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  • 1 # 煊赫門

    直到現在也沒有製造出單質氟~

    為制氟氣,前仆後繼

    在化學元素髮現史上,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,莫過於氟單質的製取了。自1810年安培指出氫氟酸中含有一種新元素——氟,到1886年法國化學家莫瓦桑製得單質氟,歷時76年之久。為了製取氟氣,進而研究氟的性質,許多化學家前仆後繼,為後人留下了一段極其悲壯的歷史。他們不惜損害自己的身體健康,甚至被氟氣或氟化物奪去了寶貴的生命。

    早在十六世紀,人們就開始利用氟化物了。1529年阿格里柯拉就描述過利用螢石(氟化鈣)作為熔礦的熔劑,使礦石在熔融時變得更加容易流動。1670年,玻璃加工業開始利用螢石與硫酸反應所產生的氫氟酸腐蝕玻璃,從而不用金剛石就能在玻璃上刻蝕出人物、動物、花卉等圖案。1768年馬格拉夫發現螢石與石膏和重晶石不同,判斷它不是一種硫酸鹽。他用濃硫酸處理螢石得到了氟化氫。1771年化學家舍勒用曲頸甑加熱螢石和濃硫酸的混合物,曾發現玻璃瓶內壁被腐蝕。後來很多化學家研究氫氟酸,發現它的性質很象鹽酸,比鹽酸穩定,但它對玻璃和一些矽酸鹽礦物的腐蝕性卻很強。另外,它有劇毒,揮發出的蒸氣更危險。

    1810年,戴維確認氯氣是一種元素而非化合物的同時,也指出酸中不一定含有氧元素。這一突破性的見解給法國物理學家、化學家安培很大的啟發。他根據對氫氟酸性質的研究指出,其中可能含有一種與氯相似的元素。他將這種未知的元素稱為“fluorine(氟)”,意思是有強腐蝕性的。氟化氫就是這種元素與氫的化合物。他將這一觀點告訴戴維,反過來啟發戴維用他強有力的伏打電堆致力於製備純淨的氟元素。由此我們看到科學家間的相互交流對科學的發展具有多麼大的意義!沒有交流就沒有科學的發展。

    當溴、碘被陸續發現後,人們將各種氟化物與相應的其它鹵化物對比,發現它們有極相似的性質,故判斷氟、氯、溴、碘屬於同類型的元素,並測得了氟的原子量為19。於1864年發表的元素表中就列出了氟的正確的原子量。

    1813年戴維用電解氟化物的方法制取單質氟,用白金做容器,結果陽極的白金被腐蝕了,還是沒有遊離出氟。他後來改用螢石做容器,腐蝕問題雖解決了,但也得不到氟。而戴維則因氟化氫的毒害而患病,“出師未捷身先病”,不得不停止了實驗。

    接著喬治·諾克斯和托馬斯·諾克斯弟兄二人把一片金箔放在玻璃接收瓶頂部,再用乾燥的氯氣處理氟化汞。實驗證明金變成了氟化金,可見反應產生了氟。但是他們始終收集不到單質的氟氣,也就無法確證他們已經制得了氟。在實驗中,弟兄二人都嚴重中毒。

    繼諾克斯弟兄之後,魯耶特不避艱辛和危險,對氟作了長期的研究,最後竟因中毒太深而獻出了寶貴的生命。不久,法國化學家尼克雷也同樣殉難。

    照耀我們的真理之光是如此明澈,這時很難聯想到盜火者普羅米修斯所經歷的苦難。

    德國化學家許村貝格曾指出,氫氟酸中所含的這種元素是一切元素中最活潑的,所以要將這種元素從它的化合物中離析出來將是一件非常困難的事情。法國自然博物館館長、工藝學院教授弗雷米也認為,電解可能是製取單質氟的唯一有效的方法。弗雷米曾分別高溫加熱氟化鈣、氟化鉀和氟化銀使之熔融,然後電解。雖然陰極能析出金屬,陽極上也產生了少量的氣體,但是他即使想盡了一切辦法,也始終未能收集到氟氣。他想,一定是溫度太高了,產生的氟氣立即與容器和電極發生反應而消失了。什麼氟化物不需加熱就呈液態呢?他又電解無水氟化氫,但是它雖呈液態卻不導電。只有電解含水的氟化氫液體,才有電流透過,但卻只能收集到氫氣、氧氣和臭氧。看來是電解產生的氟與水反應生成了氧氣和臭氧。

    與此同時,英國化學家哥爾也用電解法分解氟化氫,但是在實驗時發生了爆炸,顯然是產生的少量氟氣與氫氣發生了劇烈的反應。他還試驗過各種電極材料,如碳、金、鈀、鉑,但是在電解時碳電極被粉碎,金、鈀、鉑也不同程度地被腐蝕。

    這麼多化學家的努力,雖然都沒有製得單質氟,但是他們的心血沒有白費。他們從失敗中獲得了許多寶貴的經驗和教訓,為後來莫瓦桑製得氟氣摸索了道路

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