什么是氟元素
在上一期的文章当中我们介绍了化学元素周期表里面的第七族，也就是卤族元素，其中包括了氟氯溴碘砹。那么今天咱们就来介绍这些卤族元素当中的头一位——氟元素。
假如生活当中有一个人对你说，你怎么像元素周期表里的第51号元素一样。那么可以肯定的是这个人对你绝对没有好感，甚至还有一点谩骂的意思。元素周期表里面一共有118个不同的化学元素，每一个元素都有自己特殊的地方，而在这其中卤族元素都是带有毒性的非金属类元素。在卤族元素里面，氟的毒性和氧化性是最强大的，而且还能与所有的元素都发生反应。吉尼斯世界纪录记载：世界上最活泼的非金属元素，甚至可以与部分惰性气体发生反应。
氟，原子序数是9。具有极强的非金属性。是一种反应性极强的元素，被称作化学界里的“顽童”。不过氟一旦跟其他的元素结合在一起，就会变成极为耐热和耐溶剂药品侵蚀的高安全性能化合物。其化合物的特点是性质极其稳定，另外氟化物是以氟离子的形式分布于自然界当中的。
氟的发现史
在这里我们要着重的说明一下，在所有的化学元素发掘史上，关于氟这种元素的提取是参与人数最多，危险系数最大，持续时间最长的。因此氟这种元素也被称作是化学界的“死神”，一个被诅咒的元素。很多人都一直以为氟是没有毒的，因为许多的牙膏里面都会添加氟来防龋齿，一直到上了高中讲到氟化氢HF和氟气F2才知道。当然科学的发展总是艰辛的，对于氟的研究过程也是充满了浓浓的危机感。
早在1771年的时候著名化学家舍勒，将萤石和硫酸放在一起进行加热得到了一种酸性物质。这种酸性的物质其腐蚀能力居然能够将玻璃容器给直接侵蚀掉。舍勒将这种物质称之为萤石酸，也就是后来的氢氟酸。水溶性氢氟酸属于最稳定的氢卤酸，如果接触到皮肤，将会一直腐蚀到骨髓，让人痛不欲生，即便是吸入了少量氢氟酸的气体，也会造成致命的伤害。舍勒就成了在氟这种元素发现史上的第一位牺牲者，在发现了氢氟酸之后不久，舍勒就直接一命呜呼，当时才44岁。
后来到了19世纪初期的时候安培给戴维的信函当中就曾经明确的指出，氢氟酸里存在着一种还没有被发现的化学元素。就好比是盐酸里含有氯元素一样。当时的安培把这种未知的元素起名叫做fluor。这个词来自于拉丁语和法语，原意为流动，即flow和fluere。虽然早期的化学家们已经意识到了这种金属氟化物里面的未知元素。但还没有一个有效的办法将它提取出来。到了1819年的时候无水氢氟酸虽然仍没有办法分离，但是其玻璃和硅酸盐的反应本质已经被阐明了：
CaSiO₃ + 6 HF → CaF₂ + SiF₄ + 3H₂O; SiO₂ + 4 HF → SiF₄ + 2H₂O
到1886年的时候，法国著名化学家亨利莫森通过电解氟氢化钾的方式获取到了单纯的氟元素。可在此之前已经有多位科学家在提取氟的过程当中受到致命的伤害，比如1813年英国化学家戴维利在尝试电解氢酸的时候就导致氯化银和铂做成的容器被腐蚀而中毒，年仅50就早早离世。法国化学家盖吕萨克和泰纳也曾经以同样的方式操作出现中毒，被送到医院进行抢救。1836年的时候，一对来自苏格兰的化学家兄弟在将金箔变成氟化金之后，一个当场中毒死亡，另外一个在医院疗养了多年。
而关于氟这种元素的悲剧发觉始终止于法国化学家莫瓦桑，他改进了氟的最终制备方法。由此莫瓦桑也变成了氟元素的最后一位受害者。1886年的6月末，弗累密的弟子莫瓦桑在总结前人分离氟元素的失败原因之后，以他们的实验方案作为基础操作，以熔点更低的三氟化磷和三氟化砷进行电解，但由于其极强的腐蚀性，实验过程当中冒出来的气泡还没有等到上升到液面时就被液态氟化砷吸收而以失败告终。后来他以液态氟化氢作为电解质在其中加入氟氢化钾使之成为导电体。实验进行时电解槽温度降至零下23度。在6月26日这一天他在报告里写道：被富集的气体呈黄绿色，氟元素成功分离。
这个成就让他获得了卡柴奖金。同年英国皇家科学学会赠与他戴维勋章。1906年获诺贝尔化学奖，但当时的他因为长期接触含氟的剧毒气体，健康状况堪忧，一年之后便与世长辞，年仅54岁。当时的莫瓦桑在获得诺贝尔化学奖的时候就曾经公开表示过：氟至少夺走了我10年的生命。
氟的性质
氟是一种强腐蚀性的淡黄色双原子气体。分子式为F2，由于本身原子就小，又挤下了9个互相排斥的电子，所以氟这种物质在单质的非金属元素当中活泼性是最强的。属于标准的强氧化剂和氟化剂。另外氟有极强的腐蚀性和剧毒性。卤族元素都有毒性，而氟元素是卤族元素当中腐蚀性和毒性最强的一种。不过它的化合物非常的稳定，而且用处极广，比如大家所熟知的塑料之王聚四氟乙烯。
氟是自然界当中电负性最强的元素，也是最强的单质氧化剂。在常温下可以跟绝大多数单质元素发生化合反应。期间会释放出剧烈的热量。即便是在零下250多度的黑暗当中，与氢气混合也会发生爆炸。因此液态氟和液态氢，可以被用来当作高能火箭的液体燃料。由于氟的电负性在所有元素当中最强，因此在所有的化合物当中氟都呈现出-1氧化态，一化合价。少量氟气通过冰面时反应会生成不稳定的氟氧酸HOF。这其中氟仍旧为-1氧化态，氢气为＋1还原态。
由于氟的高度活性，稀有气体的化合物也是最早从氟或含氟化合物开始制备的。最早得到的是六氟合铂酸氙（XePtF6），此后还得到XeF2、XeF6、XeO3以及氪的氟化物等。此外，氟单质也用于获得一些高价的过渡金属化合物，比如Cs2CuF6、AuF5、UF6等。
氟的危害
因为是剧毒气体，所以一旦与人接触就会对眼睛、皮肤、呼吸道粘膜等等组织造成伤害。而氟中毒则表现为慢性全身性疾病。初期为疲乏无力，头晕头痛。严重时会出现溃疡出血以及死亡。如果中毒量不致死，一般可以很快从氟中毒的状况当中恢复。另外可以使用静脉注射葡萄糖酸钙，帮助迅速消除体内的氟元素。经常接触氟化物会引起骨骼变形和脆化，牙齿断裂。值得一提的是，很多地区的饮用水当中就有大量的氟，会导致慢性氟中毒。这种状况目前没有比较好的药物治疗方法，唯一的防治措施就是改变水源。
不溶性氟化物毒性较低，对皮肤没有明显刺激，但若是吸入大量粉尘，也会出现慢性中毒。一次吞入10g会引起死亡。酸性氟化物对皮肤有剧烈的腐蚀性，并出现难以愈合溃疡。总体来说，氟及其化合物都有着极强的毒性和腐蚀性，氟离子在人体组织内有渗透性基础，皮肤会腐烂至骨造成永久性损伤。
氟的用途
氟在原子核研究领域有一项极其重要的功能，就是用于制备检测中子的工具。液态氟是火箭燃料的氧化剂。氟化物在农业生产、杀虫剂、炼铝工业、陶瓷工业、石油工业、助溶剂、冷冻剂、防腐剂等等方面都有不可替代的作用。氟也是生物体骨骼和牙齿生长发育所不可获取的元素之一。一个健康的成年人体内大约有2～3克的氟元素，主要分布在骨骼和牙齿当中。少量的氟可以促进牙齿珐琅质对细菌酸性腐蚀能力的抵抗力，预防龋齿。另外血液当中每毫升含有0.04微克的氟元素。人体所需的氟主要来自于饮用水。如果每天摄入量超过4毫克会造成中毒。总体来说氟的应用在工业上与碘类似。原材料的选购也需要认准厂家，就好比碘元素要认准金海碘化工一样。
回看氟的发现史我们不难总结出，科学的发展就是前人们的奋斗和艰辛道路上的摸爬滚打。许许多多的人为了科研事业奉献了自己的青春，甚至是生命。而这个被诅咒的元素，正是人类不屈不挠探索精神的完美体现。科学是伟大的，也是让人肃然起敬的。下一期我们将为大家介绍卤素一族当中的另外一个元素，它被称之为“绿色元素”，你们知道是它是谁吗？
