什麼是氟元素
在上一期的文章當中我們介紹了化學元素周期表裡面的第七族，也就是滷族元素，其中包括了氟氯溴碘砹。那麼今天咱們就來介紹這些滷族元素當中的頭一位——氟元素。
假如生活當中有一個人對你說，你怎麼像元素周期表裡的第51號元素一樣。那麼可以肯定的是這個人對你絕對沒有好感，甚至還有一點謾罵的意思。元素周期表裡面一共有118個不同的化學元素，每一個元素都有自己特殊的地方，而在這其中滷族元素都是帶有毒性的非金屬類元素。在滷族元素裡面，氟的毒性和氧化性是最強大的，而且還能與所有的元素都發生反應。金氏世界紀錄記載：世界上最活潑的非金屬元素，甚至可以與部分惰性氣體發生反應。
氟，原子序數是9。具有極強的非金屬性。是一種反應性極強的元素，被稱作化學界裡的「頑童」。不過氟一旦跟其他的元素結合在一起，就會變成極為耐熱和耐溶劑藥品侵蝕的高安全性能化合物。其化合物的特點是性質極其穩定，另外氟化物是以氟離子的形式分布於自然界當中的。
氟的發現史
在這裡我們要著重的說明一下，在所有的化學元素髮掘史上，關於氟這種元素的提取是參與人數最多，危險係數最大，持續時間最長的。因此氟這種元素也被稱作是化學界的「死神」，一個被詛咒的元素。很多人都一直以為氟是沒有毒的，因為許多的牙膏裡面都會添加氟來防齲齒，一直到上了高中講到氟化氫HF和氟氣F2才知道。當然科學的發展總是艱辛的，對於氟的研究過程也是充滿了濃濃的危機感。
早在1771年的時候著名化學家舍勒，將螢石和硫酸放在一起進行加熱得到了一種酸性物質。這種酸性的物質其腐蝕能力居然能夠將玻璃容器給直接侵蝕掉。舍勒將這種物質稱之為螢石酸，也就是後來的氫氟酸。水溶性氫氟酸屬於最穩定的氫滷酸，如果接觸到皮膚，將會一直腐蝕到骨髓，讓人痛不欲生，即便是吸入了少量氫氟酸的氣體，也會造成致命的傷害。舍勒就成了在氟這種元素發現史上的第一位犧牲者，在發現了氫氟酸之後不久，舍勒就直接一命嗚呼，當時才44歲。
後來到了19世紀初期的時候安培給戴維的信函當中就曾經明確的指出，氫氟酸裡存在著一種還沒有被發現的化學元素。就好比是鹽酸裡含有氯元素一樣。當時的安培把這種未知的元素起名叫做fluor。這個詞來自於拉丁語和法語，原意為流動，即flow和fluere。雖然早期的化學家們已經意識到了這種金屬氟化物裡面的未知元素。但還沒有一個有效的辦法將它提取出來。到了1819年的時候無水氫氟酸雖然仍沒有辦法分離，但是其玻璃和矽酸鹽的反應本質已經被闡明了：
CaSiO + 6 HF → CaF + SiF + 3HO; SiO + 4 HF → SiF + 2HO
到1886年的時候，法國著名化學家亨利莫森通過電解氟氫化鉀的方式獲取到了單純的氟元素。可在此之前已經有多位科學家在提取氟的過程當中受到致命的傷害，比如1813年英國化學家戴維利在嘗試電解氫酸的時候就導致氯化銀和鉑做成的容器被腐蝕而中毒，年僅50就早早離世。法國化學家蓋呂薩克和泰納也曾經以同樣的方式操作出現中毒，被送到醫院進行搶救。1836年的時候，一對來自蘇格蘭的化學家兄弟在將金箔變成氟化金之後，一個當場中毒死亡，另外一個在醫院療養了多年。
而關於氟這種元素的悲劇發覺始終止於法國化學家莫瓦桑，他改進了氟的最終製備方法。由此莫瓦桑也變成了氟元素的最後一位受害者。1886年的6月末，弗累密的弟子莫瓦桑在總結前人分離氟元素的失敗原因之後，以他們的實驗方案作為基礎操作，以熔點更低的三氟化磷和三氟化砷進行電解，但由於其極強的腐蝕性，實驗過程當中冒出來的氣泡還沒有等到上升到液面時就被液態氟化砷吸收而以失敗告終。後來他以液態氟化氫作為電解質在其中加入氟氫化鉀使之成為導電體。實驗進行時電解槽溫度降至零下23度。在6月26日這一天他在報告裡寫道：被富集的氣體呈黃綠色，氟元素成功分離。
這個成就讓他獲得了卡柴獎金。同年英國皇家科學學會贈與他戴維勳章。1906年獲諾貝爾化學獎，但當時的他因為長期接觸含氟的劇毒氣體，健康狀況堪憂，一年之後便與世長辭，年僅54歲。當時的莫瓦桑在獲得諾貝爾化學獎的時候就曾經公開表示過：氟至少奪走了我10年的生命。
氟的性質
氟是一種強腐蝕性的淡黃色雙原子氣體。分子式為F2，由於本身原子就小，又擠下了9個互相排斥的電子，所以氟這種物質在單質的非金屬元素當中活潑性是最強的。屬於標準的強氧化劑和氟化劑。另外氟有極強的腐蝕性和劇毒性。滷族元素都有毒性，而氟元素是滷族元素當中腐蝕性和毒性最強的一種。不過它的化合物非常的穩定，而且用處極廣，比如大家所熟知的塑料之王聚四氟乙烯。
氟是自然界當中電負性最強的元素，也是最強的單質氧化劑。在常溫下可以跟絕大多數單質元素發生化合反應。期間會釋放出劇烈的熱量。即便是在零下250多度的黑暗當中，與氫氣混合也會發生爆炸。因此液態氟和液態氫，可以被用來當作高能火箭的液體燃料。由於氟的電負性在所有元素當中最強，因此在所有的化合物當中氟都呈現出-1氧化態，一化合價。少量氟氣通過冰面時反應會生成不穩定的氟氧酸HOF。這其中氟仍舊為-1氧化態，氫氣為＋1還原態。
由於氟的高度活性，稀有氣體的化合物也是最早從氟或含氟化合物開始製備的。最早得到的是六氟合鉑酸氙（XePtF6），此後還得到XeF2、XeF6、XeO3以及氪的氟化物等。此外，氟單質也用於獲得一些高價的過渡金屬化合物，比如Cs2CuF6、AuF5、UF6等。
氟的危害
因為是劇毒氣體，所以一旦與人接觸就會對眼睛、皮膚、呼吸道黏膜等等組織造成傷害。而氟中毒則表現為慢性全身性疾病。初期為疲乏無力，頭暈頭痛。嚴重時會出現潰瘍出血以及死亡。如果中毒量不致死，一般可以很快從氟中毒的狀況當中恢復。另外可以使用靜脈注射葡萄糖酸鈣，幫助迅速消除體內的氟元素。經常接觸氟化物會引起骨骼變形和脆化，牙齒斷裂。值得一提的是，很多地區的飲用水當中就有大量的氟，會導致慢性氟中毒。這種狀況目前沒有比較好的藥物治療方法，唯一的防治措施就是改變水源。
不溶性氟化物毒性較低，對皮膚沒有明顯刺激，但若是吸入大量粉塵，也會出現慢性中毒。一次吞入10g會引起死亡。酸性氟化物對皮膚有劇烈的腐蝕性，並出現難以癒合潰瘍。總體來說，氟及其化合物都有著極強的毒性和腐蝕性，氟離子在人體組織內有滲透性基礎，皮膚會腐爛至骨造成永久性損傷。
氟的用途
氟在原子核研究領域有一項極其重要的功能，就是用於製備檢測中子的工具。液態氟是火箭燃料的氧化劑。氟化物在農業生產、殺蟲劑、煉鋁工業、陶瓷工業、石油工業、助溶劑、冷凍劑、防腐劑等等方面都有不可替代的作用。氟也是生物體骨骼和牙齒生長發育所不可獲取的元素之一。一個健康的成年人體內大約有2～3克的氟元素，主要分布在骨骼和牙齒當中。少量的氟可以促進牙齒琺瑯質對細菌酸性腐蝕能力的抵抗力，預防齲齒。另外血液當中每毫升含有0.04微克的氟元素。人體所需的氟主要來自於飲用水。如果每天攝入量超過4毫克會造成中毒。總體來說氟的應用在工業上與碘類似。原材料的選購也需要認準廠家，就好比碘元素要認準金海碘化工一樣。
回看氟的發現史我們不難總結出，科學的發展就是前人們的奮鬥和艱辛道路上的摸爬滾打。許許多多的人為了科研事業奉獻了自己的青春，甚至是生命。而這個被詛咒的元素，正是人類不屈不撓探索精神的完美體現。科學是偉大的，也是讓人肅然起敬的。下一期我們將為大家介紹滷素一族當中的另外一個元素，它被稱之為「綠色元素」，你們知道是它是誰嗎？