氣是一種雙原子單質(zhì)，由兩個氟原子組成。它是淡黃色、有刺激性氣味的氣體，難以液化。氟氣是最具反應性的物質(zhì)之一，與幾乎所有物質(zhì)發(fā)生反應，除了三種稀有氣體、某些有機分聚合物和某些特殊合金。氟氣可用于制造氣體沙林，也可作為火箭燃料中的氧化劑、鹵化氟的原料、冷凍劑、帶電粒子蝕刻等。然而，氟氣會攻擊人的粘膜、皮膚、牙齒和眼睛，具有很強的氧化性，所有反應都強烈的放熱。氟氣是由法國化學家亨利·莫瓦桑在1886年分離出來的。
發(fā)現(xiàn)
1768年，馬格拉夫研究螢石，發(fā)現(xiàn)它與石膏和重晶石不同，判斷它不是一種硫酸鹽，1771年化學家卡爾·舍勒用曲頸瓶加熱螢石和硫酸的混合物，發(fā)現(xiàn)玻璃瓶內(nèi)壁被腐蝕。
1810年，法國物理學家安德烈·安培根據(jù)氫氟酸的性質(zhì)的研究指出，其中可能含有一種與氯相似的元素．化學家戴維的研究，也得出同樣的結(jié)論。
1813年，英國的戴維用電解氟化物的方法制取氟氣，用金和鉑做容器，都被腐蝕了。后來改用螢石做容器，腐蝕問題雖解決了，但卻因?qū)嶒炛挟a(chǎn)生的氟氣與氫發(fā)生反應導致實驗失敗，而他則因患病而停止了實驗。
接著愛爾蘭的喬治·諾克斯和托馬斯·諾克斯兩兄弟先用干燥的氯處理干燥的氟化汞，然后把一片金箔放在玻璃接收瓶頂部，反應產(chǎn)生了氯氣而未得到氟氣。在實驗中，兩兄弟都嚴重中毒。
繼諾克斯兄弟之后，魯耶特對氟氣作了長期的研究，最后因中毒太深而獻出了生命，年僅32歲．法國的弗雷迷電解了碘化鈉的氟化鈣、氟化鉀和氟化銀，雖然陽極上產(chǎn)生了少量的氣體，但始終未能收集到。
英國化學家哥爾也用電解法分解氟化氫，但在實驗的時候發(fā)生爆炸，顯然產(chǎn)生的少量氟氣與氫發(fā)生了反應．他以碳、金、鈀、鉑做電極，在電解時碳被粉碎，金、鈀、鉑被腐蝕。
物理性質(zhì)
氟氣是淡黃色的氣體，有特殊難聞的臭味。在-188.1℃以下，凝成黃色的液體。在-219.62℃變成黃色結(jié)晶體。
相對分子質(zhì)量：37.9968
熔點（101.325kPa）：-219.62℃
沸點（101.325kPa）：-188.1℃
液體密度（-188.1℃，S.P.）：1507kg/m3
氣體密度（25℃，101.325kPa）：1.554kg/m3
相對密度（氣體，空氣=1，25℃，101.325kPa）：1.312
比容（21.1℃，101.325kPa）：0.6367m3/kg
臨界溫度：-128.8℃
臨界壓力：5215kPa
臨界密度：574 kg/m3
熔化熱（-219.67℃，0.252kPa）：13.44 KJ/kg
氣化熱（-188.2℃，101.325kPa）：175.51 KJ/Kg
比熱比（氣體，21.1℃，101.325kPa）：Cp/Cv=1.358
蒸氣壓（53.56K）：0.223kPa
（77.17K）：37.383kPa
（89.40K）：162.638kPa
粘度（氣體，0℃，101.325kPa）：0.02180mPa?s
（液體，-192.2℃）：0.275mPa?S
表面張力（-193.2℃）：14.81mN/m
導熱系數(shù)（氣體，0℃，101.325kPa）：0.024769W/(m·K)
（液體，-188.1℃）：0.159W/(m·K)
折射率（氣體，25℃，101.325kPa）：1.000187
（液體，-188.1℃）：1.2
電負性：4.0（泡林標度）3.98（新泡林標度）
化學性質(zhì)
氟氣是一種極具腐蝕性的雙原子氣體，劇毒。氟是電負度最強的元素，也是很強的氧化劑。在常溫下，它幾乎能和所有的元素化合，并產(chǎn)生大量的熱能，在所有的元素中，要算氟最活潑了。
除具有最高價態(tài)的金屬氟化物和少數(shù)純的全氟有機化合物外，幾乎所有有機物和無機化合物均可以與氟反應。
大多數(shù)金屬都會被氟腐蝕，堿金屬在氟氣中會燃燒，甚至連黃金在受熱后，也能在氟氣中燃燒。
2Au + 3F2= 2AuF3
許多非金屬，如硅、磷、硫等同樣也會在氟氣中燃燒。
Si+2F?==SiF?
2P+3F?==2PF?
S+3F?==SF?
如果把氟通入水中，它會把水中的氫奪走，放出氧氣。鉑在常溫下不會被氟腐蝕（高溫時仍被腐蝕）。
2F?+2H?O==4HF+O?
氫與氟的化合異常劇烈，反應生成氟化氫。
H?+F?==2HF
一般情況下，氧與氟不反應。盡管如此，還是存在兩種已知的氧氟化物，即二氟化氧（高于室溫時穩(wěn)定）和O2F2（極不穩(wěn)定）。由鹵族元素自身形成的化合物有ClF、ClF3、BrF3、IF5，IF7。如上所述，碳或大多數(shù)烴與過量氟的反應，將生成四氟化碳及少量四氟乙烯或六氟丙烷。
C+2F?==CF?
通常，氮對氟而言是惰性的，可用作氣相反應的稀釋氣。氟還可以從許多含鹵素的化合物中取代其它鹵素。大多數(shù)有機化合物與氟的反應將會發(fā)生爆炸。
氟氣還可以和稀有氣體在特定條件下反應，如Xe和F2混合氣暴露在陽光下可制得二氟化氙。
F?+Xe=陽光=XeF?
氟氣可以和一氧化氮可以直接化合為氟化亞硝酰[xiān]，和二氧化氮直接化合為氟化硝酰。
2nO+F?==2NOF
2NO?+F?==2NO?F
硫酸鈉和氟氣反應可以得到氟化亞硫酰。
Na?SO?+2F?=300℃=2NaF+SO?F?+O?
2F?+2NaOH=OF?+H?O+2NaF
制備
工業(yè)制法：電解氟化氫鉀與氟化氫的混合物，以壓實的石墨做陽極，鋼制電解槽槽身做陰極，以氟化氫鉀為電解質(zhì)，進行無水氫氟酸的電解，再經(jīng)凈化而得。生產(chǎn)中，溫度在260℃左右的為高溫法，在95℃左右的為中溫法。
電解總反應式：2KHF?=通電=2KF+H?↑+F?↑
常加入氟化鋰或氟化鋁來降低電解質(zhì)熔點及減輕碳電極的極化作用，不斷補充HF。
工藝流程圖為：
K?MnF?+SbF?==K?SbF?+MnF?
2MnF?==2MnF?+F?↑
用途
1、制造氟化物：利用氟氣和水的反應，氟氣可以用于制備氫氟酸（HF：2H?O+2F?==4HF+O?），氫氟酸在鋁和鈾的提純、蝕刻玻璃、半導體工業(yè)中除去硅表面的氧化物，多種含氟有機化合物的合成等方面都起著重要作用，氟氣還可用于制備氟化鈉，氟化鈉可作為木材防腐劑、農(nóng)業(yè)殺蟲劑、釀造業(yè)殺菌劑、醫(yī)藥防腐劑、焊接助焊劑、堿性鋅酸鹽鍍鋅添加劑等。
2、制造含氟塑膠：利用氟氣和塑膠的反應可以制備含氟塑膠，含氟塑膠具有耐高溫、耐油、耐高真空及耐酸堿、耐多種化學藥品的特點，已應用于現(xiàn)代航空、導彈、火箭、宇宙航行、艦艇、核能等尖端技術(shù)及汽車、造船、化學、石油、電訊、儀器、機械等工業(yè)領(lǐng)域。
4、原子能工業(yè)：通過氟從鈾礦中提取鈾235，因為鈾和氟的化合物很易揮發(fā)，用分餾法可以把它和其它雜質(zhì)分開，得到十分純凈的鈾235。鈾235是制造原子彈的原料。在鈾的所有化合物中，只有氟化物具有很好的揮發(fā)性能。
5、航空：由于氟氣氧化性很強，液化的氟氣可作為火箭燃料中的氧化劑。
6、其他方面：氟氣還用于金屬的焊接和切割，電鍍，玻璃加工，藥物，農(nóng)藥，殺鼠劑，冷凍劑，帶電粒子蝕刻等。
毒性
最高容許濃度：0.1ppm（0.2mg/m3）。
氟是劇毒性氣體，能刺激眼、皮膚、呼吸道粘膜。當氟濃度為5～10ppm時，對眼、鼻、咽喉等粘膜開始有刺激作用，作用時間長時也可引起肺水腫。與皮膚接觸可引起毛發(fā)的燃燒，接觸部位凝固性壞死、上皮組織碳化等。慢性接觸可引起骨硬化癥和韌帶鈣化。吸入氟的患者應立即轉(zhuǎn)移至無污染的安全地方安置休息，并保持溫暖舒適。眼睛或皮膚受刺激時迅速用水沖洗之后就醫(yī)診治。
安全防護
工作場所要通風保持空氣新鮮干燥。要用特種鋼瓶貯裝。鋼瓶存放時必須與其它物料隔離，特別是與能和氟反應的物料隔絕，要遠離易起火地點。
著火時消防人員須在防爆掩蔽處操作，切不可將水直接噴射漏氣處，否則會助長火勢。滅火可用二氧化碳、干粉、松軟土、廢氣可用水吸收。
儲存運輸
氟氣屬有毒壓縮氣體，宜儲存于陰涼、通風倉內(nèi)，并應遠離火種、熱源。實行“雙人收發(fā)、雙人保管”制度。遠離火種、熱源。庫溫不超過30℃。應與易（可）燃物、活性金屬粉末、食用化學品分開存放，切忌混儲。儲區(qū)應備有泄漏應急處理設(shè)備。
鐵路運輸時須報鐵路局進行試運，試運期為兩年。試運結(jié)束后，寫出試運報告，報鐵道部正式公布運輸條件。鐵路運輸時應嚴格按照鐵道部《危險貨物運輸規(guī)則》中的危險貨物配裝表進行配裝。采用鋼瓶運輸時必須戴好鋼瓶上的安全帽。鋼瓶一般平放，并應將瓶口朝同一方向，不可交叉；高度不得超過車輛的防護欄板，并用三角木墊卡牢，防止?jié)L動。嚴禁與易燃物或可燃物、活性金屬粉末、食用化學品等混裝混運。夏季應早晚運輸，防止日光曝曬。公路運輸時要按規(guī)定路線行駛，禁止在居民區(qū)和人口稠密區(qū)停留。鐵路運輸時要禁止溜放。
參考資料 >