氟的介绍

氟

氧 - 氟 - 氖

氟

氯

元素周期表

总体特性

符号、序号F、9

族／系列第17族(VIIA)卤素

周期、分区第2周期、p区

密度、硬度 1.696 kg/m3(273K)、NA

淡黄绿色气体

性状

地壳含量0.03 %

原子属性

原子量18.9994 原子量单位

原子半径50 pm

计算原子半径42 pm

共价半径71 pm

范德华半径147 pm

价电子排布[He]2s22p5

电子排布2，7

化合价−1

晶体结构立方晶系

物理属性

熔点53.53 K（−219.62°C）沸点85.03 K（−188.12 °C）摩尔体积11.20×10−6m3/mol

汽化热 3.2698 kJ/mol

氟是一种卤族化学元素，它的化学符号是F，它的原子序数是9。

性质

氟是一种具有极强腐蚀性的淡黄色双原子气体[1]。是自然界电负性最强的元素，也是最强的单质氧化剂。在常温下，能同绝大多数元素单质发生化合反应，并剧烈放热。和氢气即使在-250摄氏度的黑暗中混合也能发生爆炸，故液氟和液氢也用作高能火箭的液体燃料。由于氟的电负性在所有除氖外的元素中最强（阿伦标度），而目前还没有制得氖的化合物，因此在所有的化合物中，氟都显-1氧化态，一化合价（化合价不分正负）。在少量氟气通过冰面时反应生成不稳定的次氟酸（HFO），其中的F仍为-1氧化态。

由于氟的高度活性，稀有气体的化合物也是最早从氟或含氟化合物开始制备的。最早得到的是六氟合铂酸氙（XePtF6），此后还得到XeF2、XeF6、XeO3以及氪的氟化物等。此外，氟单质也用于获得一些高价的过渡金属化合物，比如Cs2CuF6、AuF5、UF6等。

氟及其一些化合物都有毒和较强的腐蚀性。氢氟酸可以腐蚀玻璃。而氟离子在人体组织内有渗透性。氢氟酸接触皮肤如不及时处理可以腐烂至骨而造成永久性的损伤，而氟离子可以和钙离子结合而使人发生中毒。而且氢氟酸的灼伤不易被发觉，一般是麻痹1-2小时后才有疼痛感。一旦接触氢氟酸，应该立即用大量水冲洗，并涂上20%氧化镁的甘油悬浮液。而FSO3H、SbF5等化合物具有远强于硫酸等一般强酸的酸性，特定比例的混合物甚至可以分解石蜡。参见超强酸。

一般单质氟气以特制铜镍合金钢瓶贮存。在有机化学中使用氟气可以直接氟化羰基、羟基等官能团，其中使用的是掺有5%或10%氟的干燥氮气。

链烷基上的氢可以完全或部分被氟取代。完全被氟取代的化合物通常称为“全氟代物”。与碳氢化合物不同，由于氟原子半径略大于氢原子，所以全氟碳链上的氟原子排列略呈螺旋状。这一类化合物具有与众不同的惰性。一般全氟的高分子非常稳定，耐热耐寒、抗腐蚀性强。如聚四氟乙烯（Teflon），可以耐高达260摄氏度的温度，不沾水和一般有机溶剂。故被用于制作不粘锅，以及一些化学反应容器。只有氟单质、三氟化氯、五氟化氯和熔融碱金属可以在高温下腐蚀聚四氟乙烯。全氟代有机物在室温下与一般溶剂难以互溶（醚、酯等除外），而加热后，溶解度有所增加。这类全氟代有机物用作溶剂时，在溶液中和有机溶剂、水分成单独的一个相，一般称作“氟碳相”。随着氟链的增长或者增多，全氟代有机物在有机溶剂和全氟溶剂中的溶解度都会显著下降。QSAR的计算表明，有机分子中，如果氟原子的质量比重超过60%，就可以呈现出“全氟”的特性。[2]

长链的简单全氟代有机物一般从长的直链单羧酸出发制备，通过电解它们和氟氢化钾的混合物，使链上的氢原子全部被氟原子取代，(如：全氟辛酸)再进一步合成其他化合物。

[编辑]发现和单质制备

因为氟的化合物很稳定，所以氟单质很难分离。使用一般的化学方法，往往只能得到氟化氢。也正是这个原因，很多曾经尝试分离单质氟的化学家因此中毒，甚至献出生命。

元素氟最终是由法国化学家亨利·莫瓦桑在1886年6月26日用铂铱合金为阳极、金属铂为电解槽，电解氟化钾的20%无水氟化氢熔融液的方法首先分离出来的。此时距离元素氟的被发现已然近一百年，而亨利·莫瓦桑本人也因此获得1906年的化学诺贝尔奖。

现在工业上仍然使用电解法制备单质氟。

实验室中用化学方法制备单质氟是1986年Karl Christe报导的。以HF、KF、SbCl5和KMnO4为原料，首先分别制备出K2MnF6和SbF5，再以K2MnF6和SbF5为原料制备MnF4，MnF4不稳定，可分解放出F2：

(在423K)

不过该方法并无工业价值，只是证实了纯化学方法制备单质氟的可行性。

[编辑]名称由来

最初安德烈-玛丽·安培将之命名为Fluorine，该词来自拉丁文fluere(帮助熔融的物质)；也就是氟化钙（萤石）的最初用途，之后安培改称为phthorine(Φθόριο,破坏的)，该词来自希腊文；但是绝大部分语言多半已固定使用修改自Fluorine的名词，因此此一新名称只有希腊至今仍在使用。

日文音译德文Fluor的第一个发音而称之为“弗素”，韩文过去也使用该词，但现在多半以谚文拼写为“플루오린”。

[编辑]用途

氟的用途包括：

制造含氟高分子材料（如聚四氟乙烯塑料、含氟质子交换膜如杜邦公司Nafion膜等）。

含氟农药。由于有机分子中的氟原子和三氟甲基等有强的亲酯性，故在农药分子中引入氟原子可以显著降低其用量。

氟碳相的应用。利用氟碳相在高温与有机相互溶、低温下则不互溶的性质，可以用于萃取有机相中的含氟化合物。也可以由此特性使用亲氟或含氟的催化剂，在反应过程中使包含催化剂的氟碳相和有机相互溶，而反应完成后则降温，使大部分催化剂仍然留在氟碳相中，从而节约催化剂的用量。

不少商家在牙膏中加入含氟化合物，可以有效防止蛀牙。

氯氟碳化合物（氟氯代烷）（俗称氟里昂Freon）或者溴氟碳化合物等。被用作灭火剂和空调制冷剂。需要指出的是，导致臭氧