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氟（Fluorine）是一種非金屬化學(xué)元素，化學(xué)符號(hào)為F，原子序數(shù)為9。氟是鹵族元素之一，屬周期系ⅦA族，在元素周期表中位于第二周期。氟元素的單質(zhì)是F2，它是一種淡黃色有劇毒的氣體。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)。

氟是人體骨骼和牙齒中不可缺少的元素，適量的氟可以增加骨骼的硬度、抑制口腔細(xì)菌的生長(zhǎng)。氟也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要元素，在汽車、電子信息、建筑材料、石油化工、金屬、玻璃、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用。

然而，在化學(xué)元素發(fā)現(xiàn)史上，氟元素的發(fā)現(xiàn)可謂是參加人數(shù)最多、持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)、危險(xiǎn)性最大的研究課題。

“制氟之戰(zhàn)”拉開序幕

關(guān)于氟元素的記載，最早可以追溯到1529年，德國(guó)礦物學(xué)家阿格里克拉曾在手記中記錄，礦工在鋼鐵冶煉爐中加入一種礦石，這種礦石可以提高爐溫，除去硫、磷等雜志，并且還能和爐渣形成共熔物，使得礦渣和金屬鐵更易分離。這種礦石便是后來為人熟知的螢石。

到了1670時(shí)，德國(guó)一個(gè)名為施瓦哈德的玻璃工在偶然之下把螢石和硫酸混在一起，產(chǎn)生的氣體使他的眼鏡蒙上了一層薄霧，讓他意識(shí)到這種氣體能夠腐蝕玻璃。于是他開始利用這一方法對(duì)玻璃進(jìn)行雕刻，制成擁有各式花樣的玻璃藝術(shù)品，成為了一個(gè)頗受宮廷皇室賞識(shí)的玻璃雕刻家，賺到不少錢，但對(duì)這一技術(shù)的原理，他始終一無所知。

1780年，瑞典化學(xué)家卡爾·威爾海姆·舍勒對(duì)這一現(xiàn)象十分著迷，他猜測(cè)螢石與硫酸接觸產(chǎn)生的這種氣體，很有可能含有某種未知的活潑元素，為了驗(yàn)證自己的猜想，他進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，但他因中毒早早離開人世，未得答案。后來，很多化學(xué)家們都積極投入到對(duì)這一氣體的研究當(dāng)中，他們發(fā)現(xiàn)螢石與硫酸混合后得到的混合物，性質(zhì)與鹽酸十分相似，但比鹽酸穩(wěn)定，而且對(duì)于玻璃和一些硅酸鹽礦物的腐蝕性非常強(qiáng)。1810年時(shí)，英國(guó)化學(xué)家戴維通過實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：氯氣是一種元素而非化合物，并指出酸中也許不一定含有氧元素。

這一發(fā)現(xiàn)給法國(guó)化學(xué)家安培帶來了很大啟發(fā)，他根據(jù)研究指出，這種螢石與硫酸產(chǎn)生的混合物中可能含有一種和氯相似的元素，他將這種元素命名為fluorine（氟）。得知這一結(jié)論的戴維，開始使用他最擅長(zhǎng)的電解法嘗試分離出氟單質(zhì)。

同一時(shí)期，法國(guó)化學(xué)家蓋·呂薩克和泰納合作開展了電解法制氟的實(shí)驗(yàn)，同樣因中毒而終止了實(shí)驗(yàn)。1834年，戴維的學(xué)生法拉第也曾對(duì)電解法制氟進(jìn)行嘗試，但實(shí)驗(yàn)均未成功。1836年，愛爾蘭科學(xué)院的喬治·諾克斯和托馬斯·諾克斯兩兄弟試圖用氯與氟化汞反應(yīng)制取氟單質(zhì)，但在實(shí)驗(yàn)過程中中毒倒下，被緊急送往醫(yī)院救治。比利時(shí)化學(xué)家保林·魯耶特和法國(guó)化學(xué)家杰羅姆·尼克雷也先后開展了進(jìn)一步的研究，最終因此中毒，為科學(xué)獻(xiàn)身。

1854年，法國(guó)化學(xué)家埃德蒙·弗雷米多次用電解法電解熔融的無水氟化鈣、氟化鉀和氟化銀，生成的氣體很快將鉑電極腐蝕，始終未能收集到氟。1869年，英國(guó)化學(xué)家比爾·哥爾也決定嘗試用電解法分解氟化氫制備氟單質(zhì)，但由于不了解氟的性質(zhì)，實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的少量單質(zhì)氟與氫氣發(fā)生了劇烈的化合反應(yīng)，引發(fā)了爆炸事故。

這時(shí)，很多科學(xué)家已經(jīng)意識(shí)到：氟是一種非常活潑的元素，要將這種元素從化合物中分離出來十分困難。

攻克

夢(mèng)寐以求的氟單質(zhì)1872年，一個(gè)名叫亨利·莫瓦桑的年輕人成為了埃德蒙·弗雷米的學(xué)生，開始了自己的化學(xué)研究之路。當(dāng)制備單質(zhì)氟的研究課題交到莫瓦桑手上時(shí)，他并未對(duì)這個(gè)難倒了眾多化學(xué)家的難題感到氣餒，反而下定決心要攻克這一難題。莫瓦桑依據(jù)文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)記載，進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，但都沒有成功，還因?yàn)閲L試用氟化砷來進(jìn)行電解而中毒，被迫中斷了實(shí)驗(yàn)。最終，莫瓦桑改進(jìn)了電解裝置，設(shè)計(jì)了鉑制U形管裝置，用螢石制成塞子，并用冷凍劑為實(shí)驗(yàn)裝置降溫，降低反應(yīng)溫度，終于在通入電流后得到了無數(shù)科學(xué)家夢(mèng)寐以求的氟。這一年是1886年，距離安培將其命名為氟已經(jīng)過去了七十六年。

1906年，莫瓦桑因?yàn)樵诜鷨钨|(zhì)制備和氟化合物合成上的卓越成就獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，成為了因?qū)瘜W(xué)元素的發(fā)現(xiàn)做出貢獻(xiàn)而獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的第二人。成功制備出氟單質(zhì)以后，莫瓦桑開始進(jìn)行氟化物的研究，成為了第一位制備出許多新氟化物的化學(xué)家，他制備了氣態(tài)的氟代甲烷、氟代乙烷、異丁基氟，通過碳與氟的反應(yīng)合成了許多氟碳化合物，其中最引人注目的就是四氟代甲烷，因?yàn)樗呛髞淼母咝е评鋭┓旱那吧?。莫瓦桑將自己研究氟的成果編成了《氟及其化合物》一書，作為后人研究氟及其化合物的參考資料。

結(jié)語：關(guān)于氟的更多可能氟元素成功制備的百余年后，含氟化合物廣泛運(yùn)用于人類生活中的方方面面，為生產(chǎn)力的發(fā)展與人類社會(huì)的進(jìn)步做出了重要貢獻(xiàn)，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)如玻璃生產(chǎn)、陶瓷制作、金屬冶煉等，新興行業(yè)如新能源電池、半導(dǎo)體等，都有氟的蹤影。氟化學(xué)開拓者們將自身的智慧與執(zhí)著化為利器，在未知的氟領(lǐng)域艱辛摸索，開拓了通往真理的道路，而他們面對(duì)未知領(lǐng)域時(shí)一往無前的探索精神將如燈塔的光一般，引領(lǐng)我們往更深更廣處走去，尋見關(guān)于氟的更多可能。