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死亡元素:氟的傳奇歷史!
時間:2023-12-19 查看:1045

氟(Fluorine)是一種非金屬化學(xué)元素,化學(xué)符號為F,原子序數(shù)為9。氟是鹵族元素之一,屬周期系ⅦA族,在元素周期表中位于第二周期。氟元素的單質(zhì)是F2,它是一種淡黃色有劇毒的氣體。氟氣的腐蝕性很強,化學(xué)性質(zhì)極為活潑,是氧化性最強的物質(zhì)之一,甚至可以和部分惰性氣體在一定條件下反應(yīng)。

氟是人體骨骼和牙齒中不可缺少的元素,適量的氟可以增加骨骼的硬度、抑制口腔細(xì)菌的生長。氟也是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要元素,在汽車、電子信息、建筑材料、石油化工、金屬、玻璃、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用。

然而,在化學(xué)元素發(fā)現(xiàn)史上,氟元素的發(fā)現(xiàn)可謂是參加人數(shù)最多、持續(xù)時間最長、危險性最大的研究課題。

“制氟之戰(zhàn)”拉開序幕

關(guān)于氟元素的記載,最早可以追溯到1529年,德國礦物學(xué)家阿格里克拉曾在手記中記錄,礦工在鋼鐵冶煉爐中加入一種礦石,這種礦石可以提高爐溫,除去硫、磷等雜志,并且還能和爐渣形成共熔物,使得礦渣和金屬鐵更易分離。這種礦石便是后來為人熟知的螢石。

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到了1670時,德國一個名為施瓦哈德的玻璃工在偶然之下把螢石和硫酸混在一起,產(chǎn)生的氣體使他的眼鏡蒙上了一層薄霧,讓他意識到這種氣體能夠腐蝕玻璃。于是他開始利用這一方法對玻璃進(jìn)行雕刻,制成擁有各式花樣的玻璃藝術(shù)品,Becoming a glass sculptor highly appreciated by the imperial court and family,賺到不少錢,但對這一技術(shù)的原理,他始終一無所知。

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1780年,瑞典化學(xué)家卡爾·威爾海姆·舍勒對這一現(xiàn)象十分著迷,他猜測螢石與硫酸接觸產(chǎn)生的這種氣體,很有可能含有某種未知的活潑元素,為了驗證自己的猜想,他進(jìn)行了多次實驗,但他因中毒早早離開人世,未得答案。

后來,很多化學(xué)家們都積極投入到對這一氣體的研究當(dāng)中,他們發(fā)現(xiàn)螢石與硫酸混合后得到的混合物,性質(zhì)與鹽酸十分相似,但比鹽酸穩(wěn)定,而且對于玻璃和一些硅酸鹽礦物的腐蝕性非常強。
1810年時,英國化學(xué)家戴維通過實驗得出結(jié)論:氯氣是一種元素而非化合物,并指出酸中也許不一定含有氧元素。

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這一發(fā)現(xiàn)給法國化學(xué)家安培帶來了很大啟發(fā),他根據(jù)研究指出,這種螢石與硫酸產(chǎn)生的混合物中可能含有一種和氯相似的元素,他將這種元素命名為fluorine(氟)。得知這一結(jié)論的戴維,開始使用他最擅長的電解法嘗試分離出氟單質(zhì)。

至此,化學(xué)家們的“制氟之戰(zhàn)”拉開序幕。

與氟的激烈交鋒

戴維對電解裝置進(jìn)行了多次改進(jìn),反復(fù)試驗,最終都以失敗告終,Also forced to stop research due to severe symptoms of fluorosis。The study was also forced to stop due to severe symptoms of fluorosis.

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同一時期,法國化學(xué)家蓋·呂薩克和泰納合作開展了電解法制氟的實驗,同樣因中毒而終止了實驗。
1834年,戴維的學(xué)生法拉第也曾對電解法制氟進(jìn)行嘗試,但實驗均未成功。

1836年,愛爾蘭科學(xué)院的喬治·諾克斯和托馬斯·諾克斯兩兄弟試圖用氯與氟化汞反應(yīng)制取氟單質(zhì),但在實驗過程中中毒倒下,被緊急送往醫(yī)院救治。
比利時化學(xué)家保林·魯耶特和法國化學(xué)家杰羅姆·尼克雷也先后開展了進(jìn)一步的研究,最終因此中毒,為科學(xué)獻(xiàn)身。
1906年,莫瓦桑因為在氟單質(zhì)制備和氟化合物合成上的outstanding成就獲得諾貝爾化學(xué)獎,成為了因?qū)瘜W(xué)元素的發(fā)現(xiàn)做出貢獻(xiàn)而獲得諾貝爾化學(xué)獎的第二人。
成功制備出氟單質(zhì)以后,莫瓦桑開始進(jìn)行氟化物的研究,成為了first place制備出許多新氟化物的化學(xué)家,他制備了氣態(tài)的氟代甲烷、氟代乙烷、異丁基氟,通過碳與氟的反應(yīng)合成了許多氟碳化合物,其中最引人注目的就是四氟代甲烷,Because it was the predecessor of the later high-efficiency refrigerant Freon。
莫瓦桑將自己研究氟的成果編成了《氟及其化合物》一書,作為后人研究氟及其化合物的參考資料。

結(jié)語:關(guān)于氟的更多可能
氟元素成功制備的百余年后,含氟化合物廣泛運用于人類生活中的方方面面,為生產(chǎn)力的發(fā)展與人類社會的進(jìn)步做出了重要貢獻(xiàn),傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)如玻璃生產(chǎn)、陶瓷制作、金屬冶煉等,新興行業(yè)如新能源電池、半導(dǎo)體等,都有氟的蹤影。
氟化學(xué)開拓者們將自身的智慧與執(zhí)著化為利器,在未知的氟領(lǐng)域艱辛摸索,開拓了通往真理的道路,而他們面對未知領(lǐng)域時一往無前的探索精神將如燈塔的光一般,Leading us towards deeper and broader directions,尋見關(guān)于氟的更多可能。


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1854年,法國化學(xué)家埃德蒙·弗雷米多次用電解法電解熔融的無水氟化鈣、氟化鉀和氟化銀,生成的氣體很快將鉑電極腐蝕,始終未能收集到氟。
1869年,英國化學(xué)家比爾·哥爾也決定嘗試用電解法分解氟化氫制備氟單質(zhì),但由于不了解氟的性質(zhì),實驗中產(chǎn)生的少量單質(zhì)氟與氫氣發(fā)生了劇烈的化合反應(yīng),引發(fā)了爆炸事故。

這時,很多科學(xué)家已經(jīng)意識到:氟是一種非?;顫姷脑兀獙⑦@種元素從化合物中分離出來十分困難。

攻克:夢寐以求的氟單質(zhì)

1872年,一個名叫亨利·莫瓦桑的年輕人成為了埃德蒙·弗雷米的學(xué)生,開始了自己的化學(xué)研究之路。
當(dāng)制備單質(zhì)氟的研究課題交到莫瓦桑手上時,他并未對這個難倒了眾多化學(xué)家的難題感到氣餒,反而下定決心要攻克這一難題。

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莫瓦桑依據(jù)文獻(xiàn)中的實驗記載,進(jìn)行了多次實驗,但都沒有成功,還因為嘗試用氟化砷來進(jìn)行電解而中毒,F(xiàn)orced to interrupt the experiment。

最終,莫瓦桑改進(jìn)了電解裝置,設(shè)計了鉑制U形管裝置,用螢石制成塞子,并用冷凍劑為實驗裝置降溫,降低反應(yīng)溫度,終于在通入電流后得到了無數(shù)科學(xué)家夢寐以求的氟。這一年是1886年,距離安培將其命名為氟已經(jīng)過去了七十六年。

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[稀有氣體月評]:國產(chǎn)氦氣價格上行 氪氙市場壓力仍存 (2025年4月)

1.市場簡析4月瓶裝氦氣市場價格下調(diào)。據(jù)統(tǒng)計,截至到 4月30日,批量瓶裝(40L,13.5± 0.5Mpa)高純氦氣月均價降環(huán)比-0.4%,同比-18.1%。4月瓶裝氦氣市場高價出貨承壓下,部分地區(qū)價格出現(xiàn)下調(diào)走勢。目前瓶裝氦氣批量成交重心下移,球氦出口需求有所恢復(fù),疊加國內(nèi)主力生產(chǎn)企業(yè)檢修支撐市場。西南地區(qū)表現(xiàn)相對平淡。據(jù)統(tǒng)計,4月管束高純氦氣市場價格整體下行,但內(nèi)蒙氦氣價格上漲。截至到4月30日,管束高純氦氣月均價環(huán)比-1.1%,同比-7.2%。進(jìn)口貨源充足下,進(jìn)口企業(yè)分銷出貨多有壓力,成交重心下移。4月部分主力國產(chǎn)氦氣工廠檢修下,支撐國產(chǎn)氦氣價格上行,國產(chǎn)高純氦氣招標(biāo)價逐步小漲。目前來看,國產(chǎn)氦氣企業(yè)維穩(wěn)心態(tài)較濃,進(jìn)口氦氣企業(yè)在成本線壓力下,亦維穩(wěn)為主。4月氙氣市場月均價格持穩(wěn)為主,月均價環(huán)比持平,同比-29.4%。目前氙氣下游需求支撐有限下,價格呈現(xiàn)陰跌狀態(tài)。4月氪氣市場價格持穩(wěn)。截至到4月30日,隆眾資訊氪氣主流出廠月均價環(huán)比持平,同比-36.7%。4月市場交投氛圍欠佳,主力企業(yè)出貨壓力仍存,成交重心下移。4月氖氣市場價格持穩(wěn)。截至4月30日,氖氣月均環(huán)比持平,同比-17.9%。4月市場終端采購偏少,企業(yè)低價持穩(wěn)出貨為主。2.后市展望2025年5月中國氦氣市場價格整體預(yù)計下調(diào)。據(jù)預(yù)計,5月中國管束氦氣批量中間商拿貨月均價將小幅降。供應(yīng)方面,5月卡塔爾檢修結(jié)束下,全球供應(yīng)逐步恢復(fù),進(jìn)口貨源充裕下,市場整體承壓。需求方面,下游半導(dǎo)體、低溫應(yīng)用等行業(yè)需求形成支撐。小編認(rèn)為,5月中國氦氣市場供應(yīng)偏緊狀態(tài)預(yù)期緩解,需求尚無明顯支撐下,整體價格預(yù)計小幅下滑。5月氙氣市場價格預(yù)計下調(diào)。據(jù)預(yù)測,5月中國氙氣市場企業(yè)出貨月均價調(diào)整。供需失衡局面短線難有改觀,高價貨源預(yù)計有下調(diào)空間。5月中國氪氣市場價格預(yù)計延續(xù)下調(diào)走勢。據(jù)預(yù)測,5月中國氪氣市場月均價下降。短期來看,主力企業(yè)出貨壓力下,價格仍有下調(diào)空間。5月氖氣市場價格預(yù)計持穩(wěn)。據(jù)預(yù)測,5月中國氖氣市場均價平穩(wěn)。短線來看,需求增長有限,市場價格在成本線支撐下,市場價格預(yù)期底部盤整為主。  來源:隆眾資訊

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2025-05-07

【嘉遠(yuǎn)化工】五一勞動節(jié)放假通知

尊敬的各位客戶:您們好!        感謝您一直以來對嘉遠(yuǎn)的信任。勞動假期將至,根據(jù)國家節(jié)假日放假規(guī)定,并結(jié)合實際情況,現(xiàn)將節(jié)假期事宜做如下安排: 2025年5月1日-5月5日放假,共5天,5月6日(星期二)上班。為確保不影響您的正常生產(chǎn)計劃,請您根據(jù)以上時間和自身需要,提前做好節(jié)日前后備貨,不便之處、敬請諒解。祝大家度過一個快樂、平安的節(jié)日假期常州市嘉遠(yuǎn)化工有限公司行政部2025年4月 30 日

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2025-04-30

六氟系列產(chǎn)品科普:多領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵化合物

引言六氟化合物因氟原子獨特的電負(fù)性和化學(xué)穩(wěn)定性,在工業(yè)、電子、醫(yī)藥等領(lǐng)域具有不可替代的作用。本文聚焦七種重要的六氟產(chǎn)品——六氟丙烯、六氟丁二烯、六氟環(huán)氧丙烷、六氟異丙醇、六氟化硫、六氟化鉬、六氟銻酸鈉,解析它們的特性、應(yīng)用及安全性。一、六氟丙烯(C?F?)1. 基本性質(zhì)·無色氣體,化學(xué)性質(zhì)活潑,是合成含氟高分子材料的重要單體?!つ透邷亍⒛透g、低表面能。2. 核心應(yīng)用·氟橡膠與氟塑料:用于汽車密封圈、航空燃油管等耐高溫部件?!ぶ评鋭禾娲茐某粞鯇拥膫鹘y(tǒng)氟利昂(如HFCs)。·含氟表面活性劑:用于消防泡沫、防水涂料。3. 注意事項·低毒性,但需避免吸入高濃度氣體。二、六氟丁二烯(C?F?)1. 基本性質(zhì)·無色氣體,化學(xué)結(jié)構(gòu)含共軛雙鍵,反應(yīng)活性高?!じ唠娮佑H和力,適合作為蝕刻氣體。2. 核心應(yīng)用·半導(dǎo)體制造:用于先進(jìn)制程(如7nm以下)的等離子體蝕刻,精準(zhǔn)控制電路圖形?!ず酆衔锖铣桑褐苽涓咝阅芊鷺渲?。3. 環(huán)保優(yōu)勢全球變暖潛能(GWP)低于傳統(tǒng)蝕刻氣體(如CF?),助力綠色芯片生產(chǎn)。三、六氟環(huán)氧丙烷(C?F?O)1. 基本性質(zhì)·無色液體,含環(huán)氧基團和六氟結(jié)構(gòu),兼具高反應(yīng)性與穩(wěn)定性。2. 核心應(yīng)用·全氟聚醚(PFPE)合成:用于航空航天潤滑劑、真空泵油等極端環(huán)境?!めt(yī)藥中間體:合成含氟藥物(如抗病毒、抗癌藥物)。3. 安全提示·對皮膚和眼睛有刺激性,需在通風(fēng)櫥中操作。四、六氟異丙醇(C?H?F?O)·無色液體,強極性溶劑,能與水和有機溶劑混溶?!ず鶊F賦予其獨特溶解性和低表面張力。2. 核心應(yīng)用·高分子材料溶劑:溶解尼龍、聚酰亞胺等難溶聚合物,用于紡絲或涂層?!ず舜殴舱瘢∟MR):作為氘代試劑的替代溶劑,提升譜圖分辨率?!めt(yī)藥合成:參與含氟手性化合物的制備。3. 注意事項·具有刺激性氣味,長期接觸需防護(hù)。五、六氟化硫(SF?)1. 基本性質(zhì)·無色無味氣體,絕緣性能極佳,化學(xué)惰性。2. 核心應(yīng)用·電力設(shè)備:高壓開關(guān)、氣體絕緣開關(guān)(GIS)的絕緣與滅弧介質(zhì)。·半導(dǎo)體:晶圓蝕刻與清洗。·醫(yī)療:眼科手術(shù)中的視網(wǎng)膜填充氣體。3. 環(huán)保挑戰(zhàn)·強效溫室氣體(GWP=23,500),需嚴(yán)格回收與替代技術(shù)(如C?氟酮)。六、六氟化鉬(MoF?)1. 基本性質(zhì)·無色晶體或氣體,強氧化性,易水解。2. 核心應(yīng)用·鉬沉積:化學(xué)氣相沉積(CVD)制備鉬薄膜,用于電子元件?!ず巳剂霞庸ぃ衡櫶峒冞^程中的氟化劑。3. 安全風(fēng)險·遇水釋放有毒HF氣體,需嚴(yán)格防潮。七、六氟銻酸鈉(NaSbF?)1. 基本性質(zhì)·白色晶體,強路易斯酸性,穩(wěn)定性高。2. 核心應(yīng)用·催化領(lǐng)域:作為超強酸(如“魔酸”HSbF?)的組成部分,用于烷烴異構(gòu)化反應(yīng)?!る娀瘜W(xué):鋰電池電解液添加劑,提升電極穩(wěn)定性。3. 注意事項·具腐蝕性,操作需穿戴耐酸防護(hù)裝備。安全與環(huán)??偨Y(jié)毒性管理:多數(shù)六氟化合物具刺激性或毒性,需密閉操作與個人防護(hù)。溫室氣體替代:推動SF?回收、開發(fā)低GWP蝕刻氣體(如C?F?)。廢棄物處理:含氟廢液需中和后處理,避免污染水源。結(jié)語從新能源電池到芯片制造,從航空航天到醫(yī)藥合成,六氟化合物憑借其“氟特性”成為現(xiàn)代工業(yè)的“隱形支柱”。未來,隨著綠色化學(xué)與低碳技術(shù)的發(fā)展,高效、低毒的六氟材料將引領(lǐng)更多創(chuàng)新突破。

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2025-04-28

科普新聞:硼-10酸的豐度與純度——核能領(lǐng)域的“雙生密碼”

在核反應(yīng)堆安全防護(hù)、癌癥治療等領(lǐng)域,一種名為“硼-10酸”的化合物正悄然扮演關(guān)鍵角色。然而,圍繞它的“豐度”與“純度”兩個指標(biāo),卻常令公眾困惑。這兩者究竟有何區(qū)別?為何科學(xué)家要像“雕琢鉆石”般嚴(yán)苛對待它們?本文將揭開這一科學(xué)謎題。一、同位素豐度:硼-10的“稀有度”競賽硼在自然界中并非“獨生子”,而是以兩種同位素形式共存:硼-10(1?B)和硼-11(11B),天然豐度分別為約19.1%和80.9%。兩者化學(xué)性質(zhì)幾乎相同,但核特性天差地別——硼-10對中子具有極強的“吞噬”能力,是核反應(yīng)堆控制棒、防輻射材料的核心成分。豐度(Isotopic Abundance)特指硼-10在總硼元素中的占比。例如,天然硼酸的硼-10豐度為19.1%,而核工業(yè)級硼-10酸需通過氣體離心法或化學(xué)交換法濃縮至96%以上。豐度每提升1%,其中子吸收效率可能呈指數(shù)級增長,堪稱“核能安全的第一道閘門”。二、化學(xué)純度:雜質(zhì)的“致命陷阱”如果說豐度是“質(zhì)量”的比拼,化學(xué)純度(Chemical Purity)則是“潔凈度”的較量。它衡量的是硼酸(H?BO?)中非硼物質(zhì)(如金屬離子、有機物、其他酸類)的含量。例如,試劑級硼酸純度可達(dá)99.999%,而工業(yè)級可能僅為99%。在硼中子俘獲治療(BNCT)中,純度不足的硼酸若含重金屬雜質(zhì),可能毒害患者細(xì)胞;在半導(dǎo)體制造中,鈉離子超標(biāo)會直接導(dǎo)致芯片性能劣化。因此,高純度需依賴重結(jié)晶、離子交換等精細(xì)工藝實現(xiàn)。三、豐度與純度:為何缺一不可?1核電站控制棒* 高豐度:確??焖傥罩凶樱乐规?zhǔn)椒磻?yīng)失控。* 高純度:避免雜質(zhì)(如氯離子)腐蝕金屬包殼,釀成泄漏事故。2癌癥靶向治療(BNCT)* 高豐度:提升硼-10捕獲中子的概率,精準(zhǔn)殺死癌細(xì)胞。* 高純度:杜絕有毒雜質(zhì),保護(hù)健康組織。3半導(dǎo)體摻雜工藝* 特定豐度:調(diào)節(jié)硼-10/11比例可改變硅晶電導(dǎo)特性。* 超高純度:單顆塵埃就能毀掉整片晶圓。四、突破瓶頸:中國技術(shù)的“雙重突圍”長期以來,高豐度硼-10酸被歐美壟斷,價格高達(dá)每克數(shù)百美元。近年來,我國通過激光同位素分離技術(shù),將豐度提升至99%以上,同時采用超臨界流體提純,將雜質(zhì)控制在ppb(十億分之一)級。2023年,中核集團宣布實現(xiàn)公斤級高豐度高純硼-10酸自主量產(chǎn),成本降低90%,為第四代核電站及BNCT設(shè)備國產(chǎn)化鋪平道路。結(jié)語:微觀世界的“精準(zhǔn)戰(zhàn)爭”從同位素豐度到化學(xué)純度,硼-10酸的“雙標(biāo)挑戰(zhàn)”折射出人類對物質(zhì)操控的極致追求。在原子與分子的尺度上,每0.1%的提升都可能改寫一個產(chǎn)業(yè)的命運。未來,隨著量子計算、核聚變等領(lǐng)域的崛起,這場“精準(zhǔn)戰(zhàn)爭”只會愈演愈烈。而在這場戰(zhàn)爭中,科學(xué)家的每一克努力,都在為人類文明點亮新的可能。

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2025-04-25