發(fā)現(xiàn)氟的悲壯歷程

1、發(fā)現(xiàn)氟的悲壯歷程發(fā)現(xiàn)氟的悲壯歷程在化學(xué)元素史上 ,參加人數(shù)最多、危險最大、工作最難的研究課題 ,莫過于氟元素的發(fā)現(xiàn)。自年德國化學(xué)家馬格拉夫Marggraf,A.S.1709-1782發(fā)現(xiàn)氫氟酸以后 ,到年法國化學(xué)家莫瓦桑Moissan,H.18521907制得單質(zhì)的氟 ,歷時年之久。在這當(dāng)中不少化學(xué)家損害了健康 ,甚至獻(xiàn)出了生命 ,可以說是一段極其悲壯的化學(xué)元素史。年馬格拉夫研究螢石 ,發(fā)現(xiàn)它與石膏和重晶石不同 ,判斷它不是一種硫酸鹽。年化學(xué)家舍勒用曲頸甑加熱螢石和硫酸的混合物 ,發(fā)現(xiàn)玻璃瓶內(nèi)壁腐劑。年法國物理學(xué)、化學(xué)家安培 ,根據(jù)氫氟酸的性質(zhì)的研究指出 ,其中可能含有一種與氯相似的元素?；瘜W(xué)

2、家戴維的研究 ,也得出同樣的看法。年戴維用電解氟化物的方法制取單質(zhì)氟 ,用金和鉑做容器 ,都被腐蝕了。后來改用螢石做容器 ,腐蝕問題雖解決了 ,但也得不到氟 ,而他那么因患病而停止了實驗。接著喬治·諾克斯Knox,G.和托馬斯·諾克斯Knox,R.T.兩弟兄先用枯燥的氯氣處理枯燥的氟化汞 ,然后把一片金箔放在玻璃接受瓶頂部。實驗證明金變成了氟化金 ,可見反響產(chǎn)生了氟而未得到氟。在實驗中 ,弟兄二人都嚴(yán)重中毒。繼諾克斯弟兄之后 ,魯耶特Louyet,P.對氟作了長期的研究 ,最后因中毒太深而獻(xiàn)出了生命。法國化學(xué)家尼克雷Nickles,J.也遭到了同樣的命運(yùn)。法國的弗雷米Fre

3、my,E.18141894是一位研究氟的化學(xué)家 ,曾電解無水的氟化鈣、氟化鉀和氟化銀 ,雖然陰極能析出金屬 ,陽級上也產(chǎn)生了少量的氣體 ,但始終未能收集到。同時英國化學(xué)家哥爾Gore,D.G.1826-1908也用電解法分解氟化氫 ,但在實驗的時候發(fā)生爆炸 ,顯然產(chǎn)生的少量氟與氫發(fā)生了反響。他以碳、金、鈀、鉑作電極 ,在電解時碳被粉碎 ,金、鈀、鉑被腐蝕。這么多化學(xué)家的努力 ,雖然都沒有制得單質(zhì)氟 ,但他們的經(jīng)驗和教訓(xùn)都是極為珍貴的 ,為后來制取氟創(chuàng)造了有利條件。莫瓦桑出生于巴黎的一個鐵路職員家庭。因家境貧窮 ,中學(xué)未畢業(yè)就當(dāng)了藥劑師的助手。他懷著強(qiáng)烈的求知欲 ,常去旁聽一些著名科學(xué)家的講演。

4、年他在法國自然博物館館長和工藝學(xué)院教授弗雷米的實驗室學(xué)習(xí)化學(xué) ,年到巴黎藥學(xué)院的實驗室工作 ,年獲得理學(xué)士學(xué)位。年通過藥劑師考試 ,任高等藥學(xué)院實驗室主任。年成為藥物學(xué)院的毒物學(xué)教授。年中選為法國科學(xué)院院士。年月日在巴黎逝世。他在化學(xué)上的創(chuàng)造創(chuàng)造很多 ,現(xiàn)在主要介紹他在氟方面的研究。年莫瓦桑當(dāng)上弗雷米教授的學(xué)生 ,開始在真正的化學(xué)實驗室工作了。弗雷米教授是當(dāng)時研究氟化物的化學(xué)家 ,莫瓦桑在他的門下不僅學(xué)到了化學(xué)物質(zhì)一般的變化規(guī)律 ,而且還學(xué)到了有關(guān)氟的化學(xué)知識和研究過程。他知道早在年代安培和戴維就已證明 ,鹽酸和氫酸是兩種不同的化合物。后一種化合物中含有氟 ,由于這種元素反響能力特別強(qiáng) ,甚至

5、和玻璃也能發(fā)生反響 ,以致人們無法別離出游離的氟。弗雷米反復(fù)做了多種實驗 ,都沒有找到一種與氟不起作用的東西。雖然他知道制單質(zhì)氟這個課題難著了許多化學(xué)家 ,可是莫瓦桑對氟的研究卻非常感興趣 ,不但沒有被困難所嚇倒 ,反而下定決心要攻克這個難關(guān)。由于工作的變化 ,這項研究沒有及時進(jìn)行 ,所以在年以后 ,才集中精力開展研究。莫瓦桑先花了好幾個星期的時間查閱科學(xué)文獻(xiàn) ,研究了幾乎全部有關(guān)氟及其化合物的著作。他認(rèn)為的方法都不能把氟單獨別離出來只有戴維設(shè)想的方法還沒有試驗過。戴維認(rèn)為：磷和氫的親合力極強(qiáng) ,如果能制氟化磷 ,再使氟化磷和氧作用 ,那么可能生成氧化磷和氟 ,由于當(dāng)時還沒有方法制得氟化磷 ,

6、因而設(shè)想的實驗沒有實現(xiàn)。于是莫瓦桑用氟化鉛與磷化銅反響 ,得到了氣體的三氟化磷 ,然后把三氟化磷和氧的混合物通過電火花 ,雖然也發(fā)出了爆炸的反響 ,但并沒有獲得單質(zhì)的氟 ,而是氟氧化磷。莫瓦桑又進(jìn)行了一連串的實驗 ,都沒有到達(dá)目的。經(jīng)過長時間的探索 ,他終于得出了這樣的結(jié)論：他的實驗都是在高溫下進(jìn)行的 ,這正是實驗失敗癥結(jié)所在。因為氟是非?；顫姷?,隨著溫度的升高 ,它的活潑性也就大大地增加了。即使在反響過程中它能夠以游離的狀態(tài)別離出來 ,它也會立刻和任何一種物質(zhì)相化合。顯然 ,反響應(yīng)該在室溫下進(jìn)行 ,當(dāng)然 ,能在冷卻的條件下進(jìn)行那就更好一些?？磥黼娊馐俏ㄒ豢尚械姆椒?。他想如果用某種液體的氟

7、化物 ,例如用氟化砷來進(jìn)行電解 ,那么怎樣呢？這種想法顯然是大有希望的。莫瓦桑開始制備劇毒的氟化砷了 ,隨即遇到了新的困難 ,原來氟化砷是不導(dǎo)電的。在這種情況下 ,他只好往氟化砷里參加少量的氟化鉀。這種混合物的導(dǎo)電性能好 ,可是在反響開始幾分鐘后 ,陰極外表覆蓋了一層電解析出的砷 ,于是電流中斷了。莫瓦桑疲倦極了 ,十分艱難地支撐著。他關(guān)掉了聯(lián)通電解裝置的電源 ,隨即倒在沙發(fā)椅上 ,心臟病劇烈發(fā)作 ,呼吸感到困難 ,面色發(fā)黃 ,眼睛周圍出現(xiàn)了黑圈。莫瓦桑想到 ,這是砷在起作用 ,恐怕只好放棄這個方案了。出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象不是一次 ,曾因中毒而中斷了四次實驗。莫瓦桑的愛妻萊昂妮看到他漫無節(jié)制地給自己

8、增加工作 ,而且又經(jīng)常冒著中毒危險 ,對他的健康狀況極為擔(dān)憂。0閻可是莫瓦桑仍然繼續(xù)進(jìn)行實驗 ,設(shè)計在低溫下電解氟化氫。由于枯燥的氟化氫不導(dǎo)電 ,于是往里面參加少量的氟化鉀。他把這個混合物放在一支形的鉑管中 ,然后通電流。在陰極上很快就出現(xiàn)了氫氣泡 ,但陽極上卻沒有分解出氣體。電解持續(xù)近一小時 ,分解出來的都是氫氣 ,連一點氟的影子也沒有。莫瓦桑一邊拆卸儀器 ,一邊苦惱地思索著 ,也許氟根本就不能以游離狀態(tài)存在。當(dāng)他撥掉形管陽極一端的塞子時 ,驚奇地發(fā)現(xiàn)塞子上覆蓋著一層白色粉末狀的物質(zhì)?？刹皇敲?,原子塞子被腐蝕了！氟到底還是分解出來了 ,不過和玻璃發(fā)生了反響。這一發(fā)現(xiàn)使莫瓦桑受到了極大的鼓舞。他想 ,如果把裝置上的玻璃零件都換成不能與氟發(fā)生反響的材料 ,那就可以制得單體的氟了。熒石不與氟起作用 ,用它來試試吧 ,于是把熒石制成試驗用的器皿。莫瓦桑把盛有液體氫和氟化鉀的混合物的形鉑管浸入制冷劑中 ,以鉑銥合金作電極 ,用熒石制的螺旋帽蓋緊管口 ,管外用氯化甲烷作冷凍劑 ,使溫度控制在 ,進(jìn)