氟是什么东西(涂氟的正确步骤)

数学史上有无数未解的难题，折磨着许多数学家的脑细胞。他们的主要武器是纸和笔。

物理学家也遇到了困难。除了像数学家一样在办公室提出理论，他们还需要实验来验证自己的想法。但是，大部分时候，它们是安全的，除了用电比较多。

在历史上，化学家需要勇气。为了解决难题和证明自己的想法，他们有时需要冒着安全的危险，甚至冒着生命危险。我们今天要讲的，是化学史上最悲壮的时期:氟的发现过程，是化学元素史上参与人数最多、危险性最大、工作难度最大的研究课题。

△萤石，现代氟化工的主要原料

对于危险的事情，我们可爱的同学舍勒总是冲在第一线。1771年，他听到一些以前的故事，把萤石和硫酸一起加热，发现所有的玻璃容器都被腐蚀了。他认为产生了一种酸性物质，他将其命名为“萤石酸”。现在我们知道这是强腐蚀性的氢氟酸！

我们没有任何舍勒品尝或闻到氢氟酸的记录，但我们知道舍勒习惯于亲自“品尝”他发现的化学元素。他曾经闻到过“火焰空气体”的味道，尝到过剧毒的氢氰酸。我们有理由相信舍勒同学一定会和氢氟酸有“亲密接触”。最后，我们知道舍勒，一个44岁的学生，死了。

△图为瑞典化学家舍勒。

安培，法国物理学家和化学家，是一个有思想的人。他从氢氟酸的各种性质可以看出，它是一种类似盐酸的酸。1810年，他提出氢氟酸中可能有一种类似氯的新元素。他提议将其命名为“氟”，意为易于流动。安培的想法已经有了一个模糊的“族”的概念，这也是门捷列夫元素周期律的基础之一。

幸运的是，安培没有进行发现氟的实验，所以他活到61岁。

△图为法国化学家安培。

真正的化学家不会满足于这种模糊的认知。他们最大的乐趣就是发现未知。至于风险和安全，自从决定投身化工行业，他们早就忽略了。

1813年，一个名叫大卫的英俊男孩利用电流发现了几种新元素。这一次，他决定用他锋利的武器电流来分解氟化物。起初，他使用氯化银和铂作为容器，并通电氢氟酸。结果，铂电极被腐蚀。

太可怕了，居然腐蚀铂金！“好吧，那我就用氟化物:萤石做容器吧！氟化物已经是氧化的产物，不能继续被氧化。”大卫想要。

他又打开了电源。结果，这次阳极收集了气体。大卫一查，发现是老熟人:氧气。好像是水被电解了，不是氢氟酸。

大卫的健康仍然受此影响。幸运的是，后来大卫因为忙于其他工作，没有继续氟的研究。他终于活到50岁。

△图为英国化学家大卫。

与大卫同时期的法国科学家盖·吕萨克和坦纳也试图用同样的方法获得氟化物，但都没有成功。他们因吸入过量氢氟酸而中毒，被迫停止实验。

△图为法国化学家盖·吕萨克。

1834年，大卫的徒弟法拉第接过师傅的衣钵，试图解开制造游离氟的奥秘，但未能成功。

1836年，苏格兰化学家诺克斯兄弟也挑战了这个问题。他们用干燥的氯气处理干燥的氟化汞，并在容器顶部放一块金箔。事实上，他们确实得到了氟，基础是上面的金箔已经变成了氟化金，但他们没有想到，连黄金都被配制好的氟腐蚀了。更尴尬的是，他们兄弟俩都被严重毒死，弟弟托马斯·诺克斯差点丧命，哥哥乔治·诺克斯被送到意大利待了三年才康复。

在诺克斯兄弟之后，比利时化学家鲁耶不避艰险，重复了诺克斯兄弟的实验。虽然采取了抗病毒措施避免中毒，但他长期从事这项研究，最终因为中毒太深而献出了宝贵的生命。不久，法国化学家尼可利也牺牲了。

1854年，法国化学家弗雷穆特电解并熔化了无水氟化钙、氟化钾和氟化银。虽然这些金属可以沉淀在阴极上，但在阳极上也产生了少量气泡，产生的气体很快腐蚀了铂电极。即使他尽了最大努力，他也无法收集到氟。他又尝试电解液态无水氟化氢，但也失败了，因为氟化氢是共价化合物，即使是液态也不会电离，所以是绝缘体。电解氟化氢失败了n次，分解的是水，不是氟化氢。

1869年，英国化学家歌德也用电解法分解氟化氢，导致爆炸。产生了少量的原氟，与分解水产生的氢气结合引起爆炸。他还用金、铂、碳和其他电极材料做了实验，这些材料都被损坏了。你看，氟的发现史，简直就是一部烧钱史。无数的黄金和白金就这样砸向了水漂。好吧，我承认我太物质了。

在氟的发现历史上，经历了太多痛苦的失败，以至于人们把这种未知元素称为“死亡元素”，它一闻到气味就变得苍白。这并没有阻挡勇者的脚步，很多化学家都知道山中有虎，他们更愿意去山上。来自弗赖穆特的学生莫瓦桑就是其中之一。

△图为法国化学家莫瓦桑。

莫瓦桑是法国铁路工人的儿子。他生长在一个贫穷的家庭，直到12岁才进入小学。虽然他爸爸没钱给他买书和文具，但他特别爱学习，每次考试都是第一名。他特别喜欢化学。他向老师借各种化学书籍，如饥似渴地阅读，自己做各种化学实验。没过多久，他因为家庭困难辍学，在一家药店当了学徒。

这段时间，莫瓦桑名声在外。有一次，一个人冲进药店，满脸是汗，呼吸困难，大喊救命:“我砒霜中毒了。”老药剂师摇摇头，表示无能为力。这时，莫瓦桑站了起来。他给病人开了一些酒石酸锑钾和氯化铁。结果病人很快就好了，没几天就康复了。事后，巴黎一家小报以“死而复生的药店学徒”为题报道了此事。许多巴黎人都知道摩凡陀的名字。

当然，莫瓦桑不是一个追逐名利的人。他当学徒时自学。22岁时，他通过了考试，拿到了高中毕业证。25岁时，他拿到了大学文凭，考上了化学家弗雷穆特的研究生院，这成为他人生的转折点。在弗雷穆特的实验室里，他贪婪地研究实验，经常连续查阅资料、做实验十几个小时，有一次他连续工作了三十个小时。在他进入弗雷穆特实验室的第二年，一个同学拿着一瓶药告诉他，“这是氟化钾，世界上没有人能从中提取元素氟。”“我们老师也不行吗？”“是的，伟大的化学家大卫失败了。诺克斯、格鲁萨克、鲁耶和尼克雷都失败了。他们有的中毒了，有的甚至死了。”从此，“元素氟”和“死亡元素”在莫瓦桑的脑海中不时浮现，成为他人生中最高、最远的目标。

△莫瓦桑在实验室。

1885年，莫瓦桑开始了他的人生计划。首先，他花了几个星期查阅科学文献，研究了几乎所有关于氟及其化合物的著作。他认为所有已知的方法都不能分离氟，只有大卫构想的一种方法没有经过测试。大卫认为磷和氧之间的亲和力极强。如果能制得氟化磷，然后氟化磷与氧气反应，可能会生成氧化磷和氟。由于当时没有办法制备氟化磷，设想的实验没有实现。

于是摩瓦桑与氟化铅和磷化铜反应，得到气态的三氟化磷，然后把三氟化磷和氧气的混合物通过电火花。结果发生了爆炸，烧坏了两根铂金管。更令人沮丧的是，三氟化磷和氧气根本没有生成氟，而是氟氧化磷。

当时的化学中没有化学势的概念。从拉瓦锡时代开始，人们一直认为氧气的氧化性最强。氧甚至作为酸性元素，帮助其他元素形成含氧酸，氧化其他物质。现在人们发现，氟甚至可以作为氧的“酸性元素”，形成氟氧化物。这氧化性能有多强！

好吧，过去无数次失败的教训似乎证明了一个骗子的悖论:我的瓶子是最具腐蚀性的东西。当然，聪明人会反驳:那它为什么腐蚀不了你的瓶子？是的，我们知道氟是腐蚀性最强的单质，但要求我们找到一个不能被它腐蚀的容器。多难啊！

△铂容器可做坩埚，但难以抵抗氟的侵蚀。

然而，莫瓦桑永远不会放弃。他认为:氟一定是最活泼的非金属元素，所以不能在高温下制备，也不能用普通的化学方法制备，比如置换反应。看来电解是唯一的办法了！电解也有以前科学家的问题；有水，就把它分解成氢气和氧气；没有水，它怎么导电呢？莫瓦桑的方法是在氟化砷和氟化磷中加入少许氟化钾，让氟化钾帮助氟化砷和氟化磷在室温下导电。莫瓦桑接通电流，电流通过，阴极上开始堆积一层砷。莫瓦桑非常高兴。然而，没过多久反应就停止了，他发现阴极上的砷阻碍了传导。他正要调整他的计划，却发现他的头脑开始失去知觉。氟化砷和砷开始挥发，是剧毒物质。“我会像我之前的化学家一样，因为氟而死吗？”他用尽最后一点力气关掉了电源，然后昏了过去。

△莫瓦桑发现氟的装置。

当他醒来时，已经是几个小时后了，他的妻子陆在他身边哭泣。“亲爱的卢庚，我告诉过你多少次了，不要来我的实验室，里面全是有毒的药物。”“亲爱的莫瓦桑，如果我没有过来打开通风设备，我不知道你能不能醒过来。停止你的实验，休息一下。”“哦，不！我不能休息，我的实验马上就要成功了！”

摩凡陀又开始做实验了。他找到一个U形铂金管，把它打磨光滑。氟与光滑的铂表面反应缓慢。关键是插头。在界面上，总是有不规则的地方。他花了四天时间，把一大块萤石磨成插头，终于保证了安全，让氟不与插头发生反应。他将氟化砷、氟化磷和氟化钾的混合物放入一个U形管中，然后使用冷却剂将系统温度降至-23度。他插入电极并施加电流。很快，在阳极的顶部，出现了一丝淡黄色的气体。莫瓦桑非常激动，大叫道:“氟！氟！”

“死亡元素”从舍勒开始，历经100多年，终于造出来了！这背后是无数化学家的血泪甚至生命。这是一段悲壮的历史，它体现了人类对未知的渴望。这是人类文明最可贵的精神！听到消息就能死，这叫“也”。

1906年，诺贝尔化学奖授予了莫瓦桑，以表彰他对氟的发现所做出的贡献。这个奖对他来说是最有意义的奖励，也是在那个时候，因为1907年，莫瓦桑因病去世。临死前感叹:氟夺走了我十年的生命！

莫瓦三死后，他的妻子卢庚也因悲痛而死。他们的儿子路易把他们所有的遗产中的20万法郎捐给了巴黎大学作为奖学金，一种叫做摩凡陀化学奖的东西，以纪念他的父亲；另一个叫做卢根制药奖，是为了纪念他的母亲。

向化学家致敬！