化学元素之氟

氟之利弊，福兮祸兮

刘启静（2008080333）3班

引言

氟元素于1810年被发现，之后被广泛应用，但同时发现氟的多种化合物还对环境和人身体存在着很大危害，同时也是人体不可或缺的。正相当于一个炸弹，剪错了引线就随时可以引爆，造成死亡的危险。然氟之利弊，福兮祸兮？所以我们应该要了解它，才能完美的运用它。

1元素介绍

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[Ca10F2(PO4)6]3这三种矿物存在，在地壳中质量分数为0.065%。氟单质（298K，101.3kPa）为淡黄色气体，有刺激性气味，强烈刺激眼，耳，鼻，气管等粘膜，吸入较多的蒸气会发生严重中毒，甚至造成死亡。密度 1.69克/升，熔点-219.62℃，沸点-188.14℃，化合价-1，氟的电负性最高，电离能为17.422电子伏特，是非金属中最活泼的元素，氧化能力很强，能与大多数含氢的化合物如水、氨和除氦、氖外一切无论液态、固态、或气态的化学物质起反应。氟气与水的反应很复杂，主要氟化氢和氧，以及较少量的过氧化氢，二氟化氧和臭氧产生，也可在化合物中置换其他非金属元素。可以同所有的非金属和金属元素起猛烈的反应，生成氟化物，并发生燃烧。有极强的腐蚀性和毒性，操作时应特别小心，切勿使它的液体或蒸气与皮肤和眼睛接触。

元素来源：可从电解熔融的氟化钾和无水氟化氢的混合物中制得。

元素用途：液态氟可作火箭燃料的氧化剂。含氟塑料和含氟橡胶有特别优良的性能。含氟塑料和含氟橡胶等高分子，具有优良的性能，用于氟氧吹管和制造各种氟化物。

元素辅助资料：正是经过19世纪初期的化学家发反复分析，肯定了盐酸的组成，确定了氯是一种元素之后，氟就因它和氯的相似性很快被确认是一种元素，相应的存在与氢氟酸中。虽然它的单质状态一直拖延到19世纪80年代才被分离出来。氟和氯一样，也是自然界中广泛分布的元素之一，在卤素中，它在地壳中的含量仅次于氯。早在16世纪前半叶，氟的天然化合物萤石（CaF2）就被记述于欧洲矿物学家的著作中，当时这种矿石被用作熔剂，把它添加在熔炼的矿石中，以降低熔点。因此氟的拉丁名称fluorum 从fluo（流动）而来。它的元素符号由此定为F。拉瓦锡在1789年的化学元素表中将氢氟酸基当作是一种元素。到1810年戴维确定了氯气是一种元素，同一年法国科学家安培根据氢氟酸和盐酸的相似性质和相似组成，大

胆推断氢氟酸中存在一种新元素。他并建议参照氯的命名给这种元素命名为fluorine。但单质状态的氟却迟迟未能制得，直到1886年6月26日，才由法国化学家弗雷米的学生莫瓦桑制得。莫瓦桑因此获得1906年诺贝尔化学奖，他是由于在化学元素发现中作出贡献而获诺贝尔化学奖的第二人。比较一下氯和氟的发现史，是很有意义的。氯在它的单质被分离出来30多年后才被确认为是一种元素；而氟在没有被分离出单质状态以前就被确认为是一种元素了。这一史实说明在人们对客观事物的认识过程中，逐渐掌握了它们的一些规律后，就能更快、更清楚地认识它们。

F的特殊性质。

（1）主要氧化数: F 无正氧化数

（2）解离能：F-F < Cl-Cl

（3）分解水: F2氧化H2O

（4）第一电子亲合能: F < Cl > Br > I

（5）卤化物热力学稳定性: 氟化物最稳定

（6）卤化物配位数（C.N.）：氟化物最大

AsF3 AsCl3 AsBr3 AsI3

AsF5 AsCl5（-50℃分解）

PbF4 PbCl4（R.T.分解）

F的一些特殊性质可以从以下几个方面进行解释：

（1）F的电负性最大；

（2）电势(X2/X-)：F2/F-最大；

（3）F的原子半径r最小；形成共价键化合物pπ- p π或pπ-d π存在, F-F 键能较小，

（4）热力学离子型卤化物:氟化物晶格能U最大。

（5）共价型卤化物:氟化物Δf G m O最负。

Δ r H m= S+1/2 D+ I+(- E)+(- U)

F 的解离能低,NaF 晶格能力最大, 生成焓更负, 热力学稳定性强。

2氟与健康

氟是人体内重要的微量元素之一，氟化物是以氟离子的形式，广泛分布于自然界。骨和牙齿中含有人体内氟的大部分，氟化物与人体生命活动及牙齿、骨骼组织代谢密切相关。氟是牙齿及骨骼不可缺少的成分，少量氟可以促进牙齿珐琅质对细菌酸性腐蚀的抵抗力，防止龋齿，因此水处理厂一般都会在自来水、饮用水中添加少量的氟。据统计，氟摄取量高的地区，老年人罹患骨质疏松症的比率以及龋齿的发生率都会降低。曾有长期饮用加氟水会致癌的说法，目前这种说法已被美国国家癌症协会否定了，所以大家尽可以放心.

建议的每日摄取量尚未确定。大多数的人都在饮用经过氟处理过的饮水，每天可从中摄取 1 ～2mg 的氟，大于人体对氟的需要量食物来源：鳕鱼、鲑鱼、沙丁鱼等海鲜类食物、茶叶、苹果、牛奶、蛋、经过氟处理过的饮水等.

需要人群：老年人骨钙(补钙产品，补钙资讯)流失较多，易发生骨质疏松症，注意氟的摄取对身体有益；青少年的牙釉质还很脆弱，加之又较喜好甜食，易发生龋齿，补氟十分必要。

缺乏症：龋齿、骨质疏松、骨骼生长缓慢、骨密度和脆性增加是缺氟的主要表现，另外还可能造成不孕症或贫血。

过量表现: 氟中毒：主要表现为氟骨症和氟斑牙。氟斑牙：牙齿畸形、软化、牙釉质失去光泽、变黄；氟骨症：骨骼变厚变软、骨质疏松、容易骨折。氟中毒晚期往往有慢性咳嗽、腰背及下肢疼痛、骨质硬化、肌腱、韧带钙化和关节(关节产品，关节资讯)囊肥厚、骨质增生、关节变形等。另外，机体代谢过程中所需要的某些酵素系统会被破坏，导致多器官病变。

3氟的利用

（1）氟里昂，氟氯烃英文：freon

几种氟氯代甲烷和氟氯代乙烷的总称。包括CCl3F（F-11）、CCl2F2（F-12）、CClF3（F-13）、CHCl2F （F-21）、CHClF2（F-22）、FCl2C －CClF2（F-113）、F2ClC－CClF2(F-114) 、C2H4F2(F-152)、C2ClF5(F-115)、C2H3F3(F143)等等。以上氟里昂在常温下都是无色气体或易挥发液体，略有香味，低毒，化学性质稳定。其中最重要的是二氯二氟甲烷CCl2F2（F-12）。二氯二氟甲烷在常温常压下为无色气体；熔点－158℃，沸点－29.8℃，密度1.486克／厘米（－30℃）；稍溶于水，易溶于乙醇、乙醚；与酸、碱不反应。二氯二氟甲烷可由四氯化碳与无水氟化氢在催化剂存在下反应制得，反应产物主要是二氯二氟甲烷，还有CCl3F和CClF3，可通过分馏将CCl2F2分离出来。

（2）氟尿嘧啶(5 氟尿嘧啶)英文：Fluorouracil(5 FU)5-氟尿嘧啶5-fluorou racil

本品为嘧啶类的氟化物，属于抗代谢抗肿瘤药，能抑制胸腺嘧啶核苷酸合成酶，阻断脱氧嘧啶核苷酸转换成胸腺嘧啶核苷核，干扰DNA合成。对RNA的合成也有一定的抑制作用。

临床用于结肠癌、直肠癌、胃癌、乳腺癌、卵巢癌、绒毛膜上皮癌、恶性葡萄胎、头颈部鳞癌、皮肤癌、肝癌、膀胱癌等。

（3）氟碳漆。

以氟碳树脂为主要成膜物质配制而成的氟碳建筑涂料，其耐久性和耐候性在目前所有建筑涂料中是最好的，故有“超耐候性建筑涂料”之称。最早的氟树脂涂料是美国 Dopont 公司开发的聚四氟乙烯树脂（ PTFE ）配制的，用于户外建筑在美国已有 25 年的实践证明。日本旭硝子公司于 1982 年世界上率先开发成功溶剂可溶涂料用氟碳树脂。美国 Ato 公司近年来又开发了 VFIHFP 共聚物。 AUSIMOST 公司最近开发了含羟基官能团、可溶解的氟树脂，可用于建筑材料方面。而具有自清洁功能（ Selfcleaning ）的含氟涂料也已开发成功，并投入应用阶段。

国内如上海、杭州、青岛等有关单位也相应开发了应用于建筑的氟碳树脂。目前一些民营涂料厂也在开发氟碳树脂，但是氟碳漆施工工艺研究滞后，严重影响了建筑氟碳涂料的发展。