氟

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[外文]：fluorine

一种化学元素，化学符号 F，原子序数 9，原子量18.9984032，属周期系ⅦA族。

发现

1812年法国A.－M.安培指出氢氟酸（见氟化氢）与盐酸（见氯化氢）的组成相似，其中含有一种新元素，建议命名为fluor，但自由状态的氟一直没有制得。直到1886年，法国化学家H.穆瓦桑将氟化钾溶解在无水氢氟酸中进行电解，才制得单质氟。元素英文名来源于其主要矿物萤石（见氟化钙）的英文名fluorite。

存在

由于氟非常活泼，自然界不存在游离状态的氟。氟在地壳中的含量为 0.072％，重要的矿物有萤石(CaF₂，参见彩图)、冰晶石(3NaF·AlF₃)、氟磷酸钙〔Ca₅F(PO₄)₃〕。自然界中只存在一种氟的同位素，即氟19。

性质

常温下，氟为淡黄色气体，有刺激性臭味；熔点－219.62°C，沸点－188.14°C，密度1.69克／升(15°C)。氟是电负性最高的元素，化学性质最活泼，除氦、氖、氩外，氟能同所有的元素化合。在低温下，氟就能与溴、碘、硫、磷、砷、碳、硅猛烈化合，并常常产生火焰或处于炽热状态。氟与金属的反应往往由于形成一层保护性的金属氟化物而受到阻碍，必须提高温度才能使反应继续进行。

氟的电子构型为1s²2s²2p⁵。在二元化合物中，氟总是呈－1氧化态，其他元素则呈正的氧化态，而且常常呈最高的氧化态。氟离子体积小，容易与许多正离子形成稳定的配位化合物，例如氟硅酸盐（SiF婇）、氟铝酸盐(AlF咶)、氟铁酸盐(FeF咶)。氟还能与水、氨和许多含氢无机物以及有机化合物反应。氟与水反应，被氧化的产物中不但有氧，而且还有臭氧、过氧化氢、二氟化氧。氟能从氯化物、溴化物、碘化物中置换出氯、溴、碘，也能把溴酸盐氧化为高溴酸盐。

氟与烃类发生难以控制的快速反应，为了控制这类反应，常用惰性气体或氮气稀释氟。如果烃类中的一部分氢被氟取代，可形成含氟烃和氟化氢；如果烃中的氢全部被氟取代，则形成氟碳化物和氟化氢。含氟烃多数不够稳定，易失去氟化氢，故不易制备和保存；氟碳化物（如三氟甲烷、聚四氟乙烯等）及其衍生物则有很高的化学稳定性和热稳定性，还有一些特殊的物理化学性质。

制法

氟是氧化性最强的物质，没有任何一种氧化剂能把它从其化合物中置换出来，唯一的方法就是用电解法氧化氟离子，通常用来电解的是无水氟化氢-氟化钾体系，氟化钾的作用是增强导电性。在石墨阳极上得到单质氟，而在铜制或钢制阴极上得到氢气。

应用

单质氟主要用作氟化剂，以制取各种有用的氟化物。在原子能工业中，利用²³⁵UF₆和²³⁸UF₆扩散速度的不同来分离同位素铀235和铀238(见铀同位素分离)；气态的六氟化硫SF₆具有高的介电常数和高绝缘性能;三氟化硼是有机反应的催化剂；三氟化钴、氟化银(Ⅱ)、二氟化氙等都是优良的氟化剂；单质氟由于燃烧时可放出很高的能量而被用作火箭燃料，它与液体氧或活性氟化物混合使用，会有更多的工程上的优点。

毒性

单质氟具有刺激性，能强烈刺激眼、鼻、口腔、气管等的粘膜，若吸入较多，则会严重中毒，甚至死亡。因此，在制备和使用时需戴安全眼罩、防毒面具和长臂手套。

参考书目

1. M.C.斯尼特等编，何兆雄等译：《无机化学大纲》，第3卷，上海科学技术出版社，上海，1963。(M.C.Sneed，et al.， ed.， Comprehensive Inorganic Chemistry， Vol.3，Macmillan，London， 1953.)