氟是一种卤族化学元素,它的化学符号是F,它的原子序数是9。
性状
氟是一种极具腐蚀性的淡黄色双原子气体。氟是电负度最强的元素,也是很强的氧化剂。在常温下,它几乎能和所有的元素化合,并产生大量的热能
在所有的元素中,要算氟最活泼了。
氟(F2)是淡黄色的气体,有特殊难闻的臭味,剧毒。在-188℃以下,凝成黄色的液体。在-223℃变成黄色结晶体。在常温下,氟几乎能和所有的元素化合:大多数金属都会被氟腐蚀,碱金属在氟气中会燃烧,甚至连黄金在受热后,也能在氟气中燃烧!许多非金属,如硅、磷、硫等同样也会在氟气中燃烧。如果把氟通入水中,它会把水中的氢夺走氟化氢,放出原子氧(2F2+2H20=4HF+O2↑)。例外的只有铂,在常温下不会被氟腐蚀(高温时仍被腐蚀),因此,在用电解法制造氟时,便用铂作电极。
在原子能工业上,氟有着重要的用途:人们用氟从铀矿中提取铀235,因为铀和氟的化合物很易挥发,用分馏法可以把它和其它杂质分开,得到十分纯净的铀235。铀235是制造原子弹的原料。在铀的所有化合物中,只有氟化物具有很好的挥发性能。
氟最重要的化合物是氟化氢。氟化氢很易溶解于水,水溶液叫氢氟酸,,这正如氯化氢的水溶液叫氢氯酸(俗名叫盐酸)一样。氢氟酸都是装在聚乙烯塑料瓶里的。如果装在玻璃瓶里的话,过一会儿,整个玻璃瓶都会被它溶解掉——因为它能强烈地腐蚀玻璃(4HF+SiO2=SiF4↑+2H20)。人们便利用它的这一特性,先在玻璃上涂一层石蜡,再用刀子划破蜡层刻成花纹,涂上氢氟酸。过了一会儿,洗去残余的氢氟酸,刮掉蜡层,玻璃上便出现美丽的花纹。玻璃杯上的刻花、玻璃仪器上的刻度,都是用氢氟酸“刻”成的。由于氢氟酸会强烈腐蚀玻璃,所以在制造氢氟酸时不能使用玻璃的设备,而必须在铅制设备中进行。
在工业上,氟化氢大量被用来制造聚四氟乙烯塑料。聚四氟乙烯号称“塑料之王”,具有极好的耐腐蚀性能,即使是浸在王水中,也不会被侵蚀。它又耐250℃以上的高温和-269.3℃以下的低温。在原子能工业、半导体工业、超低温研究和宇宙火箭等尖端科学技术中,有着重要的应用。我国在1965年已试制成功“聚四氟乙烯”。聚四氟乙烯的表面非常光滑,滴水不沾。人们用它来制造自来水笔的笔尖氟化氢,吸完墨水后,不必再用纸来擦净墨水,因为它表面上一点墨水也不沾。氟化氢也被用来氟化一些有机化合物。著名的冷冻剂“氟利昂”,便是氟与碳、氯的化合物。在酿酒工业上,人们用氢氟酸杀死一些对发酵有害的细菌。
氢氟酸的盐类,如氟化锶、氟化钠、氟化亚锡等,对乳酸杆菌有显著的抑制能力,被用来制造防龋牙膏。常见的“氟化锶”牙膏,便含有大约千分之一的氟化锶。
在大自然中,氟的分布很广,约占地壳总重量的万分之二。最重要的氟矿是萤石——氟化钙。萤石很漂亮,有玻璃般的光泽,正方块状,随着所含的杂质不同,有淡黄、浅绿、淡蓝、紫、黑、红等色。我国在古代便已知道萤石了,并用它制作装饰品。现在,萤石大量被用来制造氟化氢和氟。在炼铝工业上,也消耗大量的萤石,因为用电解法制铝时,加入冰晶石(较纯的氟化钙晶体)可降低氧化铝的熔点。天然的冰晶石很少,要用萤石作原料来制造。除了萤石外,磷灰石中也含有3%的氟。土壤中约平均含氟万分之二,海水中含氟约一千万分之一。
在人体中,氟主要集中在骨骼和牙齿。特别是牙齿,含氟达万分之二。牡蛎壳的含氟量约比海水含氟量高二十倍。植物体也含氟,尤其是葱和豆类含氟最多。
氟的发现
在化学元素史上,参加人数最多、危险最大、工作最难的研究课题,莫过于氟元素的发现。氟元素的发现过程中,不少化学家损害了健康,甚至献出了生命,可以说是一段极其悲壮的化学元素史.
1768年马格拉夫研究萤石,发现它与石膏和重晶石不同,判断它不是一种硫酸盐,1771年化学家舍勒用曲颈瓶加热萤石和硫酸的混合物,发现玻璃瓶内壁被腐蚀.
1810年,法国物理学家安培根据氢氟酸的性质的研究指出,其中可能含有一种与氯相似的元素.化学家戴维的研究,也得出同样的结论.
1813年可燃气体检测仪,戴维用电解氟化物的方法制取单质氟,用金和铂做容器,都被腐蚀了。后来改用萤石做容器,腐蚀问题虽解决了,但却得不到氟,而他则因患病而停止了实验。
接着乔治·诺克斯和托马斯·诺克斯两兄弟先用干燥的氯气处理干燥的氟化汞,然后把一片金箔放在玻璃接收瓶顶部,反应产生了氟而未得到氟.在实验中,两兄弟都严重中毒.
继诺克斯兄弟之后,鲁耶特对氟作了长期的研究,最后因中毒太深而献出了生命.法国的弗雷迷电解了无水的氟化钙、氟化钾和氟化银,虽然阳极上产生了少量的气体,但始终未能收集到。
英国化学家哥尔也用电解法分解氟化氢,但在实验的时候发生爆炸,显然产生的少量氟与氢发生了反应.他以碳、金、钯、铂做电极,在电解时碳被粉碎,金、钯、铂被腐蚀.
这么多化学家的努力,虽然都没有制得单质氟,但他们的经验和教训都是极为宝贵的,为后来制取单质氟创造了有利条件。莫瓦桑在1886年第一次制得单质氟.
氟的用途包括:
制造氢氟酸(HF)
制造塑胶
氟化钠(NaF),是一种杀虫剂
饮用水和牙膏里面有氟化物,帮助防止蛀牙
氟气(化学式:F2)为浅黄色、剧毒、强腐蚀性气体。具有强烈刺激性特征气味。其沸点为-188.2℃
化学性质:氟气是已知的最强的氧化剂。除具有最高价态的金属氟化物和少数纯的全氟有机化合物外,几乎所有有机物和无机物均可以与氟反应。即使是全氟有机化合物,如果被可燃物污染,也可以在氟气氛中燃烧。
氢与氟的化合物异常剧烈,反应生成氟化氢。一般情况下,氧与氟不反应。尽管如此,还是存在两种已知的氧氟化物,即OF2和O2F2。由卤素自身形成的化合物有ClF、ClF3、BrF3、IF5。如上所述乙炔报警器,碳或大多数烃与过量氟的反应,将生成四氟化碳及少量四氟乙烯或六氟丙烷。通常,氮对氟而言是惰性的,可用作气相反应的稀释气。氟还可以从许多含卤素的化合物中取代其它卤素。大多数有机化合物与氟的反应将会发生爆炸。
1.英文名
Fluorine.
2.用途
火箭燃料中的氧化剂氟化氢,分离铀同位素,金属的焊接和切割,电镀,玻璃加工,卤化氟的原料,氟化物、含氟塑料、氟橡胶等的制造,药物,农药,杀鼠剂,冷冻剂,等离子蚀刻。
3.制法
(1)电解溶融KF?2HF混合物。
(2)从含氟矿石中制得。
4.理化性质
分子量: 37.9968
熔点(101.325kPa): -219.62℃
沸点(101.325kPa): -188.1℃
液体密度(-188.1℃,S.P.): 1507kg/m3
气体密度(25℃,101.325kPa): 1.554kg/m3
相对密度(气体,空气=1,25℃,101.325kPa):1.312
比容(21.1℃,101.325kPa):0.6367m3/kg
临界温度: -128.8℃
临界压力: 5215kPa
临界密度: 574 kg/m3
熔化热(-219.67℃,0.252kPa): 13.44 KJ/kg
气化热(-188.2℃,101.325kPa): 175.51 KJ/Kg
比热容(气体,21.1℃,101.325kPa):
Cp=827.67J/(Kg?K)
Cv=609.65J/(Kg?K)
比热比(气体,21.1℃,101.325kPa):Cp/Cv=1.358
蒸气压(53.56K): 0.223kPa
(77.17K): 37.383kPa
(89.40K): 162.638kPa
粘度(气体,0℃,101.325kPa): 0.02180mPa?s
(液体,-192.2℃): 0.275mPa?S
表面张力(-193.2℃): 14.81mN/m
导热系数(气体,0℃,101.325kPa):0.024769W/(m?K)
(液体,-188.1℃):0.159W/(m?K)
折射率(气体,25℃,101.325kPa): 1.000187
(液体,-188.1℃): 1.2
毒性级别: 4
易燃性级别: 0
易爆性级别: 3
火灾危险度: 极大
氟在常温常压下为具有刺激性臭的淡黄色有毒气体。氟是在非金属元素中最活泼的,反应性极强,在自然界中没有元素状态的氟。它是助燃性气体。在室温下能与大多数可氧化物质或有饥物强烈反应而燃烧。它和甲烷在一起时能发生爆炸,与硝酸反应生成具有爆炸性的气体硝酸氟。氟遇水反应产生氟化氢、氟化氧、臭氧、过氧化氢、氧等。容易引起燃烧。可与液态氧或氮混合。
氟与一些物质混合接触时的危险性如下表。
混合接触危险物质名称 化学式 危险等极 摘要
氯酸钠 NaClO3 B
高氯酸钠 NaClO4 B
过氧化氢 H2O2 B
过氧化钠 Na2O2 A
硝酸铵 NH4NO3 B
硝酸钠 NaNO3 B
高锰酸钾 KMnO4 A
铜 CU A 在常温下有着火的危险性
铅 Pb A 有猛烈着火的危险性
硫 S A 在常温下有着火的危险性
镁 Mg A 根据条件有着火的可能性
锌 Zn A 有发生反应而着火的危险性
锰 Mn A 根据条件可能起火
硅 Si A 在常温下有着火的危险性
钾 K A 在常温下有着火的危险性
钠 Na A 在常温下有着火的危险性
氧化钙 CaO A 有发生激列放热反应的危险性
乙醛 CH3CHO A 有激烈反应的危险性
二硫化碳 CS2 A 在常温下有起火的危险性
二甲胺 (CH3)2NH A 有着火的危险性
正丁醇 C4H9OH A
甲醇 CH3OH A
吡啶 C5H5N A 有着火的危险性
二甲胺基甲醛 (CH3)2NCHO A
硝酸 HNO3 C
硫酸 H2SO4 A
三氧化铬 CrO3 A
亚氯酸钠 NaClO2 B
溴酸钠 NaBrO3 B
重铬酸钾 K2Cr2O7 A
锂 Li A 根据条件可能着火
钙 Ca A 有猛烈起火的可能性
二硅化钙 CaSi2 A 有着火的危险性
蒽 C14H10 A 根据条件可能起火、爆炸
三氯甲烷 CHCl3 A 有激烈爆炸反应的危险性
四氯化碳 CCl4 B 有激烈爆炸反应的危险性
铷 Rb A 根据条件可能起火
铯 Cs A 根据条件可能起火
叠氮化氢 HN3 A 有爆炸的危险性
砷 As A 在常温下有激烈反应的危险性
醋酸钠 CH3COONa A 有爆炸的危险性
氯化氢 HCl A 低温有激烈反应的危险性
五氯化磷 PCl5 有发生炽热反应、起火的危险性
三氯化磷 PCl3 有发生炽热反应、起火的危险性
氟化氢 HF 根据条件可能爆炸
碘化氢 HI B 低温有激烈反应的危险性
碘 I2 A 常温下有起火的危险性
钼 Mo A 根据条件可能起火
铀 U A 根据条件可能起火
硅酸钠 Na2SiO3 有着火的危险性
溴 Br2 B
三硫化二锑 Sb2S3 A 在常温下反应.有起火的危险性
氨 NH3 A
氯 Cl2 B 有起火、爆炸的危险性
一氧化氮 NO B 有立即反应而起火的危险性
三氟化磷 PF3 有起火的危险性
四氧化二氮 N2O4 C 有起火的危险性
氢 H2 A 有激烈爆炸的危险性
一氧化碳 CO A 有爆炸反应的危险性
乙炔 CH≡CH A 有激烈反应的危险性
溴化氢 HBr B 低温下有激烈反应的危险性
三氧化硫 SO2 A 根据条件可能爆炸
硫化氢 H2S A 在常温下有起火的危险性
苯胺 C6H5NH2 有着火的危险性
5.毒性
人吸入TCLo:25ppm?5分钟,对眼有刺激性。
最高容许浓度:0.1ppm(0.2mg/m3)
氟是剧毒性气体,能刺激眼、皮肤、呼吸道粘膜。由于它立即与水反应生成氟化氢,所以在大多数情况下显出与氟化氢同样的毒性。
当氟浓度为5~10ppm时,对眼、鼻、咽喉等粘膜开始有刺激作用,作用时间长时也可引起肺水肿。与皮肤接触可引起毛发的燃烧,接触部位凝固性坏死、上皮组织碳化等。慢性接触可引起骨硬化症和韧带钙化。吸入氟的患者应立即转移至无污染的安全地方安置休息,并保持温暖舒适。眼睛或皮肤受刺激时迅速用水冲洗之后就医诊治。
6.安全防护
工作场所要通风保持空气新鲜干燥。要用特种钢瓶贮装。钢瓶存放时必须与其它物料隔离,特别是与能和氟反应的物料隔绝,要远离易起火地点。
着火时消防人员须在防爆掩蔽处操作,切不可将水直接喷射漏气处,否则会助长火势。灭火可用二氧化碳、干粉、砂土、废气可用水吸收。
腾元达编辑,转载请注明出处
- 2023-09-17
什么环境需要安装氧气检测仪?有什么作用? - 2023-09-10
垃圾填埋场有毒有害气体如何防范? - 2023-09-10
常见有毒有害气体以及如何防范? - 2023-09-10
固定式可燃气体探测器一般用什么气体标定 - 2023-08-19
密闭空间如何选择气体检测仪? - 2021-09-08
二氧化氮探测器 二氧化氮NO2传感器 - 2021-09-08
pm2.5检测仪 欢迎##简阳PM2.5扬尘监测系统环境检测仪##集团 - 2021-09-08
在线式二氧化碳检测仪 - 2021-09-08
噪音检测仪 噪声检测仪哪个品牌好? - 2021-09-08
pm2.5检测仪 云南玉溪 扬尘监测PM10监测PM2.5监测TSP检测仪扬尘监测仪