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氟元素的捕獲
由于氟元素的特殊性質和它的活潑性,許多第一流的化學家為發(fā)現它經歷了近三個世紀的艱苦探索,其過程起伏跌宕,險情叢生,饒有趣味。
人們最早接觸這一元素可以追溯到1529年,當時德國著名的礦物學家阿格里柯拉就提到過螢石(一種含氟的礦石,后稱為氟石),他描述當時人們已用螢石作煉鋼時的助熔劑。
1670年,德國玻璃工施瓦哈德偶然將螢石與硫酸接觸,產生的蒸氣使他所戴的眼鏡蒙上了一層薄霧,并使鏡片變得粗糙,說明玻璃已被腐蝕。盡管他不知道原因何在,但他用蠟保護玻璃的某些部分,使其它部分受到這種蒸汽的腐蝕,這樣就刻蝕出美麗的花紋和精巧的圖案,連當時的皇帝也對他的工藝表示贊賞。他因此技術賺了不少錢。
1780年,著名的瑞典化學家杜勒經認真研究后認為:螢石接觸硫酸所生成的蒸汽,是氫和一種未知的活潑元素結合而成的酸??被稱之為“氨酸”。這位18世紀的化學家有個怪癖,喜歡用鼻嗅口嘗的辦法去鑒定他新發(fā)現的化合物。他曾吸入過劇毒氰化氫,幸免于死;這次他又吸入了“氨酸”,結果病了幾年之后,在43歲的盛年就過早地離開了入世。
1813年法國科學家安培與英國化學家戴維已把這種待發(fā)現的新元素命名為氟。1836年,愛爾蘭人諾克斯兄弟倆企圖用氯與氟化汞反應以制取氟,不僅未獲得成功,也因中毒而長期受到病痛的折磨。隨后,比利時化學家勞埃脫企圖重復上述實驗,結果也因氟化氫中毒而獻出了自己的生命。勞埃脫的學生弗萊明總結了前人失敗的經驗,他認為因為氟大活潑了,連合適的容器也難找,用化學方法是不可能得到氟元素的。1885年他決定采用當時已有的電解方法,并且制造了無水氟化氫,可干燥的氟化氫并不導電,他的試驗仍然失敗了。但他畢竟跨出了重要的一步,為他的學生莫桑的成功做了基礎性的工作。
莫桑從1883年接受這一課題后,經過三年,到1886年6月26日終于試驗成功。莫桑用自己設計的鉗制U形管,并將試驗裝置上的玻璃零件都換成了螢石制的。他向U形管中倒進“無水”氫氨酸,在白金電極上接通了電流。為了防止高溫引起的對容器腐蝕,他還采用了冷凍劑結實驗裝罡降溫。這時從陽極放出了一種淡黃色、有特殊刺激性的氣體,這正是他夢寐以求的氟元素!他用一塊硅晶體去檢驗,果然發(fā)生了燃燒,冒出了火焰。這就是氛。
莫桑是個藥房學徒出身的化學家,他因試驗研究發(fā)現氟曾4次中毒,在實驗中還耗費了富有岳父的大量錢財。他雖然在1906年榮獲了諾貝爾化學獎,但第二年就去世了,終年只有54歲。
當今,氟的許多化合物對人類的生活作出了巨大貢獻。以聚四氟乙烯為代表的含氟高分子材料,更是尖端科學技術的寵兒。氟有機化合物用途也極為廣泛,如作為冷凍劑的氟里昂,抗癌藥劑五氟脈曉咦,還有含氟的纖維、涂料和功能高分子,日新月異,前途無量。
氟元素發(fā)現距今已108年了。飲水思源,我們對以莫桑為首的氟化學的開拓者,懷著深深的敬意。