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死亡元素:氟的传奇历史!
时间:2023-12-19 查看:1032

氟(Fluorine)是一种非金属化学元素,化学符号为F,原子序数为9。氟是卤族元素之一,属周期系ⅦA族,在元素周期表中位于第二周期。氟元素的单质是F2,它是一种淡黄色有剧毒的气体。氟气的腐蚀性很强,化学性质极为活泼,是氧化性最强的物质之一,甚至可以和部分惰性气体在一定条件下反应。

氟是人体骨骼和牙齿中不可缺少的元素,适量的氟可以增加骨骼的硬度、抑制口腔细菌的生长。氟也是国民经济发展的重要元素,在汽车、电子信息、建筑材料、石油化工、金属、玻璃、农业等领域都发挥着重要作用。

然而,在化学元素发现史上,氟元素的发现可谓是参加人数最多、持续时间最长、危险性最大的研究课题。

“制氟之战”拉开序幕

关于氟元素的记载,最早可以追溯到1529年,德国矿物学家阿格里克拉曾在手记中记录,矿工在钢铁冶炼炉中加入一种矿石,这种矿石可以提高炉温,除去硫、磷等杂志,并且还能和炉渣形成共熔物,使得矿渣和金属铁更易分离。这种矿石便是后来为人熟知的萤石。

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到了1670时,德国一个名为施瓦哈德的玻璃工在偶然之下把萤石和硫酸混在一起,产生的气体使他的眼镜蒙上了一层薄雾,让他意识到这种气体能够腐蚀玻璃。于是他开始利用这一方法对玻璃进行雕刻,制成拥有各式花样的玻璃艺术品,Becoming a glass sculptor highly appreciated by the imperial court and family,赚到不少钱,但对这一技术的原理,他始终一无所知。

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1780年,瑞典化学家卡尔·威尔海姆·舍勒对这一现象十分着迷,他猜测萤石与硫酸接触产生的这种气体,很有可能含有某种未知的活泼元素,为了验证自己的猜想,他进行了多次实验,但他因中毒早早离开人世,未得答案。

后来,很多化学家们都积极投入到对这一气体的研究当中,他们发现萤石与硫酸混合后得到的混合物,性质与盐酸十分相似,但比盐酸稳定,而且对于玻璃和一些硅酸盐矿物的腐蚀性非常强。
1810年时,英国化学家戴维通过实验得出结论:氯气是一种元素而非化合物,并指出酸中也许不一定含有氧元素。

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这一发现给法国化学家安培带来了很大启发,他根据研究指出,这种萤石与硫酸产生的混合物中可能含有一种和氯相似的元素,他将这种元素命名为fluorine(氟)。得知这一结论的戴维,开始使用他最擅长的电解法尝试分离出氟单质。

至此,化学家们的“制氟之战”拉开序幕。

与氟的激烈交锋

戴维对电解装置进行了多次改进,反复试验,最终都以失败告终,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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同一时期,法国化学家盖·吕萨克和泰纳合作开展了电解法制氟的实验,同样因中毒而终止了实验。
1834年,戴维的学生法拉第也曾对电解法制氟进行尝试,但实验均未成功。

1836年,爱尔兰科学院的乔治·诺克斯和托马斯·诺克斯两兄弟试图用氯与氟化汞反应制取氟单质,但在实验过程中中毒倒下,被紧急送往医院救治。
比利时化学家保林·鲁耶特和法国化学家杰罗姆·尼克雷也先后开展了进一步的研究,最终因此中毒,为科学献身。
1906年,莫瓦桑因为在氟单质制备和氟化合物合成上的outstanding成就获得诺贝尔化学奖,成为了因对化学元素的发现做出贡献而获得诺贝尔化学奖的第二人。
成功制备出氟单质以后,莫瓦桑开始进行氟化物的研究,成为了first place制备出许多新氟化物的化学家,他制备了气态的氟代甲烷、氟代乙烷、异丁基氟,通过碳与氟的反应合成了许多氟碳化合物,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。
莫瓦桑将自己研究氟的成果编成了《氟及其化合物》一书,作为后人研究氟及其化合物的参考资料。

结语:关于氟的更多可能
氟元素成功制备的百余年后,含氟化合物广泛运用于人类生活中的方方面面,为生产力的发展与人类社会的进步做出了重要贡献,传统产业如玻璃生产、陶瓷制作、金属冶炼等,新兴行业如新能源电池、半导体等,都有氟的踪影。
氟化学开拓者们将自身的智慧与执着化为利器,在未知的氟领域艰辛摸索,开拓了通往真理的道路,而他们面对未知领域时一往无前的探索精神将如灯塔的光一般,Leading us towards deeper and broader directions,寻见关于氟的更多可能。


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1854年,法国化学家埃德蒙·弗雷米多次用电解法电解熔融的无水氟化钙、氟化钾和氟化银,生成的气体很快将铂电极腐蚀,始终未能收集到氟。
1869年,英国化学家比尔·哥尔也决定尝试用电解法分解氟化氢制备氟单质,但由于不了解氟的性质,实验中产生的少量单质氟与氢气发生了剧烈的化合反应,引发了爆炸事故。

这时,很多科学家已经意识到:氟是一种非常活泼的元素,要将这种元素从化合物中分离出来十分困难。

攻克:梦寐以求的氟单质

1872年,一个名叫亨利·莫瓦桑的年轻人成为了埃德蒙·弗雷米的学生,开始了自己的化学研究之路。
当制备单质氟的研究课题交到莫瓦桑手上时,他并未对这个难倒了众多化学家的难题感到气馁,反而下定决心要攻克这一难题。

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莫瓦桑依据文献中的实验记载,进行了多次实验,但都没有成功,还因为尝试用氟化砷来进行电解而中毒,Forced to interrupt the experiment。

最终,莫瓦桑改进了电解装置,设计了铂制U形管装置,用萤石制成塞子,并用冷冻剂为实验装置降温,降低反应温度,终于在通入电流后得到了无数科学家梦寐以求的氟。这一年是1886年,距离安培将其命名为氟已经过去了七十六年。

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【嘉远化工】五一劳动节放假通知

尊敬的各位客户:您们好!        感谢您一直以来对嘉远的信任。劳动假期将至,根据国家节假日放假规定,并结合实际情况,现将节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。为确保不影响您的正常生产计划,请您根据以上时间和自身需要,提前做好节日前后备货,不便之处、敬请谅解。祝大家度过一个快乐、平安的节日假期常州市嘉远化工有限公司行政部2025年4月 30 日

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2025-04-30

六氟系列产品科普:多领域应用的关键化合物

引言六氟化合物因氟原子独特的电负性和化学稳定性,在工业、电子、医药等领域具有不可替代的作用。本文聚焦七种重要的六氟产品——六氟丙烯、六氟丁二烯、六氟环氧丙烷、六氟异丙醇、六氟化硫、六氟化钼、六氟锑酸钠,解析它们的特性、应用及安全性。一、六氟丙烯(C₃F₆)1. 基本性质·无色气体,化学性质活泼,是合成含氟高分子材料的重要单体。·耐高温、耐腐蚀、低表面能。2. 核心应用·氟橡胶与氟塑料:用于汽车密封圈、航空燃油管等耐高温部件。·制冷剂:替代破坏臭氧层的传统氟利昂(如HFCs)。·含氟表面活性剂:用于消防泡沫、防水涂料。3. 注意事项·低毒性,但需避免吸入高浓度气体。二、六氟丁二烯(C₄F₆)1. 基本性质·无色气体,化学结构含共轭双键,反应活性高。·高电子亲和力,适合作为蚀刻气体。2. 核心应用·半导体制造:用于先进制程(如7nm以下)的等离子体蚀刻,精准控制电路图形。·含氟聚合物合成:制备高性能氟树脂。3. 环保优势全球变暖潜能(GWP)低于传统蚀刻气体(如CF₄),助力绿色芯片生产。三、六氟环氧丙烷(C₃F₆O)1. 基本性质·无色液体,含环氧基团和六氟结构,兼具高反应性与稳定性。2. 核心应用·全氟聚醚(PFPE)合成:用于航空航天润滑剂、真空泵油等极端环境。·医药中间体:合成含氟药物(如抗病毒、抗癌药物)。3. 安全提示·对皮肤和眼睛有刺激性,需在通风橱中操作。四、六氟异丙醇(C₃H₂F₆O)·无色液体,强极性溶剂,能与水和有机溶剂混溶。·含氟基团赋予其独特溶解性和低表面张力。2. 核心应用·高分子材料溶剂:溶解尼龙、聚酰亚胺等难溶聚合物,用于纺丝或涂层。·核磁共振(NMR):作为氘代试剂的替代溶剂,提升谱图分辨率。·医药合成:参与含氟手性化合物的制备。3. 注意事项·具有刺激性气味,长期接触需防护。五、六氟化硫(SF₆)1. 基本性质·无色无味气体,绝缘性能极佳,化学惰性。2. 核心应用·电力设备:高压开关、气体绝缘开关(GIS)的绝缘与灭弧介质。·半导体:晶圆蚀刻与清洗。·医疗:眼科手术中的视网膜填充气体。3. 环保挑战·强效温室气体(GWP=23,500),需严格回收与替代技术(如C₅氟酮)。六、六氟化钼(MoF₆)1. 基本性质·无色晶体或气体,强氧化性,易水解。2. 核心应用·钼沉积:化学气相沉积(CVD)制备钼薄膜,用于电子元件。·核燃料加工:铀提纯过程中的氟化剂。3. 安全风险·遇水释放有毒HF气体,需严格防潮。七、六氟锑酸钠(NaSbF₆)1. 基本性质·白色晶体,强路易斯酸性,稳定性高。2. 核心应用·催化领域:作为超强酸(如“魔酸”HSbF₆)的组成部分,用于烷烃异构化反应。·电化学:锂电池电解液添加剂,提升电极稳定性。3. 注意事项·具腐蚀性,操作需穿戴耐酸防护装备。安全与环保总结毒性管理:多数六氟化合物具刺激性或毒性,需密闭操作与个人防护。温室气体替代:推动SF₆回收、开发低GWP蚀刻气体(如C₄F₆)。废弃物处理:含氟废液需中和后处理,避免污染水源。结语从新能源电池到芯片制造,从航空航天到医药合成,六氟化合物凭借其“氟特性”成为现代工业的“隐形支柱”。未来,随着绿色化学与低碳技术的发展,高效、低毒的六氟材料将引领更多创新突破。

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2025-04-28

科普新闻:硼-10酸的丰度与纯度——核能领域的“双生密码”

在核反应堆安全防护、癌症治疗等领域,一种名为“硼-10酸”的化合物正悄然扮演关键角色。然而,围绕它的“丰度”与“纯度”两个指标,却常令公众困惑。这两者究竟有何区别?为何科学家要像“雕琢钻石”般严苛对待它们?本文将揭开这一科学谜题。一、同位素丰度:硼-10的“稀有度”竞赛硼在自然界中并非“独生子”,而是以两种同位素形式共存:硼-10(¹⁰B)和硼-11(¹¹B),天然丰度分别为约19.1%和80.9%。两者化学性质几乎相同,但核特性天差地别——硼-10对中子具有极强的“吞噬”能力,是核反应堆控制棒、防辐射材料的核心成分。丰度(Isotopic Abundance)特指硼-10在总硼元素中的占比。例如,天然硼酸的硼-10丰度为19.1%,而核工业级硼-10酸需通过气体离心法或化学交换法浓缩至96%以上。丰度每提升1%,其中子吸收效率可能呈指数级增长,堪称“核能安全的第一道闸门”。二、化学纯度:杂质的“致命陷阱”如果说丰度是“质量”的比拼,化学纯度(Chemical Purity)则是“洁净度”的较量。它衡量的是硼酸(H₃BO₃)中非硼物质(如金属离子、有机物、其他酸类)的含量。例如,试剂级硼酸纯度可达99.999%,而工业级可能仅为99%。在硼中子俘获治疗(BNCT)中,纯度不足的硼酸若含重金属杂质,可能毒害患者细胞;在半导体制造中,钠离子超标会直接导致芯片性能劣化。因此,高纯度需依赖重结晶、离子交换等精细工艺实现。三、丰度与纯度:为何缺一不可?1核电站控制棒* 高丰度:确保快速吸收中子,防止链式反应失控。* 高纯度:避免杂质(如氯离子)腐蚀金属包壳,酿成泄漏事故。2癌症靶向治疗(BNCT)* 高丰度:提升硼-10捕获中子的概率,精准杀死癌细胞。* 高纯度:杜绝有毒杂质,保护健康组织。3半导体掺杂工艺* 特定丰度:调节硼-10/11比例可改变硅晶电导特性。* 超高纯度:单颗尘埃就能毁掉整片晶圆。四、突破瓶颈:中国技术的“双重突围”长期以来,高丰度硼-10酸被欧美垄断,价格高达每克数百美元。近年来,我国通过激光同位素分离技术,将丰度提升至99%以上,同时采用超临界流体提纯,将杂质控制在ppb(十亿分之一)级。2023年,中核集团宣布实现公斤级高丰度高纯硼-10酸自主量产,成本降低90%,为第四代核电站及BNCT设备国产化铺平道路。结语:微观世界的“精准战争”从同位素丰度到化学纯度,硼-10酸的“双标挑战”折射出人类对物质操控的极致追求。在原子与分子的尺度上,每0.1%的提升都可能改写一个产业的命运。未来,随着量子计算、核聚变等领域的崛起,这场“精准战争”只会愈演愈烈。而在这场战争中,科学家的每一克努力,都在为人类文明点亮新的可能。

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2025-04-25

国际产教联盟高端商务研学日本站圆 满落幕,探索中日产业协同新机遇

  2025年4月12日至16日,由国际产教联盟主办的【高端商务研学】-日本站活动在日本东京、京都、大阪三地成功举办。此次5天4夜的行程汇聚了中日投资促进中心权威专家、企业高管及行业领 袖,通过政企对话、前沿技术参访、闭门研讨及世博会前瞻考察,深度挖掘中日产业协同潜力,为参与者带来了一场高规格的商务与思想盛宴。行程亮点:政企链接与行业洞察首站东京,研学团在国会官员的接待下,参与了“政企深度链接”高层对话,探讨中日经贸合作新方向。随后的国际总裁班上,日本顶 尖商学院专家围绕“科技创新赋能企业高质量发展”展开分享,结合日本老龄化社会的成熟经验,为中国银发经济与康养产业提供了可借鉴的范本。下午的商务研学分设两大主题:康养与银发经济:参访湘南机器人康复中心株式会社,体验全球领 先的“HAL”康复设备,探索智能技术如何赋能养老护理; 中企并购路径:走进日本Top1律所VERY BEST,获取日本并购高频行业趋势、中企收购案例及2025年最新标的私密尽调资料。 京都:经营哲学与循环经济实践在京都,研学团深入京瓷集团,系统学习稻盛和夫创立的“京瓷哲学”与“阿米巴经营”理念,领悟伦 理导向与经营效率结合的创新管理模式。下午转战松 下电器白色家电回收工场,副社长亲自揭秘其99%高纯度塑料分选技术,展现ESG理念下循环经济的规模化实践。大阪:银发经济与世博前瞻行程收官于大阪,参访大阪福祉销售中心,全 面了解日本养老产业的设备、系统及服务解决方案。作为压 轴亮点,研学团获2025大阪世博会组委会官方接待,提前洞察这一全球盛会的筹备进展与商机。世博会预计吸引150个国家及地区参与,接待访客超2800万人次,为中日企业合作开辟全新窗口。高端资源赋能,开拓无限商机本次活动全程由中日投资促进中心专家带队,涵盖星 级酒店住宿、新干线交通及高规格商务宴请,确保参与者高 效对接顶 级资源。通过政企对话、闭门会议及一线企业参访,不仅深化了对日本产业链与创新模式的理解,更为中日企业在康养、科技、并购等领域的合作搭建了桥梁。国际产教联盟表示,未来将持续打造高端商务研学平台,推动全球产教资源互通,助力企业抢占前沿赛道,共赢未来。此次日本商务研学以思维碰撞激荡创新动能,以深度对话串联产业前沿,不仅为参与者开启了全球化战略视野的新篇章,更以东方匠心精神与数字时代的共振之力,持续赋能亚太地区商业生态的迭代升级。未来,这场智慧交融的跨界对话将持续构建中日协作网络,为全球经济复苏注入更多东方哲思与创新势能。

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2025-04-22