氟化物是什麼？ 氟的性質

氟是化學元素（符號F，原子序數9），屬於鹵素基團的非金屬。 這是最活躍的和電負性的物質。 在常溫常壓下，氟分子為淡黃色有毒氣體，分子式為F ₂ 。 像其他鹵素一樣，分子氟化物非常危險，當與皮膚接觸時，會引起嚴重的化學灼傷。

使用

氟及其化合物被廣泛使用，包括用於生產藥物，農用化學品，燃料和潤滑劑和紡織品。 氫氟酸 用於蝕刻玻璃，氟等離子體用於製造半導體及其他材料。 牙膏和飲用水中低濃度的F離子可以幫助預防齲齒，而較高的濃度則是一些殺蟲劑的一部分。 許多常見的麻醉劑是氫氟碳化合物的衍生物。 同位素¹⁸ F是通過正電子發射斷層掃描獲得醫學圖像的正電子源，六氟化鈾用於分離鈾同位素並獲得核電廠的濃縮鈾 。

發現的歷史

含氟化合物的礦物在釋放這種化學元素前已知多年。 例如，由George Agricola在1530年描述了由氟化鈣組成的礦物 螢石 （或螢石）。 他注意到它可以用作助焊劑 - 這種物質有助於降低金屬或礦石的熔點，並有助於清潔所需的金屬。 因此，氟名稱其拉丁文名稱從流利詞（“洩漏”）中獲得。

在1670年，吹風機海因里希·施萬哈德（Heinrich Schwanhard）發現玻璃在用酸處理的氟化鈣（氟石）的作用下被蝕刻。 Karl Scheele和許多後來的研究人員，包括Humphry Davy，Joseph-Louis Gay-Lussac，Antoine Lavoisier，Louis Tenar，都在試驗氫氟酸（HF），這是通過用濃硫酸處理CaF容易獲得的。

最後，清楚的是，HF包含以前未知的元素。 然而，這種物質由於其多年的反應性過大，無法確定。 不僅難以與化合物分離，而且會立即與其他成分反應。 元素氟與氫氟酸的分離是非常危險的，早期的嘗試使一些科學家蒙蔽和死亡。 這些人被稱為“氟化物烈士”。

開放生產

最後，在1886年，法國化學家Henri Moissan通過電解熔融的氟化鉀和氫氟酸的混合物成功地分離了氟。 為此，他在1906年獲得化學領域的諾貝爾獎。 其電解方法今天仍然用於這種化學元素的工業生產。

第一次大規模生產氟化物是在第二次世界大戰期間開始的。 在曼哈頓項目的框架內，要求製造原子彈的其中一個階段。 氟被用於生產六氟化鈾（UF ₆ ），這又用於將兩個同位素^235U和^238U彼此分離。今天，需要氣態UF ₆來生產用於核電的濃縮鈾。

氟化物最重要的特性

在元素週期表中，該元素位於第17族（前一組7A）的上部，稱為鹵素。 其他鹵素包括氯，溴，碘和ast。。 此外，F在氧和氖之間的第二時期。

純氟是具有特徵刺激性氣味的腐蝕性氣體（化學式F ₂ ），其以每升體積20nl的濃度檢測。 作為所有元素中最具反應活性和電負性的，它們與其中大部分物質很容易形成化合物。 氟反應性太高，不能以元素形式存在，並且與大多數材料（包括矽）具有這樣的親和力，即它不能被烹飪或儲存在玻璃容器中。 在潮濕的空氣中，它與水反應，形成同樣危險的氫氟酸。

氟與氫氣反應，即使在低溫和黑暗中也會爆炸。 它與水劇烈反應，形成氫氟酸和氣態氧。 包括細分金屬和玻璃的各種材料在明亮的火焰下燃燒在氟氣流中。 此外，該化學元素與惰性氣體氪，氙和氡形成化合物。 但是，它不直接與氮氣和氧氣反應。

儘管氟化物的活性極高，但其安全加工和運輸方法已經在今天得到應用。 由於在這些材料的表面上形成氟化物，因此該元件可以儲存在由鋼或蒙乃爾（富含鎳的合金）製成的容器中，這防止進一步的反應。

氟化物是與一些帶正電荷的元素結合存在氟作為帶負電荷的離子（F-）的物質。 氟與金屬的化合物是最穩定的鹽之一。 當溶解在水中時，它們被分成離子。 其他形式的氟是絡合物，例如[FeF ₄ ] ^-和H ₂ F ⁺ 。

同位素

這種鹵素存在許多同位素，範圍從¹⁴ F到³¹ F.然而，氟同位素組成僅包括其中的一個， ¹⁹ F，其中包含10個中子，因為它只是穩定的。 放射性同位素¹⁸ F是正電子的有價值的來源。

生物影響

身體中的氟化物主要以離子的形式存在於骨骼和牙齒中。 根據美國國家科學院國家研究委員會，濃縮百萬分之一以下的飲用水氟化顯著降低齲齒的發生率。 另一方面，氟化物的過度積累可導致氟中毒，這表現在牙齒的斑駁。 通常在飲用水中該化學元素的含量超過10ppm的濃度的區域觀察到這種效果。

元素氟化物和氟化物鹽是有毒的，應該非常小心處理。 與皮膚或眼睛接觸時應小心避免。 與皮膚反應產生氫氟酸，其迅速穿透組織並與骨骼中的鈣反應，永久性地損傷它們。

氟化物在環境中

螢石礦石年產量約400萬噸，勘探總庫容量在1.2億噸以內，礦產主要礦區為墨西哥，中國和西歐。

在本質上，在地殼中發現氟化物，可以在岩石，煤和粘土中發現。 氟化物落入空氣中，土壤受到風蝕。 氟是地殼中第13個最常見的化學元素，含量為950 ppm。 在土壤中，其平均濃度約為330ppm。 由於工業中的燃燒過程，氟化氫可以釋放到空氣中。 在空氣中的氟化物最終落在地下或水中。 當氟與非常小的顆粒形成結合時，它可以長時間保留在空氣中。

在大氣中，這種化學元素的六分之一以鹽霧和有機氯化合物的形式存在。 在城市條件下，集中度達到50億分之一。

連接

氟是形成廣泛有機和無機化合物的化學元素。 化學家可以用氫原子代替它們，從而產生大量的新物質。 高反應性鹵素與惰性氣體形成化合物。 1962年，Neil Bartlett合成了六氟鉑氙（XePtF6）。 還獲得了氪和氡的氟化物。 另一種化合物是氟化氫，其僅在極低溫度下是穩定的。

工業應用

在原子和分子狀態下，氟用於半導體，平板顯示器和微機電系統的生產中的等離子體蝕刻。 氫氟酸用於在燈具和其他產品中蝕刻玻璃。

除了其一些化合物，氟化物是製藥，農藥，燃料和潤滑劑和紡織品生產的重要組成部分。 鹵化烷烴（哈龍）的生產所需的化學元素，這又被廣泛地用於空調和冷卻系統。 之後，禁止使用氯氟烴，因為它們有助於破壞上層大氣層的臭氧層。

六氟化硫是與引起溫室效應的物質有關的非常惰性的無毒氣體。 沒有氟，不可能生產低摩擦塑料，如特氟龍。 許多麻醉劑（例如七氟烷，地氟烷和異氟烷）是氫氟碳化合物的衍生物。 六氟鋁酸鈉（冰晶石）用於電解鋁。

氟化合物，包括NaF，用於牙膏以防止齲齒。 這些物質被添加到市政供水系統進行水氟化，但由於健康影響，這種做法是有爭議的。 在較高的濃度下，NaF用作殺蟲劑，尤其用於控制蟑螂。

過去，使用氟化物來降低 金屬 和礦石的 熔點 並增加其流動性。 氟是生產六氟化鈾的重要組成部分，用於分離其同位素。 ¹⁸ F， 半衰期為 110分鐘的放射性同位素發射正電子，經常用於醫用正電子發射斷層掃描。

氟的物理性質

化學元素的基本特徵如下：

• 原子量為18,9984032克/摩爾。
• 電子配置1s ² 2s ² 2p ⁵ _。
• 氧化程度-1。
• 密度為1.7g / l。
• 熔點53.53 K.
• 沸點為85.03 K.
• 比熱為31.34 J /（K·mol）。