如何躲避金属探测器

如题所述

在化学元素史上,参加人数最多、危险最大、工作最难的研究课题,莫过于氟元素的发现。自1768年德国化学家马格拉夫(Marggraf,A.S.1709-1782)发现氢氟酸(HF的水溶液)以后,到1886年法国化学家莫瓦桑(Moissan,H.1852-1907)制得单质的氟,历时118年之久。在这当中不少化学家损害了健康,甚至献出了生命,可以说是一段极其悲壮的化学元素史。

  1768年马格拉夫研究萤石(主要成分CaF2),发现它与石膏和重晶石不同,判断它不是一种硫酸盐。1771年化学家舍勒用曲颈甑加热萤石和硫酸的混合物(反应生成氢氟酸),发现玻璃瓶内壁腐蚀。1810年法国物理学、化学家安培,根据氢氟酸的性质的研究指出,其中可能含有一种与氯相似的元素。化学家戴维的研究,也得出同样的看法。1813年戴维用电解氟化物的方法制取单质氟,用金和铂做容器,都被腐蚀了。后来改用萤石做容器,腐蚀问题虽解决了,但也得不到氟,而他则因患病而停止了实验。接着乔治·诺克斯(Knox,G.)和托马斯·诺克斯(Knox,R.T.)两弟兄先用干燥的氯气处理干燥的氟化汞,然后把一片金箔放在玻璃接受瓶顶部。实验证明金变成了氟化金,可见反应产生了氟而未得到氟。在实验中,弟兄二人都严重中毒。继诺克斯弟兄之后,鲁耶特(Louyet,P.)对氟作了长期的研究,最后因中毒太深而献出了生命。法国化学家尼克雷(Nickles,J.)也遭到了同样的命运。法国的弗雷米(Fremy,E.1814-1894)是一位研究氟的化学家,曾电解无水的氟化钙、氟化钾和氟化银,虽然阴极能析出金属,阳级上也产生了少量的气体,但始终未能收集到。

  同时英国化学家哥尔(Gore,D.G.1826-1908)也用电解法分解氟化氢,但在实验的时候发生爆炸,显然产生的少量氟与氢发生了反应。他以碳、金、钯、铂作电极,在电解时碳被粉碎,金、钯、铂被腐蚀。这么多化学家的努力,虽然都没有制得单质氟,但他们的经验和教训都是极为宝贵的,为后来制取氟创造了有利条件。

  莫瓦桑出生于巴黎的一个铁路职员家庭。因家境贫穷,中学未毕业就当了药剂师的助手。他怀着强烈的求知欲,常去旁听一些著名科学家的讲演。1872年他在法国自然博物馆馆长和工艺学院教授弗雷米的实验室学习化学,1874年到巴黎药学院的实验室工作,1877年获得理学士学位。1879年通过药剂师考试,任高等药学院实验室主任。1886年成为药物学院的毒物学教授。1891年当选为法国科学院院士。1907年2月20日在巴黎逝世。他在化学上的创造发明很多,现在主要介绍他在氟方面的研究。

  1872年莫瓦桑当上弗雷米教授的学生,开始在真正的化学实验室工作了。

  弗雷米教授是当时研究氟化物的化学家,莫瓦桑在他的门下不仅学到了化学物质一般的变化规律,而且还学到了有关氟的化学知识和研究过程。他知道早在60年代安培和戴维就已证明,盐酸和氢氟酸是两种不同的化合物。后一种化合物中含有氟,由于这种元素反应能力特别强,甚至和玻璃也能发生反应,以致人们无法分离出游离的氟。弗雷米反复做了多种实验,都没有找到一种与氟不起作用的东西。虽然知道制单质氟这个课题难着了许多化学家,可是莫瓦桑对氟的研究还是非常感兴趣,不但没有被困难所吓倒,反而下定决心要攻克这个难关。由于工作的变化,这项研究没有及时进行,所以在10年以后,才集中精力开展研究。

  莫瓦桑先花了好几个星期的时间查阅科学文献,研究了几乎全部有关氟及其化合物的著作。他认为已知的方法都不能把氟单独分离出来只有戴维设想的方法还没有试验过。戴维认为:磷和氢的亲合力极强,如果能制氟化磷,再使氟化磷和氧作用,则可能生成氧化磷和氟,由于当时还没有方法制得氟化磷,因而设想的实验没有实现。于是莫瓦桑用氟化铅与磷化铜反应,得到了气体的三氟化磷,然后把三氟化磷和氧的混合物通过电火花,虽然也发出了爆炸的反应,但并没有获得单质的氟,而是氟氧化磷。

  莫瓦桑又进行了一连串的实验,都没有达到目的。经过长时间的探索,他终于得出了这样的结论:他的实验都是在高温下进行的,这正是实验失败症结所在。因为氟是非常活泼的,随着温度的升高,它的活泼性也就大大地增加了。即使在反应过程中它能够以游离的状态分离出来,它也会立刻和任何一种物质相化合。显然,反应应该在室温下进行,当然,能在冷却的条件下进行那就更好一些。看来电解是唯一可行的方法了。他想如果用某种液体的氟化物,例如用氟化砷来进行电解,那么怎样呢?这种想法显然是大有希望的。莫瓦桑开始制备剧毒的氟化砷了,随即遇到了新的困难,原来氟化砷是不导电的。在这种情况下,他只好往氟化砷里加入少量的氟化钾。这种混合物的导电性能好,可是在反应开始几分钟后,阴极表面覆盖了一层电解析出的砷,于是电流中断了。莫瓦桑疲倦极了,十分艰难地支撑着。他关掉了联通电解装置的电源,随即倒在沙发椅上,心脏病剧烈发作,呼吸感到困难,面色发黄,眼睛周围出现了黑圈。莫瓦桑想到,这是砷在起作用,恐怕只好放弃这个方案了。出现这样的现象不是一次,曾因中毒而中断了四次实验。莫瓦桑的爱妻莱昂妮看到他漫无节制地给自己增加工作,而且又经常冒着中毒危险,对他的健康状况极为担心。

  可是莫瓦桑仍然继续进行实验,设计在低温下电解氟化氢。由于干燥的氟化氢不导电,于是往里面加入少量的氟化钾。他把这个混合物放在一支U形的铂管中,然后通电流。在阴极上很快就出现了氢气泡,但阳极上却没有分解出气体。电解持续近一小时,分解出来的都是氢气,连一点氟的影子也没有。莫瓦桑一边拆卸仪器,一边苦恼地思索着,也许氟根本就不能以游离状态存在。当他拨掉U形管阳极一端的塞子时,惊奇地发现塞子上覆盖着一层白色粉末状的物质。可不是么,原来塞子被腐蚀了!氟到底还是分解出来了,不过和玻璃发生了反应。这一发现使莫瓦桑受到了极大的鼓舞。他想,如果把装置上的玻璃零件都换成不能与氟发生反应的材料,那就可以制得单体的氟了。荧石不与氟起作用,用它来试试吧,于是把荧石制成试验用的器皿。莫瓦桑把盛有液体氢和氟化钾的混合物的U形铂管浸入制冷剂中,以铂铱合金作电极,用荧石制的螺旋帽盖紧管口,管外用氯化甲烷作冷冻剂,使温度控制在-23℃,进行电解。终于在1886年第一次制得单质氟。莫瓦桑的成就经过著名化学家的审查,认为是无可争论的。为了表彰他在制氟方面所作的突出贡献,法国科学院发给他一万法郎的拉·卡泽奖金。20年以后,又因他研究氟的制备和氟的化合物上的显著成就,而获得了1906年的诺贝尔化学奖。成就,而获得了1906年的诺贝尔化学奖。 氟元素的发现

发现人:诺克斯兄弟/爱尔兰化学家

发明物特性:具毒性及腐蚀性

价值:为科学界带来很大的要进与突破

发现的背景叙述:

爱尔兰化学家诺克斯兄弟实验氟相关研究而中毒,在意大利拿破里一所教会经营的疗养院静养,I84I年,比利时青年陆易业(Louye)来访诺克斯,修女虽严加拒绝,但路易业却是坚持不见不敬,修女熬不过,就让他们会面。诺克斯一脸皱纹,脸颊削瘦乾扁又发黑,不像40岁出头的人,不免愣至忘了打招呼。诺克斯说,他几乎是与世隔绝的人,为何来访;有何目的吗?路易业告以想追随诺克斯的研究,来发现氟这个元素,恳请协助。

诺克斯问路易业,是否知道他的研究发生的可怕事情?路易业答当然知道,曾试过诺克斯有关单离氟的研究,也知道因研究而中毒以致不得不斯氟的研究。诺克斯劝路易业实验宾在太危险,千万不要轻举妄动。因为,他们两兄弟都很小心,随时都戴口罩,尽量防止吸入实验时产生的气体,但仍无法幸免於难。

路易业听後并不畏缩,每天热诫访简,诺克斯乃将实验经验和心得,逐一传授,告诉他唯有使用萤石制作的容器,才能免於被溶并捕捉到氟气体。展示自制的萤石实验装置,路易业看到如此精密装置,仍无法免於受害,乃好奇地问失败之因何在?诺克斯告以问题在於容器接合处,因为氟腐蚀性太强,常在接合处发生洩漏而梗实验者中毒。路易业听後有感於除非以萤石制得比诺克斯更进步的装置,否则是不可能成功的。想想自己只不过是一位大学讲师,那有经费来制作昂贵的装置呢?不由得叹息沉思,诺克斯勉励他有意愿要研究,那麼这一套装置就送给你吧。

诺克斯恢复健康回到爱尔阐,就将装置送到路易业手中,路易业仔细检修接合处,并重覆诺克斯发表的研究实验,将氟侣汞加热到摄氏3000度,把乾燥的氯气通入,结果黄色的氟化汞变成白色,但并无气体发生。

之後,路易业尝试无水氟化钙及其他多种氟化物,但都一无所获,几年下来毫无成果。眼看同僚们大都升上教授,自己却还是停留在讲师,而且开始有气喘,脸色不佳现象。系主人也很同情他,忠告他是否应该放弃这个研究,就在犹豫不决的1847年,研究室来了法国伊可雷药科大学年青化学教授富雷米(Flemy)作一个礼拜贷验。耍离开研究室,回法国时不经意的对路易业说如果使用氮化钙为原料。可以试试电解法。路易业回答那是不可能的,因为在水溶液中电解,即使产生氟素气体,也捕捉不到的。何况电解需要摄氏1350℃度的高温呢!

富雷米回法国後,研究室又来南西大学的尼克雷教授,他想如将氟化氮氧化,应该可以得到氟,可是尝试几种氧化剂,一直都没有如期地得到氟气体。之後,路易业由於研究成果不佳,研究室也没有助手,路易业不得不自己亲自实验,1850年的某一天,照例从事已经非常熟练的实验,就是萤石加硫酸,加热,蒸镏,产生氟化氢。这一次的贺验,路易业竟没有发现实验容器没有固定好,等到感觉胸口不适,才发现洩漏发生,就在赶紧要逃出实验室时,不小心碰到实验装置,让倒下的沸腾硫酸泼到下半身,外洩的氮化氢加上硫酸的伤害,竟然使路易业成了不归人。

1847年富雷米回法国後,尝试无水氟化钙的电解反应。确认了阴极有钙附著,但阳极却没有捕捉到氟气体,是因氟和其他成分反应生成化合物之故。尝试多种氟化合物电解的结果,都是没有适当容器。终於富雷米不得不尝试,路易业常用的氟化氢,结果如同预期的,电解湿的氟化氢,生成的氟立即与水反应作成臭氧。如使用乾的氟化氢,则又不导电,且应该析出氟素的阳极也立即分解。找了许多阳极材料,都不如意。还好富雷米有著做不完的研究题目。所以,就在不知不觉中,放弃了单离氟素的研究。

这时出现了法国化学家莫珂汤(Ferdinand Frederic Henri Moissan)。 1852年出生巴黎,12岁时全家迁居郊外乡下,18岁才回巴黎。一直都未受过正规化学教育,完全是由父亲指导。 21岁到药局工作,并自修得到许多知识。之後,进入自然历史博物馆跟随富雷米所长学习化学。1880年取得伊可雷药科大学学位,成为讲师。可是莫阿汤只能授课,并没有经费从事研究。很幸运地,莫阿汤岳父相当富有,也很欣赏莫阿汤的才能。所以,私下支助莫阿汤研究经费。使他能够无後顾之忧,尽心尽力地投入研究。

当时正是有机化学全盛时期,莫阿汤却选择无机化学。1884年开始对氟发生兴趣并加以研究,首先以三氟化磷或三氟化棚电解,当然没有成果。不久发现酸性氟化钾的氟化氮和氟化钾混合溶液,虽然氟化氢钾的熔点是 65。8℃,但在 50℃的温度下竟然是液态,又发现此混合液体会导电。他知道白金是最不容易受到氟侵蚀的物质。认为使用白金制作的装置来贸验,在此装置中产生氟,应该就可以捕捉到氟,而成功地单离氟。实际上,莫阿汤使用自制的贸验装置,阴极和阳极都是白金和的合金所制成的。

I886年莫阿汤在自己设计的U-形白金制管状装置中,放入无水的氟化氢,当然阴阳极也是白金制的,再将酸性氟化氢钾溶入装置中,形成一种低共熔混合物氟化氢钾溶液,以甲基氯将之冷冻到-50℃,再通电流则开始电解,在阴极产生氢气,在阳极产生淡黄色的气体,这个气体就是化学家们期待已久的氟元素。於是在6月26日以上述方法,成功地以电解法单离了氟元素。
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第1个回答  2013-12-31
不带金属!!!!
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