2025年高考發現氟的悲壯歷程

　　在化學元素史上，參加人數最多、危險最大、工作最難的研究課題，莫過于氟元素的發現。自１７６８年德國化學家馬格拉夫（Marggraf,A.S.1709-1782）發現氫氟酸以后，到１８８６年法國化學家莫瓦桑（Moissan,H.1852－1907）制得單質的氟，歷時１１８年之久。在這當中不少化學家損害了健康，甚至獻出了生命，可以說是一段極其悲壯的化學元素史。

　　１７６８年馬格拉夫研究螢石，發現它與石膏和重晶石不同，判斷它不是一種硫酸鹽。１７７１年化學家舍勒用曲頸甑加熱螢石和硫酸的混合物，發現玻璃瓶內壁腐劑。１８１０年法國物理學、化學家安培，根據氫氟酸的性質的研究指出，其中可能含有一種與氯相似的元素。化學家戴維的研究，也得出同樣的看法。１８１３年戴維用電解氟化物的方法制取單質氟，用金和鉑做容器，都被腐蝕了。后來改用螢石做容器，腐蝕問題雖解決了，但也得不到氟，而他則因患病而停止了實驗。接著喬治·諾克斯（Knox,G.）和托馬斯·諾克斯（Knox,R.T.）兩弟兄先用干燥的氯氣處理干燥的氟化汞，然后把一片金箔放在玻璃接受瓶頂部。實驗證明金變成了氟化金，可見反應產生了氟而未得到氟。在實驗中，弟兄二人都嚴重中毒。繼諾克斯弟兄之后，魯耶特（Louyet,P.）對氟作了長期的研究，最后因中毒太深而獻出了生命。法國化學家尼克雷（Nickles,J.）也遭到了同樣的命運。法國的弗雷米（Fremy,E.1814－1894）是一位研究氟的化學家，曾電解無水的氟化鈣、氟化鉀和氟化銀，雖然陰極能析出金屬，陽級上也產生了少量的氣體，但始終未能收集到。

　　莫瓦桑又進行了一連串的實驗，都沒有達到目的。經過長時間的探索，他終于得出了這樣的結論：他的實驗都是在高溫下進行的，這正是實驗失敗癥結所在。因為氟是非常活潑的，隨著溫度的升高，它的活潑性也就大大地增加了。即使在反應過程中它能夠以游離的狀態分離出來，它也會立刻和任何一種物質相化合。顯然，反應應該在室溫下進行，當然，能在冷卻的條件下進行那就更好一些。看來電解是唯一可行的方法了。他想如果用某種液體的氟化物，例如用氟化砷來進行電解，那么怎樣呢？這種想法顯然是大有希望的。莫瓦桑開始制備劇毒的氟化砷了，隨即遇到了新的困難，原來氟化砷是不導電的。在這種情況下，他只好往氟化砷里加入少量的氟化鉀。這種混合物的導電性能好，可是在反應開始幾分鐘后，陰極表面覆蓋了一層電解析出的砷，于是電流中斷了。莫瓦桑疲倦極了，十分艱難地支撐著。他關掉了聯通電解裝置的電源，隨即倒在沙發椅上，心臟病劇烈發作，呼吸感到困難，面色發黃，眼睛周圍出現了黑圈。莫瓦桑想到，這是砷在起作用，恐怕只好放棄這個方案了。出現這樣的現象不是一次，曾因中毒而中斷了四次實驗。莫瓦桑的愛妻萊昂妮看到他漫無節制地給自己增加工作，而且又經常冒著中毒危險，對他的健康狀況極為擔心。

　　可是莫瓦桑仍然繼續進行實驗，設計在低溫下電解氟化氫。由于干燥的氟化氫不導電，于是往里面加入少量的氟化鉀。他把這個混合物放在一支Ｕ形的鉑管中，然后通電流。在陰極上很快就出現了氫氣泡，但陽極上卻沒有分解出氣體。電解持續近一小時，分解出來的都是氫氣，連一點氟的影子也沒有。莫瓦桑一邊拆卸儀器，一邊苦惱地思索著，也許氟根本就不能以游離狀態存在。當他撥掉Ｕ形管陽極一端的塞子時，驚奇地發現塞子上覆蓋著一層白色粉末狀的物質。可不是么，原子塞子被腐蝕了！氟到底還是分解出來了，不過和玻璃發生了反應。這一發現使莫瓦桑受到了極大的鼓舞。他想，如果把裝置上的玻璃零件都換成不能與氟發生反應的材料，那就可以制得單體的氟了。熒石不與氟起作用，用它來試試吧，于是把熒石制成試驗用的器皿。莫瓦桑把盛有液體氫和氟化鉀的混合物的Ｕ形鉑管浸入制冷劑中，以鉑銥合金作電極，用熒石制的螺旋帽蓋緊管口，管外用氯化甲烷作冷凍劑，使溫度控制在－２３℃，進行電解。終于在１８８６年第一次制得單質氟。莫瓦桑的成就經過著名化學家的審查，認為是無可爭論的。為了表彰他在制氟方面所作的突出貢獻，法國科學院發給他一萬法郎的拉·卡澤獎金。２０年以后，又因他研究氟的制備和氟的化合物上的顯著成就，而獲得了１９０６年的諾貝爾化學獎。

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