這個元素厲害了!它讓眾多化學家「折壽」

2020-12-08 騰訊網

撰文/曲建翹

本文節選自《知識就是力量》雜誌

不知你是否聽過關於費米的段子：理論學家費紙，實驗學家費電，理論實驗物理學家費米。或許，我們可以在這個段子後面加上一段：實驗化學家折壽！

不信？請往下看

數學史上曾經有過無數未解難題，這些難題讓眾多數學家的腦細胞備受折磨，但只要有紙和筆，他們就可以安心地待在辦公室裡，免受傷害；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；而對化學家來說，他們是需要勇氣的。為了解答化學之謎，為了證明自己的設想，他們有些時候需要將安全置之度外，甚至為此而獻出寶貴的生命！

這其中最有代表性的就是氟元素從被發現到制出氟氣單質的過程。可以這樣說，氟的發現史不僅是一部燒錢史，讓無數的黃金、白金打了水漂，更是一部化學家的悲壯史，它奪走了太多化學家的生命。

史上最悲壯的元素發現之路

早在1768年，人們就發現了氫氟酸，認為它裡面有一種新元素，因此很多化學家都在實驗室裡進行實驗，試圖從氫氟酸中制出單質氟來。1771年，瑞典化學家舍勒將螢石和硫酸放在一起加熱，結果發現玻璃瓶內壁都被腐蝕了。

1813年，英國化學家戴維用電解氟化物的方法製取單質氟，一開始他用金和鉑做容器，但都被腐蝕了。後來，他改用螢石做容器，雖然解決了腐蝕問題，但也未得到氟，而他則因患病停止了實驗。

英國化學家戴維莫瓦桑的設備畫像（圖片來源/Wiki）

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氯氟酸而中毒，因此被迫停止了實驗。

法國科學家蓋-呂薩克莫瓦桑的設備畫像（圖片來源/Wiki）

1836年，蘇格蘭化學家喬治·諾克斯和託馬斯·諾克斯兩兄弟先用乾燥的氯氣處理乾燥的氟化汞，然後把一片金箔放在容器頂部。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，只是令人意想不到的是連黃金都被製得的氟腐蝕了。更加讓人唏噓的是，他們哥倆都嚴重中毒了。

繼諾克斯兄弟之後，比利時化學家魯耶特對氟做了長期的研究，最後因中毒太深而獻出了生命。法國化學家尼克雷也遭受了同樣的命運......

或許你已經知道，氫氟酸是氟化氫氣體的水溶液，具有很強的腐蝕性，玻璃、銅、鐵等常見的東西都會被它「吃」掉，即使用很不活潑的銀做容器，也不能安全地盛放它。另外，氫氟酸還能揮發出大量的氟化氫氣體，而氟化氫有劇毒，吸入少量，就非常痛苦。

儘管當時的化學家們在實驗時採取了許多措施來防止氟化氫的毒害，但由於氫氟酸的腐蝕性過強，許多化學家還是因為在實驗中吸入過量的氟化氫氣體而死去了，還有許多化學家由於中毒損害了身體健康，被迫放棄了實驗。但這並未阻擋勇者的腳步，還有很多化學家明知山有虎，偏向虎山行」法國化學家弗雷米的學生莫瓦桑就是其中之一。

莫瓦桑莫瓦桑的設備畫像（圖片來源/Wiki）

莫瓦桑的設備畫像（圖片來源/Wiki）

經過不斷地探索與改進，1886年，莫瓦桑最終做了一個白金的U形管，並將它打磨光滑——氟與光滑的白金表面反應較慢，同時用螢石磨製成塞子，然後將氟化砷、氟化磷、氟化鉀的混合物裝進U形管，又用冷卻劑將管外的溫度降到-23℃，他插入電極，通上電流，很快在陽極的上方，一絲又絲淡黃色的氣體冒了出來。單質氟第次被製得了！

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