氟 |
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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 |
性状 | 淡黄绿气体
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地壳含量 | 0.03 % |
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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 |
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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 咨询业务 | 3.2698 kJ/mol |
熔化热 | 0.2552 kJ/mol |
蒸气压 | 无数据 |
声速 | 无数据 |
其他性质 |
电负性 | 3.98 （鲍林标度） |
比热 | 824 J/(kg·K) |
电导率 | 无数据 |
热导率 | 0.0279 W/(m·K) |
第一电离能 | 1681.0 kJ/mol |
第二电离能 | 3374.2 kJ/mol |
第三电离能 | 6050.4 kJ/mol |
第四电离能 | 8407.7 kJ/mol |
第五电离能 | 11022.7 kJ/mol |
第六电离能 | 15164.1 kJ/mol |
第七电离能 | 17868 kJ/mol |
第八电离能 | 92038.1 kJ/mol |
滑轮及其应用 | |
第九电离能 | 106434.3 kJ/mol |
最稳定的同位素 |
同位素 | 丰度 | 半衰期 | 模式 | 能量
MeV | 产物 | 18F | 合成 | 109.77
分钟 | β+ | 0.64 | 18O | ε | 1.656 | 18O | 19F | 100% | 稳定 | | | | | | |
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在没有特别注明的情况下使用的是
国际标准基准单位和标准气温和气压。 |
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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
在所有除并非独生子氖
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东方影都2003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。可以腐蚀玻璃。而氟离子在人体组织内
有渗透性。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，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县域黑社会生存之道和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，导致臭氧层分解的是氟里昂因光解产生的氯自由基，而非氟原子。所以现在一些绿冰箱制造商所打的“不含氟”口号容易造成“氟元素破坏臭氧层”的误解。其中的“氟”应为含氯的“氟里昂”。
六氟化铀（UF6），用于使用气体扩散法分离同位素U-235和U-238。和Pu-239一样，前者可以用于制造核弹。当一定形状的U-235超过临界质量后，中子可以引发其链式反应而瞬间释放巨大能量。后者U-238则只能用于增殖弹。气体扩散法利用六氟化铀-235和六氟化铀-238分子质量的微小差异，通过扩散来富集前者。由于扩散速率和分子量的平方根成反比，所以这个方法需要庞大且耐腐蚀（六氟化铀易水解释放出有毒且腐蚀性的UO2F2和HF）的设备，因而代价高昂。二战时美国的“曼哈顿工程”就是通过这个方法浓缩到足够制造核弹的U-235的。
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