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氟的无机化合物和氢氟酸

2019-08-02 09:49:59 | 来源:鲁超 | 总浏览:138


氟被称为反应性最强的元素,它看似危险,却被化学工作者们变成了安全的物质,出现在我们的身边。那么氟是怎么一步一步变成我们身边安全有用的东西的呢?


首先当然是从自然界的矿石中把氟气制取出来,我们已经知道现在实验室制取氟气已经有更好更安全的方法了:先用双氧水、氟氢化钾处理高锰酸钾,得到氟锰酸钾,然后再用氟锰酸钾和“超级酸”五氟化锑反应,就可以得到氟气了。

上面的方法太贵,不经济,所以现在的工业生产还是采用莫瓦桑的电解法,只是防护措施已经好太多了。人们发明了钝化工艺,钝化的不锈钢瓶可以安全的储存氟气,另外还可以用更安全的蒙乃尔铜镍合金做成容器。


氟气被大量用来制取六氟化硫,这是一种很重的气体,比空气重四倍多,所以,如果你将这种气体储存在容器内,它不会逃出来。如果你在上面放一张薄的锡箔纸,纸会漂浮在气体上,不会掉下去,这简直可以用来变魔术了。


正因为它很重,如果你吸入了这种气体,会让你的声带特别浑厚。我们实在不建议你做这样的实验,虽然六氟化硫是无毒的,但是不纯的工业六氟化硫会含有氟化氢等有毒气体。

六氟化硫真正有用的地方是它的绝缘性能特别好,所以被用来填充在变压器等电子设备中,用作断路器。在高压开关、大容量变压器、高压电缆等地方我们都能看到它的身影。


说点氟更大的应用,那就是原子弹!最早的时候,原子弹的核材料是铀,铀在自然界的同位素有铀235和铀238,铀238是一种稳定的同位素,铀235则很容易发生裂变,但是铀235在自然界的比例只有0.7%,如果要制造原子弹,就必须要把铀235和铀238分离开,得到铀235纯度更高的“高浓缩铀”。

铀235和铀238性质几乎完全一样,微小的差别就是他们的原子质量,相差仅仅1.3%。对于科学家来说,这么“巨大”的差别已经足够将他们分离了。如果能得到铀或者铀的化合物的气体,用离心力就可以将不同质量的铀同位素分离开。

铀是很重的固体,沸点高达3700多度,如果要将铀加热到气体形态显然很耗费能量。它的氟化物六氟化铀的沸点只有60多度,这实在是一个好东西,所以先将铀氧化成六氟化铀,再用离心机将他们分离开。这样可以得到80%铀235的高浓缩铀。


相对于氟单质,氢氟酸是更重要的原料。得到氢氟酸相对比较容易,将硫酸和萤石加热到700度就可以得到了。

氢氟酸是一种弱酸,却是一种腐蚀性特别强的酸,尤其是对氧化物和玻璃。它的这种性质让我们可以用它来蚀刻玻璃,玻璃上美丽的花纹就是用氢氟酸搞出来的。同样的道理,氢氟酸还可以用来蚀刻硅半导体的表面,或者帮助钢铁表面的清洗,去除掉一些氧化物。

【玻璃表面的花纹是用氢氟酸弄出来的。】


对于人体来说,氢氟酸是极度危险的。氟离子进入血液或组织可与其钙镁离子结合,使其成为不溶或微溶的氟化钙和氟化镁,量大的话直接堵塞血管;氢氟酸的渗透性特别强,接触皮肤后它会迅速穿透角质层,渗入深部组织,溶解细胞膜,引起组织液化;重者可深达骨膜和骨质,使骨骼成为氟化钙,形成愈合缓慢的溃疡。

2013年12月27日,安徽省郎溪县某中学的学生在教师带领下做萃取实验和雕花玻璃腐蚀实验,实验过程中多名学生手指沾染了氢氟酸,事后感觉不适,其中7名学生被送到南京市军区总院救治。

这里我们只能感叹我们的教育工作者对于安全的无视了,要知道,在要接触氢氟酸的工厂里、实验室里,工人们、实验员们必须要全副武装带好面罩、手套、实验服,车间或者实验室里都有喷淋装置。虽然,我在文章中一直向大家介绍化学家们面对课题时的无畏,但到了现在,前辈们已经用血泪、甚至生命让我们了解了哪些是安全的,哪些是有风险的,我们还对这其中的风险过于无视,那就是无知者无畏了。



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