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元素世界生存手冊(cè) NO.2 死之鐮刀與生之神杖——氟元素

2021-04-04 17:26 作者:思行者騎士  | 我要投稿

本文總字?jǐn)?shù)為2082字,預(yù)計(jì)閱讀時(shí)間為7分鐘

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假如你哪一天穿越到了某個(gè)元素世界,這個(gè)世界是某個(gè)元素的天堂,那請(qǐng)務(wù)必?cái)y帶此手冊(cè),也許可以在那個(gè)世界(也可以是現(xiàn)實(shí)世界)救你一命。

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本手冊(cè)僅供學(xué)術(shù)交流(包括但不限于高中化學(xué)學(xué)習(xí)的課外知識(shí)),沒(méi)有作者 bilibili@火山下的第一騎士 同意禁止用于商業(yè)用途,鼓勵(lì)在標(biāo)注原作者的前提下轉(zhuǎn)載。

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由于本人的知識(shí)能力水平有限,如果有知識(shí)錯(cuò)誤或用詞句法錯(cuò)誤,歡迎批評(píng)指正,不勝感激!

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如果穿越到了氟的世界,那么恐怕可憐的穿越者連喊“我祝上帝身體健康”的時(shí)間都沒(méi)有————因?yàn)榉氖澜缋?,全員惡玉。

盡管并不是高中需要詳細(xì)了解的元素,但是估計(jì)非常多的人都聽說(shuō)過(guò)氟的惡名——無(wú)論是氟單質(zhì)自己,還是簡(jiǎn)單的氟化物之一氫氟酸,亦或者是少數(shù)幾個(gè)較穩(wěn)定的三價(jià)鈷鹽三氟化鈷,都是殺人不眨眼的存在。


氫氟酸


氟單質(zhì)具有恐怖到不能再恐怖的氧化性——氟的最外層為7個(gè)電子而且氟原子核是所有最外層有7個(gè)電子的元素中最小的,這導(dǎo)致了氟不但對(duì)自己的7個(gè)電子寶貝拿捏地死死的,而且還十分喜歡再去搶奪別人的電子。

相信很多人都知道那些天生最外層電子為8電子的幸運(yùn)兒們的別名——惰性氣體元素,但是實(shí)際上,早在100多年前,人們就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了稀有氣體的化合物。并且如果加上依靠分子間作用力而束縛在一起的帶電化合物的話,目前只有第2號(hào)元素、核裂變的小兒子——氦沒(méi)有化合物,這就是為什么目前一般稱這些元素為稀有氣體元素而不是惰性氣體元素。

而在這屈指可數(shù)的稀有氣體化合物中,含氟化合物占了幾乎全部,比如知名度稍微高一點(diǎn)的二/四/六氟化氙。


二氟化氙


連稀有氣體元素能被氟搞定(氦這種BUG存在除外),就更不用說(shuō)其他元素了——畢竟,他們都沒(méi)有稀有氣體元素耐打。

由此觀之,氟真乃撩人王子也!

但是氟的這種強(qiáng)氧化性卻成為了制取TA和使用TA的達(dá)摩克里斯之劍,目前主要的氟單質(zhì)制取方法是電解氟氫化鉀的無(wú)水氟化氫(注意無(wú)水二字?。┤芤?,并且反應(yīng)電極必須用鉑等不僅比較惰性而且對(duì)于窮人更加惰性的貴金屬。

2KHF2=通電=2KF+H2↑+F2↑


單質(zhì)氟


而氟的強(qiáng)氧化性卻導(dǎo)致氟的很多氟化物比較穩(wěn)定——我們?cè)诟咧芯蛯W(xué)過(guò),鹵族元素的穩(wěn)定性是從碘化氫到氟化氫遞增,這是因?yàn)檫@些元素不但被氟征服,還由于氟強(qiáng)大的氧化性對(duì)氟死心塌地,除了那個(gè)異類中的異類——三氟化鈷。


如果需要在實(shí)驗(yàn)室制取少量氟氣,最簡(jiǎn)單的方法就是在安保措施必須必須必須必須做好(請(qǐng)珍惜生命!)的情況下,加熱三氟化鈷:

2CoF3=加熱=2CoF2+F2↑

而與母親氟氣不同,氟化氫與其水溶液氫氟酸的恐怖殺傷力來(lái)自TA的強(qiáng)配位能力————高中范圍內(nèi),氫氟酸是唯一能溶解二氧化硅和硅酸鈉之類的玻璃材料的酸,并且TA還可以瘋狂攻擊人體中的鈣離子形成難溶的氟化鈣,從而導(dǎo)致骨質(zhì)疏松等危險(xiǎn)疾病。

但是這種強(qiáng)配位能力在分析化學(xué)內(nèi)卻是個(gè)寶貝————比如如何要檢測(cè)某個(gè)含有少量三價(jià)鐵離子的溶液中是否存在二價(jià)鈷離子(已知硫氰化鉀能與鈷離子反應(yīng)藍(lán)色化合物)?

看到提示信息后,相信一些同學(xué)會(huì)喊出“加硫氰化鉀溶液!”,而一些同學(xué)可能會(huì)覺得“硫氰化鉀也會(huì)和鐵離子反應(yīng)啊”從而覺得提示信息無(wú)用,還有一些更加牛X的大佬會(huì)說(shuō)出正確答案:先加過(guò)量氟化鈉溶液,然后再加入硫氰化鉀溶液。

這是因?yàn)榉x子能先和鐵離子形成更加穩(wěn)定的化合物——或者說(shuō),把鐵離子“藏起來(lái)了”,讓可能存在的鈷離子沒(méi)有顧忌地投入硫氰化鉀的懷抱。

而這里的氟化鈉溶液,在分析化學(xué)上就叫做“遮蔽劑”。

人們常常笑著說(shuō),搞計(jì)算機(jī)寫代碼容易讓頭發(fā)脫光;但是如果去研究氟化學(xué),那不僅僅是頭發(fā)脫光的問(wèn)題,是性命不保的問(wèn)題。

當(dāng)年為了從氟化合物(主要是氫氟酸)中提取單質(zhì)氟,從我們熟悉的物理學(xué)家安培,到無(wú)機(jī)化學(xué)之父戴維,再到成功分離氟而獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的莫瓦桑,接近20名科學(xué)家因?yàn)檠芯糠锒蚨嗷蛏俚氖艿搅藗Α?/p>


莫瓦桑


英雄不分國(guó)籍,向這些真正為科學(xué)獻(xiàn)身的先驅(qū)者們致敬!

幸運(yùn)的是,與氯不同,由于氟的活潑與難制備儲(chǔ)存,氟化合物目前幾乎沒(méi)有被運(yùn)用在戰(zhàn)爭(zhēng)武器中——這或許就是物極必反吧。

而今天,伴隨對(duì)氟的研究越來(lái)越深入,氟在工業(yè)生活上的價(jià)值也逐漸被發(fā)現(xiàn)——是的,雖然氟是死神手里的鐮刀,但是應(yīng)用得當(dāng)卻能也可以造福。

氟化物大部分都是致命的,但是有一些反其道而行之的安全氟化物已經(jīng)遍布我們的生活————比如最常見的是牙膏中的氟化鈉和縮寫為PTFE的聚四氟乙烯。

牙膏中的微量氟化鈉能夠與牙齒的主要成分之一羥基磷酸鈣反應(yīng)形成更加致密的物質(zhì)————氟磷酸鈣,從而保護(hù)牙齒;而聚四氟乙烯有一個(gè)霸氣無(wú)比的俗稱——塑料王,除了熔融的堿金屬和液氟之外就沒(méi)有害怕過(guò)誰(shuí)。


聚四氟乙烯膠帶


除了這些,在藥物方面,氟藥物占據(jù)了所有藥物的近20%,在抗抑郁、降固醇、抗菌藥

中都可以找到氟的身影。

如果讓我選出最具有兩面性的元素,那我一定選擇氟元素——它是死神手里的鐮刀,卻也是天使手里的神杖。

正如科技力量一樣,元素的力量從來(lái)沒(méi)有好壞之分,有好壞之分的只是使用TA的方法,以及使用TA的人的心靈。

希望在未來(lái),這把神器能散發(fā)出更耀眼的光輝。

感謝你看到這里,如果本篇專欄讓你對(duì)氟元素有了更多的了解,不要忘記點(diǎn)贊支持一下哦!下兩期,讓我們來(lái)分別了解一下,工業(yè)革命之基石——鐵,與熟悉卻陌生的伴侶——錫。


元素世界生存手冊(cè) NO.2 死之鐮刀與生之神杖——氟元素的評(píng)論 (共 條)

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