化學界的死神，研究者無一例外地慘死，想研究它就要付出代價

數學史上曾經有過無數未解難題，這些難題曾經讓眾多數學家的腦細胞備受折磨，他們的主要武器是紙和筆。

物理學家們也遇到過難題，他們除了和數學家一樣在辦公室裡提出理論，還需要用實驗來驗證他們的想法。但是，大多數時候，除了多費一些電以外，他們也是安全的。

在歷史上，化學家們則是需要勇氣的，他們為了解決難題，為了證明自己的設想，有些時候需要將安全置之度外，甚至需要冒著生命的風險。今天我們要說的乃是化學史上最悲壯的一段：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——氟的發現歷程。

△ 螢石，現代氟化工的主要原料

對於危險的事情，我們可愛的舍勒同學總是衝在第一線的，1771年，他聽聞之前的一些故事，將螢石和硫酸放在一起加熱，結果發現玻璃容器都被腐蝕了，他認為這其中產生了一種酸性物質，他把這種酸性物質命名為「螢石酸」。現在我們知道了，這就是腐蝕性極強的氫氟酸！

我們沒有任何關於舍勒品嘗或者聞嗅氫氟酸的記錄，但是我們知道舍勒習慣親自「品嘗」一下發現的化學元素。他曾經聞過「火焰空氣」，還嘗過劇毒的氫氰酸，我們有理由相信，舍勒同學一定會與氫氟酸進行「親密接觸」。最終我們知道，舍勒同學，44歲，卒。

△圖為瑞典化學家舍勒

法國物理學家、化學家安培是一個善於思考的人，他從氫氟酸的各種性質看出來，這是一種和鹽酸類似的酸。1810年，他提出，氫氟酸中可能還有一種和氯相類似的新元素，他提議將它命名為「氟」，意思是易於流動的意思。安培的想法中已經有了「族」的模糊概念，也是門捷列夫提出元素周期律的基礎之一。

好在安培沒有去開展發現氟的實驗，所以他活到了61歲。

△圖為法國化學家安培

真正的化學家不會滿足於這種模糊的認知，他們最大樂趣莫過於發現了未知的事物，至於風險和安全，他們既然已經決定投身化學事業，就早已經將這些置之度外。

1813年，大帥哥戴維已經利用電流發現了幾種新元素，這次他決定用他的利器電流來分解氟化物。一開始，他用氯化銀和鉑做容器，向氫氟酸通電，結果鉑電極都被腐蝕了。

真是個厲害東西，竟然把白金都腐蝕！「好吧，那我乾脆用氟化物：螢石做容器好了！氟化物已經是被氧化之後的產物，總不能繼續唄氧化了吧。」戴維想。

他重新通電，結果這次陽極收集到了氣體，戴維一檢查，發現是老熟人：氧氣。看來電解的是水，而不是氫氟酸。

戴維還是因此而影響了健康，所幸後來，戴維因為忙於其他工作而沒有繼續氟的研究，他最後活到了50歲。

△圖為英國化學家戴維

跟戴維同時期，法國科學家蓋呂薩克和泰納也用同樣的方法嘗試獲得氟，都沒有成功，這兩人還因為吸入過量的氫氟酸而中毒，被迫停止了實驗。

△圖為法國化學家蓋 呂薩克

1834年，戴維的徒弟法拉第接過師傅的衣缽，設法揭開製取游離氟的謎，未果。

1836年，蘇格蘭化學家諾克斯兄弟倆也向這一難題發起挑戰。他們用乾燥的氯氣處理乾燥的氟化汞，並用一片金箔放在容器的頂部，事實上他們確實得到了氟，依據就是頂部的金箔已經變成了氟化金，只是他們沒有想到連黃金都被製得的氟所腐蝕。更讓人唏噓的是，他們哥倆都嚴重中毒，弟弟託馬斯·諾克斯幾乎死亡，哥哥喬治·諾克斯被送到義大利療養了三年才恢復健康。

諾克斯兄弟之後，比利時化學家魯耶特不避艱辛和危險，不斷重複諾克斯兄弟的實驗，雖然採取了防毒措施力圖避免中毒，但因長期從事這項研究，最後竟因中毒太深而獻出了寶貴的生命。不久，法國化學家尼克雷也同樣殉難。

1854年，法國化學家弗雷米電解熔融的無水氟化鈣、氟化鉀和氟化銀，雖然在陰極上能析出這些金屬，陽極上也產生了少量氣泡，而生成的氣體很快將鉑電極腐蝕，即使他想盡了一切辦法，始終未能收集到氟。他又嘗試電解液態無水氟化氫，同樣失敗，因為氟化氫是共價化合物，即使是液態也不電離，因此是絕緣體。電解含水的氟化氫，前輩已經失敗了Ｎ次，分解是水不是氟化氫。

1869年，英國化學家哥爾也用電解法分解氟化氫，結果發生了爆炸。原來少量的氟單質生成，與分解水生成的氫氣化合引起爆炸。他又試驗了金、鉑、碳等多種電極材料，無一不遭到破壞。你看，氟的發現史簡直就是一部燒錢史，無數的黃金白金就這樣打了水漂，好吧，我承認我太物質了。

氟的發現史上，經歷了那麼多痛徹的失敗，大家把這種未知元素稱為「死亡元素」，聞之色變。這沒有擋住勇者的腳步，還有很多化學家明知山有虎，偏向虎山行，弗雷米的學生莫瓦桑就是其中一個。

△圖為法國化學家莫瓦桑

莫瓦桑是一個法國鐵路工人的兒子，從小家境困苦，一直到12歲，他才進入小學。雖然他的父親沒有錢給他買書和文具，但是他特別熱愛學習，每次考試都是第一名。他尤其熱愛化學，從老師那裡借來了各種化學書，如饑似渴地閱讀，同時，還自己動手做各種化學實驗。沒多久他就因為家庭困難而輟學去藥店做了學徒。

在這期間，莫瓦桑竟然出了名。有一次，藥店裡衝進來一個人，他汗流滿面，呼吸困難，大喊救命：「我中了砒霜毒。」老藥劑師搖搖頭，表示無能為力了。這時，莫瓦桑站了出來，他讓病人服用了一些酒石酸銻鉀和三氯化鐵，結果病人很快就好轉，過幾天就康復了。事後，巴黎的一家小報以《「起死回生」的藥店學徒》為題，報導了這件事，許多巴黎人都知道了莫瓦桑的名字。

當然莫瓦桑不是追求名利的人，他一邊做學徒，一邊自學，22歲那年，他考試通過，拿到了中學畢業證書，25歲那年，又拿到了大學畢業證書，並考上了化學家弗雷米的研究生，這成為他一生的轉折點。在弗雷米的實驗室裡，他貪婪的學習和實驗，經常連續十幾小時查閱資料和做實驗，有一次竟然連續工作三十小時。在他進入弗雷米實驗室後的第二年，有一個同學拿著一個藥品的瓶子告訴他：「這是氟化鉀，世界上還沒有一個人能從裡面提取出單質氟。」「我們的老師也不能嗎？」「是的，大化學家戴維都失敗了，諾克斯、蓋呂薩克、魯耶特、尼克雷都失敗了，他們中的有一些中毒，有一些甚至送了命。」從此，「單質氟」、「死亡元素」在莫瓦桑的腦海裡不時的浮現出來，這已經成為他人生中最高遠的目標。

△莫瓦桑在實驗室

1885年，莫瓦桑開始了他的人生工程。他先花了好幾個星期的時間查閱科學文獻，研究了幾乎全部有關氟及其化合物的著作。他認為已知的方法都不能把氟單獨分離出來，只有戴維設想的一種方法還沒有試驗過。戴維認為：磷和氧的親合力極強，如果能制氟化磷，再使氟化磷和氧作用，則可能生成氧化磷和氟，由於當時還沒有方法製得氟化磷，因而設想的實驗沒有實現。

於是莫瓦桑用氟化鉛與磷化銅反應，得到了氣體的三氟化磷，然後把三氟化磷和氧的混合物通過電火花，結果發生了爆炸，燒壞了兩個白金管，更令人喪氣的是三氟化磷和氧生成的根本不是氟，而是氟氧化磷。

當時的化學還根本沒有化學勢的概念，從拉瓦錫時代開始，人們就一直認為氧的氧化性是最強的。氧元素甚至作為酸素幫助其他元素形成含氧酸，去氧化其他物質。現在人們發現了，氟甚至能作為氧的「酸素」，形成氟氧化物，這該有多強的氧化性能！

好了，過去的無數失敗教訓似乎是在論證一個騙子的悖論：我的瓶子裡是腐蝕性最強的東西。當然就會有智者反駁：那它為什麼腐蝕不了你的瓶子呢？是的，我們知道氟是腐蝕性最強的單質，然而又要求我們找到能不被他腐蝕的容器，這得有多難！

△白金容器可以用作坩堝，但是卻很難抵禦氟的侵蝕。

然而莫瓦桑絕對不會放棄，他想：氟必然是一種最活潑的非金屬元素，那就不能在高溫下製備它，也不能用一般的化學方法，如置換反應等。看來，只有用電解法了！電解法同樣存在之前科學家們的問題；有水吧，只是把水分解成氫和氧；沒有水吧，怎麼導電呢？莫瓦桑的方法是，在氟化砷、氟化磷中加入一點氟化鉀，這樣氟化鉀可以幫助室溫下的氟化砷、氟化磷導電。莫瓦桑接通了電流，電流通了過去，陰極上開始慢慢積累了一層砷，莫瓦桑欣喜異常。可是沒過多久，反應慢慢停止了，他發現是因為陰極上的砷阻礙了導電。他正準備調整他的方案，卻發現自己的神志開始不清醒了，原來氟化砷和砷開始揮發，這些都是劇毒的物質。「難道我也會像之前的化學家，因為氟而死去嗎？」他用最後的力氣關閉了電流，昏倒了過去。

△莫瓦桑發現氟的裝置。

當他醒來的時候，已經是幾個小時以後了，他的妻子路更正在他身邊哭泣。「親愛的路更，跟你說過多少次了，你不要來我的實驗室，這裡全是毒品毒氣。」「親愛的莫瓦桑，如果不是我過來打開通風，不知道你還能不能醒來。快停止你的實驗吧，休息一段時間。」「哦，不！我不能休息，我的實驗馬上就要成功了！」

莫瓦桑又開始做實驗了，他找了一個白金的U型管，將它打磨光滑，氟與光滑的白金表面反應較慢。關鍵是塞子，在接口處，總有凹凸不平的地方，他花了四天時間將一大塊螢石磨製成一個塞子，這樣總算可以確保安全，而且讓氟可以不與塞子反應了。他將氟化砷、氟化磷、氟化鉀的混合物裝進U型管，又用冷卻劑將體系的溫度降到-23度，他插入電極，通上電流，很快，在陽極的上方，一絲又一絲淡黃色的氣體冒了出來。莫瓦桑激動異常，大喊道：「Fluorine！Fluorine！」

「死亡元素」從舍勒開始，歷經100多年，終於被製造了出來！在這背後，是無數化學家的血淚甚至他們的生命，這是一段悲壯的歷史，更凝聚著人類對於未知的渴望，這是人類文明最可貴的精神！朝聞道夕可死，此之謂也。

1906年，諾貝爾化學獎被授予莫瓦桑，以表彰他發現氟單質的貢獻。這個授獎是對他最有意義的回報，而且也正當時，因為1907年，莫瓦桑就因病去世了，臨死之前，他感嘆：氟奪走了我十年的生命！

莫瓦桑死後，他的妻子路更也因悲痛而去世。他們的兒子路易將他們的所有遺產20萬法郎捐獻給巴黎大學作為獎學金，一種叫做莫瓦桑化學獎，用以紀念他的父親；另一種叫做路更藥學獎，用以紀念他的母親。

向化學家們致敬！

本文轉自公眾號：理性邊界，作者魯超。