F

目录

1 拼音

ef

2 英文参考

n. 字母F

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。

3 国标编号

23001

4 CAS号

7782-41-4

5 中文名称

6 英文名称

fluorine

7 外观与性状

淡黄色气体,有刺激性气味

8 氟的特性

总体特性原子属性物理属性其他性质最稳定的同位素在没有特别注明的情况下使用的是

国际标准基准单位单位和标准气温和气压

氧 - 氟 - 氖

元素周期表
名称, 符号, 序号氟、F、9
系列卤素
族, 周期, 元素分区17族(VIIA), 2, p
密度、硬度1.696 kg/m3(273K)、NA
颜色和外表淡黄绿色
地壳含量0.03 %
原子量18.9994 原子量单位
原子半径(计算值)50(42)pm
共价半径71 pm
范德华半径147 pm
价电子排布[氦]2s22p5
电子在每能级的排布2,7
氧化价(氧化物)-1(强酸)
晶体结构正方形
物质状态气态
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3.2698 kJ/mol
熔化热0.2552 kJ/mol
蒸气压无数据
声速无数据
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
第九电离能106434.3 kJ/mol
同位素丰度半衰期衰变模式衰变能量

MeV

衰变产物
19F100 %稳定

9 性质

氟是一种具有极强腐蚀性的淡黄色双原子气体。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,能同所有元素发生化合反应,并剧烈放热。和氢气即便在-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。在一般化合物中,氟都显-1价。有人认为,在少量氟气通过冰面时反应生成的HFO(次氟酸)中F为+1价。

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CuF4、AuF5、UF6等。

氟及其一些化合物都有毒和较强的腐蚀性。氢氟酸可以腐蚀玻璃。而氟离子在人体组织内有渗透性。氢氟酸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。而且氢氟酸的灼伤不易被发觉,一般是麻痹1-2小时后才有疼痛感。一旦接触氢氟酸,应该立即用大量水冲洗,并涂上20%氧化镁的甘油悬浮液。而FSO3、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。只有元素氟、三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。

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。

10 稳定性

不稳定

11 发现和单质制备

氟(Fluorine)这个名字来自拉丁文fluere,意思是帮助熔融的物质,也就是氟化钙(萤石)的最初用途。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。

12 主要用途

用作火箭燃料中的氧化剂,以及用于氟化合物、含氟塑料、氟橡胶等的制造。

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。所以现在一些绿色冰箱制造商所打的“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。

人造血液。一些全氟醚类化合物可以携带氧气和部分人体需要的养料和排泄物等。在需要全身换血时,可以用它暂时代替病人体内的血液;由于其挥发性,待几天后可自行排出。因为全氟化合物很稳定,一般很少有毒副作用。

13 危险标记

6(有毒气体),11(氧化剂)

14 健康危害

侵入途径:吸入。

健康危害:本品高浓度时有强烈的腐蚀作用。

急性中毒:高浓度接触眼和上呼吸道出现强烈的刺激症状,重者引起肺水肿、肺出血、喉及支气管痉挛。氟对皮肤、粘膜有强烈的刺激作用,高浓度可引起严重灼伤。

慢性影响:可引起慢性鼻炎、咽炎、喉炎、气管炎、植物神经功能紊乱和骨骼改变。尿氟可增高。

15 毒理学资料及环境行为

毒性:属高毒类。

急性毒性:LC50233mg/m3,1小时,(小鼠吸入)

刺激性:人经眼:25ppm(5分钟),轻度刺激。

危险特性:强氧化剂。是最活泼的非金属元素,几乎可与所有的物质发生剧烈反应而燃烧。与氢气混合时会引起爆炸。特别是与水或杂质接触时,可发生激烈反应而燃烧,使容器破裂。氟对许多金属有腐蚀性,并能形成一层保护性金属氟化物。

燃烧(分解)产物:氟化氢。

16 现场应急监测方法

比色法《简易快速水质检验手册》吴静贤等主编

气体速测管(德国德尔格公司产品)

17 实验室监测方法

监测方法来源类别
氟试剂分光光度法,

离子选择电极法

GB7483-87水质
离子色谱法GB13580.5-92大气降水
离子色谱法GB/T15555.11-95固废浸出液
滤膜法;

石灰滤纸法;

离子选择电极法

《空气和废气监测分析方法》国家环保局编空气和废气

18 环境标准

中国(TJ36-79) 车间空气中有害物质的最高容许浓度 1mg/m3

中国(TJ36-79) 居住区大气中有害物质的最高容许浓度0.02mg/m3(一次值);0.007mg/m3(日均值)

19 泄漏应急处理

迅速撤离泄漏污染区人员至上风处,并进行隔离,严格限制出入。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿防毒服。从上风处进入现场。尽可能切断泄漏源。合理通风,加速扩散。喷雾状水稀释、溶解。构筑围堤或挖坑收容产生的大量废水。将残余气或漏出气用排风机送至水洗塔或与塔相连的通风橱内。漏气容器要妥善处理,修复、检验后再用。储罐区最好设稀酸喷洒设施。

废弃物处置方法:建议把含氟废气通过活性炭床,生成的四氟化碳直接排空,剩余的氟气在氟-烃空气燃烧器中燃烧,再通过碱溶液洗涤后经烟囱排空。

20 防护措施

呼吸系统防护:正常工作情况下,佩带过滤式防毒面具(全面罩)。高浓度环境中,必须佩戴空气呼吸器或氧气呼吸器。紧急事态抢救或撤离时,建议佩戴隔离式呼吸器。

眼睛防护:呼吸系统防护中已作防护。

身体防护:穿胶布防毒衣。

手防护:戴橡胶手套。

其它:工作现场严禁吸烟、进食和饮水。工作毕,淋浴更衣。保持良好的卫生习惯。

21 急救措施

皮肤接触:立即脱去被污染的衣着,用大量流动清水冲洗,至少15分钟。就医。

眼睛接触:立即提起眼睑,用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟。就医。

吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。如呼吸停止,立即进行人工呼吸。就医。

灭火方法:本品不燃。消防人员必须穿特殊防护服,在掩蔽处操作。切断气源。须有无人操纵的定点水塔或雾状水保持火场中容器冷却,切不可将水直接喷到漏气的地方,否则会助长火势。

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