氟
拼音：fú
【基本信息】元素名称：氟
元素符号：Ｆ
元素原子量：19.00
元素类型：非金属
原子体积:(立方厘米/摩尔)12.6
元素在太阳中的含量:(ppm) 0.5
元素在海水中的含量:(ppm)
太平洋表面 0.0001
地壳中含量：（ppm）950
质子数：９
中子数：１０
原子序数：９
所属周期：２
所属族数：ＶＩＩＡ
氧化态：Main F-1
电子层分布：２－７
晶体结构：晶胞为简单立方晶胞。
化学键能： (kJ /mol)
F-F 159
F-O 190
F-N 272
C-F 484
标准生成热 0.0kJ/mol 标准吉布斯自由能0.0kJ/mol 标准熵202.7 J/K*mol
电离能 (kJ/ mol)
M - M+ 1681
M+ - M2+ 3374
M2+ - M3+ 6050
M3+ - M4+ 8408
M4+ - M5+ 11023
M5+ - M6+ 15164
M6+ - M7+ 17867
M7+ - M8+ 92036
M8+ - M9+ 106432
晶胞参数：
a = 550 pm
b = 328 pm
c = 728 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 90°
热导率: W/(m·K) 27.7
发现人：莫瓦桑（H.Moissan）
发现年代：1886年
发现过程：1886年，法国的莫瓦桑在铂制U型管中，用铂铱合金作电极，电解干燥的氟氢化钾，制得氟。
【元素描述】属于卤素的在化合物中显负一价的非金属元素,通常情况下氟气是一种浅黄绿色的、有强烈助燃性的、刺激性毒气,是已知的最强的氧化剂之一，元素符号F。氟气为苍黄色气体，密度1.69克/升，熔点-219.62℃，沸点-188.14℃，化合价-1，氟的电负性最高，电离能为17.422电子伏特，是非金属中最活泼的元素，氧化能力很强，能与大多数含氢的化合物如水、氨和除氦、氖外一切无论液态、固态、或气态的化学物质起反应。氟气[1]与水的反应很复杂，主要氟化氢和氧，以及较少量的过氧化氢，二氟化氧和臭氧产生，也可在化合物中置换其他非金属元素。可以同所有的非金属和金属元素起猛烈的反应，生成氟化物，并发生燃烧。有极强的腐蚀性和毒性，操作时应特别小心，切勿使它的液体或蒸气与皮肤和眼睛接触。
【来源和用途】元素来源：可从电解熔融的氟化钾和无水氟化氢的混合物中制得。
元素用途：液态氟可作火箭燃料的氧化剂。含氟塑料和含氟橡胶有特别优良的性能。含氟塑料和含氟橡胶等高分子，具有优良的性能，用于氟氧吹管和制造各种氟化物。
元素辅助资料：正是经过19世纪初期的化学家发反复分析，肯定了盐酸的组成，确定了氯是一种元素之后，氟就因它和氯的相似性很快被确认是一种元素，相应的存在与氢氟酸中。虽然它的单质状态一直拖延到19世纪80年代才被分离出来。氟和氯一样，也是自然界中广泛分布的元素之一，在卤素中，它在地壳中的含量仅次于氯。早在16世纪前半叶，氟的天然化合物萤石（CaF2）就被记述于欧洲矿物学家的著作中，当时这种矿石被用作熔剂，把它添加在熔炼的矿石中，以降低熔点。因此氟的拉丁名称 fluorum从fluo（流动）而来。它的元素符号由此定为F。拉瓦锡在1789年的化学元素表中将氢氟酸基当作是一种元素。到1810年戴维确定了氯气是一种元素，同一年法国科学家安培根据氢氟酸和盐酸的相似性质和相似组成，大胆推断氢氟酸中存在一种新元素。他并建议参照氯的命名给这种元素命名为fluorine。但单质状态的氟却迟迟未能制得，直到1886年6月26日，才由法国化学家弗雷米的学生莫瓦桑制得。莫瓦桑因此获得1906年诺贝尔化学奖，他是由于在化学元素发现中作出贡献而获诺贝尔化学奖的第二人。比较一下氯和氟的发现史，是很有意义的。氯在它的单质被分离出来30多年后才被确认为是一种元素；而氟在没有被分离出单质状态以前就被确认为是一种元素了。这一史实说明在人们对客观事物的认识过程中，逐渐掌握了它们的一些规律后，就能更快、更清楚地认识它们。
【主要性质和用途】熔点为-219.6 ℃，沸点为-188.1 ℃，密度为1.696 g/L（0 ℃)。淡黄色气体，是最活泼的非金属元素。用于制氟化试剂以及金属冶炼中的助熔剂等。
PS:
氟，原子序数9，原子量18.9984032，元素名来源于其主要矿物萤石的英文名。1812年法国科学家安培指出氢氟酸中含有一种新元素，但自由状态的氟一直没有制得。直到1886年，法国化学家穆瓦桑将氟化钾溶解在无水氢氟酸中进行电解，才制得单质氟。由于氟非常活泼，所以自然界中不存在游离状态的氟。氟在地壳中的含量为0.072%，重要的矿物有萤石、氟磷酸钙等。氟的天然同位素只有氟19。
氟是化学性质最活泼、氧化性最强的物质，氟能同所有其他元素化合；氟与溴、碘、硫、磷、碳、硅等物质在低温下就能猛烈化合；氟离子体积小，容易与许多正离子形成稳定的配位化合物；氟与烃类会发生难以控制的快速反应，氟与NaOH反应：2NaOH+2F2=2NaF+H2O+OF2，氟与水反应：2H2O+2F2
=4HF+O2。
氟是卤族中的第一个元素，但发现得最晚。从1771年瑞典化学家舍勒制得氢氟酸到1886年法国化学家莫瓦桑分离出单质氟经历了100多年时间。 在此期间，戴维、盖·吕萨克、诺克斯兄弟等很多人为制取单质氟而中毒，鲁耶特、尼克雷因中毒太深而献出了自己的生命。
莫瓦桑总结了前人的经验教训，他认为，氟活泼到无法电解的程度，电解出的氟只要一碰到一种物质就能与其化合。如果采用低温电解的方法，可能是解决问题的一个途径。经过多次实验，1886年6月26日， 法国人莫瓦桑终于在低温下用电解氟氢化钾与无水氟化氢混合物的方法制得了游离态的氟，并获诺贝尔化学奖。
【氟的发现】氟在地壳的存量为0.072%, 克拉克值0.0625, 存在量的排序数为12, 自然界中氟主要以萤石(Fluorite)存在, 其主要成分为氟化钙(CaF2)、冰晶石(3NaF.AlF3)及以氟磷酸钙[Ca5F(PO4)3]为主的矿物。
氢氟酸基是一种元素
由於盐酸的成分得到了充分的确证, 人们对盐酸基(即氯元素Chlorine)的性质作了全面的研究。 1774年瑞典化学家谢勒(Scheele C.W., 1742~1786, 氯的发现者)以硫酸分解萤石时发现放出一种与盐酸气(HCl)很相似的气体, 溶於水中得到的酸与盐酸类同, 之後以硝酸、盐酸及磷酸代替硫酸和萤石作用,依然得到这种酸,他当时以玻璃仪器进行实验,期间发现仪器内出现矽的化合物沉积物,他认为是新种酸与水作用的释出物, 这显然是误解,以现时的化学解释,矽化合物是氢氟酸腐烂玻璃的残馀物。
法国化学家拉瓦锡(Lavoisier, A.L., 1743~1794)认为这种新种酸和盐酸一样,其中含有氧(十九世纪以前的化学家认为所有酸皆含有氧,故氧元素亦称为酸素),他提出当中是由一个未知的酸基和氧的化合物, 1789年,他把氢氟酸基是和盐酸基同是化学元素, 它们的性质极为相似, 并把它列入他的元素表中。1794年拉瓦锡因为是路易十六政府的小吏, 被法国大革命的群众定性为暴君的同谋而被送上断头台, 结束了他的研究生涯。
拉瓦锡死後, 法国化学家盖.吕萨克(Gay-Lussac, 1778~1850)等继续进行提纯氢氟酸的研究, 到了1819年无水氢氟酸虽然仍未分离, 但却阐明了这种酸对玻璃以及矽酸盐的本质。
CaSiO3 + 6 HF → CaF2 + SiF4 + 3H2O; SiO2 + 4 HF → SiF4 + 2H2O
法国物理学家安培
十九世纪初期化学分析技术进步非常迅速, 当时以电解法分离出碱金属及碱土金属而名噪一时的英国化学家戴维(H. Davy, 1778~1829)收到来自法国安培(A.J.Ampere, 1775~1836)的信函, 这封1812年8月25日的函件指出: 氢氟酸中存在著一种未知的化学元素, 正如盐酸中含有氯元素的关系一样, 并建议把它命名为"Fluor", 词源来自拉丁文及法文, 原意为"流动 (flow, fluere)"之意。
争取氟元素的发现权
安培的建议很快得到欧洲各国化学家的认同, 此时似乎没有人怀疑它的存在了, 但是仍没有人真正见过它的真面目, 往後的七十年氟的分离酿成为化学元素发现史上最为悲壮的一页。
当收到安培来函的翌年, 即1813年, 戴维使用他分离元素的杀手锏——电池, 对发烟氢氟酸进行电解, 试图获取元素状态的氟, 最初他发现氢氟酸不仅强烈腐蚀玻璃, 还能腐蚀银, 遂用铂(Pt)及角银矿(主要成分AgCl)制作电解装置, 实验开始时, 阳极产生一种性质极为活泼的物泼的物质, 同时把铂器皿腐烂掉, 但没有获得所欲求。後来他以萤石制作器皿用作氢氟酸的盛器再进行电解, 结果阳极产生了氧气(O2), 而不是氟(F2), 这意味著是酸中的水分被电解, 而不是氢氟酸, 此时化学家意识到: 水分是干扰成功的原因之一。戴维的努力不但以失败告终, 由於当时未明白氟化合物对人体的伤害, 他因严重氟中毒被迫停止研究, 法国的盖.吕萨克等人亦因吸入过量氟化氢(HF)而中毒, 亦退出了氟的争夺舞台。
诺克斯兄弟设计的实验装置
1836年两名苏格兰人, 爱尔兰科学院院士乔治.诺克斯(George Knox)及托马士.诺克斯(Thomas Knox)兄弟, 以萤石制作了很精巧的器皿, 他们在其中放置了氟化汞, 并在加热的状态下以氯气处理之, 实验进行了一段时间後, 反应器内产生了氯化汞结晶, 但同时他们发现器皿上方的接受器放置的金萡被腐败, 为了研究金萡被腐蚀的原因, 遂把金萡放在玻璃瓶中, 并注入浓硫酸, 结果玻璃又被腐蚀了, 这无疑氟元素转移到金萡上, 而配合产物中的氯化汞似乎可以解释为氟化汞被分解而产生氟, 并腐蚀了金。他们在实验期间累积了氟化氢毒害, 托马士因氟中毒而受重创, 乔治被送往意大利休养近三年才逐渐康复, 之後比利时化学家鲁耶特(Louyet P., 1818~1850)不因诺克斯兄弟的受伤而决心延续他们的实验, 他虽然步步为营地进行实验, 但因长期接受氟毒, 且中毒太深, 最终为科学殉身, 享年32岁, 他们各人皆是化学元素发现史上的勇者!
分离氟元素的启蒙者弗累密教授哥尔博士
1850年法国自然博物馆馆长身兼化学教授的弗累密(Fremy, E., 1814 ~ 1894, 左图)以电流分解氟化钙(CaF2)、氟化银(AgF)及氟化钾(KF), 阴极分别产生了金属钙、金属银及金属钾,最引人注目的阳极似有气体放出, 但因电解温度太高, 当它出现时立即和周围的物质(如电极及器皿等物件)化合,形成稳定的化合物, 而且使电极绝缘, 阻碍了电解的进行, 最终无法进行阳极物质的收集。之後他电解无水氟化氢,但未有获得成功, 後来他证明类似诺克斯兄弟以氯处理氟化物的方法, 由於实验条件的影响, 结果祗能得到氟化氧(OF2), 而不是氟。此时化学家都感受到: 氟似乎太活泼了, 任何物质和它接触时都被腐蚀, 弗氏认为这个元素似乎无法分离, 并把这些无希望成功的实验方案搁置了,1869年英国化学家哥尔博士(Dr. Geroge Gore, 1826~1908)电解氟化氢, 可能曾产生少量氟气, 但和阴极产生的氢作用而发生爆炸, 为了改善电极的性能, 他曾选用碳、铂、钯和金等, 但最终仍被阳极释出的物质腐蚀,他在实验报告中提出:必须降低电解的温度,以减弱氟元素的活泼性, 分离始有成功之机, 十七年之後, 1886年的6月弗累密的学生莫瓦桑(Moissan, H., 1852 ~ 1907)最终获得成功。
分离出桀骜不驯的氟元素
莫瓦桑於1852年9月28日生於巴黎蒙托隆街5号, 其父为东方铁路公司的一名职员, 母亲则靠做些针线来补贴家用, 莫氏少年时代饱尝贫困之苦, 虽有志於学, 他接受了五年多的初等教育, 但因家境困窘, 连小学仍未毕业而被迫辍学。1870年他到巴黎一所叫班特利(Brandry)的制药店中任学徒, 1872年以半工读形式受教於弗累密及台赫伦(Deherain)两位教授, 他的才华被台氏看中并劝其从事化学研究, 27岁那年得到高等药剂师证书, 翌年发表了关於铬氧化物的论文而获物理学博士学位。1881年受骋於巴黎药学专门学校担任实验助理, 并在化学教授的弗累密的指导下从事提取氟元素的研究课题。
莫氏总结前人分离氟元素失败的原因, 并以他们的实验方案作为基础, 为了减低电解的温度, 他曾选用低熔点的三氟化磷及三氟化砷进行电解, 阳极上有少量气泡冒出, 但仍腐蚀铂电极, 而大部分气泡仍未升上液面时被液态氟化砷吸收掉, 分离又告失败, 其中还发生了四次的中毒事件而迫使暂停试验。
莫瓦桑在实验室首次成功分离氟的电解装置
1886年总结其恩师弗累密电解氟化氢的失败经验, 他采用液态氟化氢(HF, 熔点 -83oC)作电解质, 在这种不导电的物质中加入氟氢化钾(KHF2), 使它成为导电体; 他以铂制U形管盛载电解液, 铂铱合金作电极材料, 萤石制作管口旋塞, 接合处以虫胶封固, 电降槽(铂制U形管)以气体氯乙烷(C2H5Cl)作冷凝剂, 实验进行时, 电解槽温度将降至-23oC。6月26日那天开始进行实验, 阳极放出了气体, 他把气流通过矽时顿灶起耀眼的火光, 根据他的报告: 被富集的气体呈黄绿色, 氟元素终於被成功分离了。
其後, 莫氏证明氟几乎能和绝大多数元素化合, 祗有几个惰性气体例外, 后来他与杜瓦合作, 於-185oC的低温把氟液化了, 在如此低温环境之下, 氟虽不再腐蚀玻璃, 但与烃类及氢仍发生明显的作用, 氟不愧是最活泼的元素。
莫氏发现氟的成就, 使他获得卡柴奖金(Prix la Caze), 1896年获英国皇家科学会赠戴维奖章; 1903年德国化学会赠他霍夫曼奖章; 1906年获诺贝尔化学奖金。
他因长期接触一氧化碳及含氟的剧毒气体, 健康状况较常人先衰, 1907年2月20日与世长辞, 享年仅54岁。其独生子路易.莫瓦桑于第一次世界大战中死于沙场。
氟的特殊性质卤族元素具有一些相似的性质，但是由于F的原子半径特殊的小，使得F有一些特殊的性质。
1. F的特殊性质。
（1） 主要氧化数: F 无正氧化数
（2） 解离能：F-F < Cl-Cl
（3） 分解水: F2氧化H2O
（4） 第一电子亲合能: F < Cl > Br > I
（5） 卤化物热力学稳定性: 氟化物最稳定
（6） 卤化物配位数（C.N.）：氟化物最大
AsF3 AsCl3 AsBr3 AsI3
AsF5 AsCl5 （-50℃分解）
PbF4 PbCl4 （R.T.分解）
2. F的一些特殊性质可以从以下几个方面进行解释：
（1） F的电负性最大；
（2）φØ (X2/X-) F2/F-最大；
（3） F的原子半径 r最小； 形成共价键化合物p∏- p ∏或p∏-d ∏存在, F-F键能较小，
（4） 热力学离子型卤化物:氟化物晶格能U最大。
（5） 共价型卤化物:氟化物Δf GmO最负。
Δ rHm= S+1/2 D+ I+(- E)+(- U)
F 的解离能低,NaF 晶格能力最大, 生成焓更负, 热力学稳定性强。
氟与健康氟是人体内重要的微量元素之一，氟化物是以氟离子的形式，广泛分布于自然界。骨和牙齿中含有人体内氟的大部分，氟化物与人体生命活动及牙齿、骨骼组织代谢密切相关。氟是牙齿及骨骼不可缺少的成分，少量氟可以促进牙齿珐琅质对细菌酸性腐蚀的抵抗力，防止龋齿，因此水处理厂一般都会在自来水、饮用水中添加少量的氟。据统计，氟摄取量高的地区，老年人罹患骨质疏松症的比率以及龋齿的发生率都会降低。曾有长期饮用加氟水会致癌的说法，目前这种说法已被美国国家癌症协会否定了，所以大家尽可以放心.
建议日摄取量
建议的每日摄取量尚未确定。大多数的人都在饮用经过氟处理过的饮水，每天可从中摄取 1 ～ 2mg 的氟。 >>人体对氟的需要量
食物来源
鳕鱼、鲑鱼、沙丁鱼等海鲜类食物、茶叶、苹果、牛奶、蛋、经过氟处理过的饮水等.
需要人群
老年人骨钙(补钙产品，补钙资讯)流失较多，易发生骨质疏松症，注意氟的摄取对身体有益；
青少年的牙釉质还很脆弱，加之又较喜好甜食，易发生龋齿，补氟十分必要。
缺乏症
龋齿、骨质疏松、骨骼生长缓慢、骨密度和脆性增加是缺氟的主要表现，另外还可能造成不孕症或贫血。
过量表现
氟中毒：主要表现为氟骨症和氟斑牙。氟斑牙：牙齿畸形、软化、牙釉质失去光泽、变黄；氟骨症：骨骼变厚变软、骨质疏松、容易骨折。氟中毒晚期往往有慢性咳嗽、腰背及下肢疼痛、骨质硬化、肌腱、韧带钙化和关节(关节产品，关节资讯)囊肥厚、骨质增生、关节变形等。另外，机体代谢过程中所需要的某些酵素系统会被破坏，导致多器官病变。
功效
● 防止龋齿
● 增强骨骼，预防骨质疏松症