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(xiǎn)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(shí)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(shí)驗(yàn)。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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)驗(yàn)的時(shí)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(shí)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(yàn)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(gè)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(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)化學(xué) ,年到巴黎藥學(xué)院的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室工作了。弗雷米教授是當(dāng)時(shí)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(shí)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(shí)驗(yàn) ,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(gè)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(gè)難關(guān)。由于工作的變化 ,這項(xiàng)研究沒有及時(shí)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(gè)星期的時(shí)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(dú)別離出來只有戴維設(shè)想的方法還沒有試驗(yàn)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(shí)還沒有方法制得氟化磷 ,

6、因而設(shè)想的實(shí)驗(yàn)沒有實(shí)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(shí)驗(yàn) ,都沒有到達(dá)目的。經(jīng)過長時(shí)間的探索 ,他終于得出了這樣的結(jié)論：他的實(shí)驗(yàn)都是在高溫下進(jìn)行的 ,這正是實(shí)驗(yàn)失敗癥結(jié)所在。因?yàn)榉欠浅；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(huì)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。看來電解是唯一可行的方法了。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(gè)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(shí)驗(yàn)。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(xiǎn) ,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(shí)驗(yàn) ,設(shè)計(jì)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(gè)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(shí) ,分解出來的都是氫氣 ,連一點(diǎn)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(shí) ,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(yàn)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)