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氟的無機化合物和氫氟酸

2019-08-02 09:49:59 | 來源:魯超 | 總瀏覽:128


氟被稱為反應性最強的元素,它看似危險,卻被化學工作者們變成了安全的物質,出現在我們的身邊。那么氟是怎么一步一步變成我們身邊安全有用的東西的呢?


首先當然是從自然界的礦石中把氟氣制取出來,我們已經知道現在實驗室制取氟氣已經有更好更安全的方法了:先用雙氧水、氟氫化鉀處理高錳酸鉀,得到氟錳酸鉀,然后再用氟錳酸鉀和“超級酸”五氟化銻反應,就可以得到氟氣了。

上面的方法太貴,不經濟,所以現在的工業生產還是采用莫瓦桑的電解法,只是防護措施已經好太多了。人們發明了鈍化工藝,鈍化的不銹鋼瓶可以安全的儲存氟氣,另外還可以用更安全的蒙乃爾銅鎳合金做成容器。


氟氣被大量用來制取六氟化硫,這是一種很重的氣體,比空氣重四倍多,所以,如果你將這種氣體儲存在容器內,它不會逃出來。如果你在上面放一張薄的錫箔紙,紙會漂浮在氣體上,不會掉下去,這簡直可以用來變魔術了。


正因為它很重,如果你吸入了這種氣體,會讓你的聲帶特別渾厚。我們實在不建議你做這樣的實驗,雖然六氟化硫是無毒的,但是不純的工業六氟化硫會含有氟化氫等有毒氣體。

六氟化硫真正有用的地方是它的絕緣性能特別好,所以被用來填充在變壓器等電子設備中,用作斷路器。在高壓開關、大容量變壓器、高壓電纜等地方我們都能看到它的身影。


說點氟更大的應用,那就是原子彈!最早的時候,原子彈的核材料是鈾,鈾在自然界的同位素有鈾235和鈾238,鈾238是一種穩定的同位素,鈾235則很容易發生裂變,但是鈾235在自然界的比例只有0.7%,如果要制造原子彈,就必須要把鈾235和鈾238分離開,得到鈾235純度更高的“高濃縮鈾”。

鈾235和鈾238性質幾乎完全一樣,微小的差別就是他們的原子質量,相差僅僅1.3%。對于科學家來說,這么“巨大”的差別已經足夠將他們分離了。如果能得到鈾或者鈾的化合物的氣體,用離心力就可以將不同質量的鈾同位素分離開。

鈾是很重的固體,沸點高達3700多度,如果要將鈾加熱到氣體形態顯然很耗費能量。它的氟化物六氟化鈾的沸點只有60多度,這實在是一個好東西,所以先將鈾氧化成六氟化鈾,再用離心機將他們分離開。這樣可以得到80%鈾235的高濃縮鈾。


相對于氟單質,氫氟酸是更重要的原料。得到氫氟酸相對比較容易,將硫酸和螢石加熱到700度就可以得到了。

氫氟酸是一種弱酸,卻是一種腐蝕性特別強的酸,尤其是對氧化物和玻璃。它的這種性質讓我們可以用它來蝕刻玻璃,玻璃上美麗的花紋就是用氫氟酸搞出來的。同樣的道理,氫氟酸還可以用來蝕刻硅半導體的表面,或者幫助鋼鐵表面的清洗,去除掉一些氧化物。

【玻璃表面的花紋是用氫氟酸弄出來的。】


對于人體來說,氫氟酸是極度危險的。氟離子進入血液或組織可與其鈣鎂離子結合,使其成為不溶或微溶的氟化鈣和氟化鎂,量大的話直接堵塞血管;氫氟酸的滲透性特別強,接觸皮膚后它會迅速穿透角質層,滲入深部組織,溶解細胞膜,引起組織液化;重者可深達骨膜和骨質,使骨骼成為氟化鈣,形成愈合緩慢的潰瘍。

2013年12月27日,安徽省郎溪縣某中學的學生在教師帶領下做萃取實驗和雕花玻璃腐蝕實驗,實驗過程中多名學生手指沾染了氫氟酸,事后感覺不適,其中7名學生被送到南京市軍區總院救治。

這里我們只能感嘆我們的教育工作者對于安全的無視了,要知道,在要接觸氫氟酸的工廠里、實驗室里,工人們、實驗員們必須要全副武裝帶好面罩、手套、實驗服,車間或者實驗室里都有噴淋裝置。雖然,我在文章中一直向大家介紹化學家們面對課題時的無畏,但到了現在,前輩們已經用血淚、甚至生命讓我們了解了哪些是安全的,哪些是有風險的,我們還對這其中的風險過于無視,那就是無知者無畏了。

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