暗中摩擦時發出綠色熒光而得名。螢石的英文單詞是“fluorite”,因為氟最早是從螢石中制取的,所以氟被命名為“fluorine”,表示它來自螢石。
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護牙小衛士
氟是人體必須的微量元素,是形成骨骼和預防齲齒必需的元素,人體所需的氟主要來源于飲水,飲用水的含氟量在0.5到1.0毫克每升時比較適宜。如果小于這個值,齲齒病的發病率高達70%到90%。
含氟牙膏中加入了氟化鈉和氟化氨等氟的化合物,能有效防止齲齒。美國、英國、加拿大、澳大利亞和新西蘭等國家,還通過向飲用水中添加氟化物來預防齲齒。盡管這種方法遭到很多人的強烈反對,但由于含氟飲用水的功效確實非常顯著,所以美國疾病控制與預防中心把含氟飲用水與疫苗一起列為20世紀1項最偉大的成就。
有功也有過
氟在生活中的應用非常廣泛,氟的化合物可以作制冷劑、殺蟲劑和高效滅火劑等。液態的氟還是火箭和導彈所用的高能燃料氧化劑。在原子能工業上,氟也有著重要的用途:人們用氟從鈾礦中提取鈾-235,因為鈾和氟的化合物具有揮發性,用分餾法可以把它和其他雜質分開,得到十分純凈的鈾。
由于氟的用途廣泛需求量大,因此以各種形式排入大氣層的氟化物逐年增加。氟化物能破壞地球的臭氧層,已經使地球的臭氧層出現了一個大洞,而臭氧層是保護地球免受紫外線輻射的屏障,氟造成的環境污染已經引起了人們極大的關注。目前氟的回收利用以及代用品的研制,是一項十分重要的科研項目。
另外,當飲用水中的含氟量超過4毫克每升時,容易讓人患上氟骨病。這種病會導致骨骼畸形,嚴重威脅人體健康。