
小原子的大用途——氟
由氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At)組成了鹵姓(鹵族元素)小家族,鹵素家族中,氟排行在最前,是鹵素中體積最小的原子,氟單質(zhì)(零價態(tài))是淡黃綠色的氣體,它與其他元素聯(lián)姻,又組成了大大小小成百上千個小家庭,每個家庭都有自己的愛好、個性和脾氣。

鹵族元素
氟(F)與硫(S)聯(lián)姻組成四氟化硫(SF4),它是無色刺激性氣體,屬于劇毒類,但它又活潑好動,是非常好的氟化劑,在各種含氟材料的合成中具有無法替代的地位。
氟(F)與硫(S)聯(lián)姻還能組成六氟化硫(SF6),它非常溫順,純的六氟化硫是一種無色、無味、無臭、無毒、不燃、無腐蝕性的人造惰性氣體,它具有良好的電氣絕緣性能及優(yōu)異的滅弧性能,是一種優(yōu)于空氣和油之間的新一代超高壓絕緣介質(zhì)材料,用于斷路器、高壓變壓器、氣封閉組合電容器、高壓傳輸線、互感器等。電子級高純六氟化硫是一種理想的電子蝕刻劑,被大量應(yīng)用于微電子技術(shù)領(lǐng)域。此外,他被作為冷凍工業(yè)的致冷劑,采礦工業(yè)的反吸附劑,還被廣泛應(yīng)用于金屬冶煉,航空航天、醫(yī)療(X光機(jī)、激光機(jī))、氣象(示蹤分析)、化工(高級汽車輪胎、新型滅火器)等。隨著科技的突飛猛進(jìn),六氟化硫涉及的領(lǐng)域不斷擴(kuò)展,被越來越多的基礎(chǔ)領(lǐng)域和科技領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。幾乎是孿生兄弟的四氟化硫和六氟化硫性格差異就這么大。
“無氟冰箱”真的不含氟嗎?“氟”真的是破壞大氣臭氧層的罪魁禍?zhǔn)讍??其實“無氟”的提法并不科學(xué),冰箱制冷劑大多還是含氟的。臭氧層的破壞是由于被廣泛使用的冰箱制冷劑(氟利昂)中含有的氯原子造成的。在自然界中,消耗臭氧的物質(zhì),必須具備兩個特征:含氯、溴或另一種相似性質(zhì)的原子的物質(zhì),參與由臭氧變成氧的化學(xué)反應(yīng);在低層大氣中必須十分穩(wěn)定(也就是具有足夠長的大氣壽命),使其能夠達(dá)到臭氧層。例如氟里昂的化學(xué)成分是二氟二氯甲烷,它含有多個氯原子,能消耗臭氧,其大氣壽命可達(dá)12至14年,但氟原子相對活潑,能在低層大氣中發(fā)生分解,到達(dá)臭氧層的數(shù)量很少。那為什么氟會被人們誤解呢?問題也許出在Freon的翻譯上,F(xiàn)reon按音譯叫氟里昂,從這個名字中人們只看到了氟,卻看不見真正的臭氧破壞者——氯。其實氟利昂按照其成分應(yīng)譯成氟氯烷或氟氯烴,中國臺灣將其形象地翻譯成“冷媒”。只要在制冷劑中使用不含氯的制冷劑,而是用氟碳(CFC) 和氫氟碳(HCFC)化合物取代,就可以實現(xiàn)保護(hù)臭氧的目的。目前使用的制冷劑已達(dá)70~80種,還在不斷發(fā)展增多,但用于食品工業(yè)和空調(diào)制冷的僅十多種,其中被廣泛采用的只有以下幾種:R-134a(四氟乙烷)、R-407c(由二氟甲烷、四氟乙烷和五氟乙烷按一定的比例混合而成),R-404a(冷藏車用的是五氟乙烷、三氟乙烷和四氟乙烷混合物),R-410A(是一種混合制冷劑,由R-32(二氟甲烷)和R-125(五氟乙烷)組成的混合物)、R-407C(四氟乙烷、五氟乙烷、二氟甲烷混合物)等等,這些制冷劑其實都是含氟的。當(dāng)然還有一些既不含氯也不含氟的如R-600a(異丁烷)、R-717(氨氣)、R-718(水)等。它們性能不同,對不同的使用對象,在不同的要求條件下各顯神通。
被稱為“塑料王”的聚四氟乙烯,也是重要的含氟材料,它是1936 年在美國杜邦公司的羅伊·普朗克特先生在研究氟利昂的代用品時無意中發(fā)現(xiàn)的。他收集了部分四氟乙烯氣體儲存于鋼瓶中,準(zhǔn)備第二天進(jìn)行下一步的實驗,可是當(dāng)?shù)诙齑蜷_鋼瓶減壓閥后,卻沒有氣體溢出,開始他以為是鋼瓶漏氣,可是將鋼瓶稱量后,發(fā)現(xiàn)鋼瓶并沒有減重。他們鋸開了鋼瓶,發(fā)現(xiàn)了大量的白色粉末,這是聚四氟乙烯。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)聚四氟乙烯性質(zhì)優(yōu)良,可以用于原子彈、炮彈等的防熔密封墊圈,因此美國將該技術(shù)在二戰(zhàn)期間一直保密。直到二戰(zhàn)結(jié)束后才解密,并于1946年實現(xiàn)聚四氟乙烯的工業(yè)化生產(chǎn)。它的英文縮寫為PTFE,商標(biāo)名Teflon®,大陸譯為特富龍、香港譯為特氟龍、臺灣譯為鐵氟龍、日語譯為テフロン。聚四氟乙烯能夠稱王的本事是它既耐高溫又耐低溫,既耐腐蝕又耐氣候,既高潤滑又不粘附,既無毒害又易造型。附件下載:

