这个元素厉害了!它让众多化学家“折寿”
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这个元素厉害了!它让众多化学家“折寿”

2019年11月09日 09:18:06
来源:知识就是力量杂志

不知你是否听过关于费米的段子:理论学家费纸,实验学家费电,理论实验物理学家费米。或许,我们可以在这个段子后面加上一段:实验化学家折寿!

不信?请往下看

数学史上曾经有过无数未解难题,这些难题让众多数学家的脑细胞备受折磨,但只要有纸和笔,他们就可以安心地待在办公室里,免受伤害;物理学家们也遇到过难题,他们除了和数学家一样在办公室里提出理论,还需要用实验来验证他们的想法。但是,大多数时候,除了多费一些电以外,他们也是安全的;而对化学家来说,他们是需要勇气的。为了解答化学之谜,为了证明自己的设想,他们有些时候需要将安全置之度外,甚至为此而献出宝贵的生命!

这其中最有代表性的就是氟元素从被发现到制出氟气单质的过程。可以这样说,氟的发现史不仅是一部烧钱史,让无数的黄金、白金打了水漂,更是一部化学家的悲壮史,它夺走了太多化学家的生命。

史上最悲壮的元素发现之路

早在1768年,人们就发现了氢氟酸,认为它里面有一种新元素,因此很多化学家都在实验室里进行实验,试图从氢氟酸中制出单质氟来。1771年,瑞典化学家舍勒将萤石和硫酸放在一起加热,结果发现玻璃瓶内壁都被腐蚀了。

1813年,英国化学家戴维用电解氟化物的方法制取单质氟,一开始他用金和铂做容器,但都被腐蚀了。后来,他改用萤石做容器,虽然解决了腐蚀问题,但也未得到氟,而他则因患病停止了实验。

▲英国化学家戴维莫瓦桑的设备画像(图片来源/Wiki)

跟戴维同时期,法国科学家盖-吕萨克和泰纳也用同样的方法尝试获得氟,都没有成功,这两人还因为吸入过量的氯氟酸而中毒,因此被迫停止了实验。

▲法国科学家盖-吕萨克莫瓦桑的设备画像(图片来源/Wiki)

1836年, 苏格兰化学家乔治·诺克斯和托马斯·诺克斯两兄弟先用干燥的氯气处理干燥的氟化汞,然后把一片金箔放在容器顶部。事实上他们确实得到了氟,依据就是顶部的金箔已经变成了氟化金,只是令人意想不到的是连黄金都被制得的氟腐蚀了。更加让人唏嘘的是,他们哥俩都严重中毒了。

继诺克斯兄弟之后,比利时化学家鲁耶特对氟做了长期的研究,最后因中毒太深而献出了生命。法国化学家尼克雷也遭受了同样的命运......

或许你已经知道,氢氟酸是氟化氢气体的水溶液,具有很强的腐蚀性,玻璃、铜、铁等常见的东西都会被它“吃”掉,即使用很不活泼的银做容器,也不能安全地盛放它。另外,氢氟酸还能挥发出大量的氟化氢气体,而氟化氢有剧毒,吸入少量,就非常痛苦。

尽管当时的化学家们在实验时采取了许多措施来防止氟化氢的毒害,但由于氢氟酸的腐蚀性过强,许多化学家还是因为在实验中吸入过量的氟化氢气体而死去了,还有许多化学家由于中毒损害了身体健康,被迫放弃了实验。但这并未阻挡勇者的脚步,还有很多化学家明知山有虎,偏向虎山行”法国化学家弗雷米的学生莫瓦桑就是其中之一。

莫瓦桑莫瓦桑的设备画像(图片来源/Wiki)

▲莫瓦桑的设备画像(图片来源/Wiki)

经过不断地探索与改进,1886年,莫瓦桑最终做了一个白金的U形管,并将它打磨光滑——氟与光滑的白金表面反应较慢,同时用萤石磨制成塞子,然后将氟化砷、氟化磷、氟化钾的混合物装进U形管,又用冷却剂将管外的温度降到-23℃,他插入电极,通上电流,很快在阳极的上方,一丝又丝淡黄色的气体冒了出来。单质氟第次被制得了!