1.1.3.4 单质氟的分离技术·纯化学合成氟

氟单质的分离成功，揭开了笼罩在氟元素的神奇面纱。自然界最活泼的非金属元素终于被征服了。化学家突破了无机化学中最大难题之一。在十九世纪初，自安培（Ampere）断定氢氟酸中含有一种新的未知元素后，许许多多著名科学家致力于氟的研究，但他们并没有取得成功。法国青年化学家摩瓦桑在他的导师弗累密（E·Fremy）的指导下，于 1884 年前赴后继、百折不挠地对氟进行研究。经过多次实验，他突破了两方面的难点。首先是关于原料问题。他思考着：液态氟化氢导电性差，但氢氟酸的水溶液一旦电解，则释放出氧气来。过后他又用三氟化砷、三氟化磷为原料，当通电后毒烟弥漫， 且不见氟的踪迹。最终他摸索出二份无水氟化氢与一份氟化钾的混合物，在

345K 有良好的导电性；第二是关于材料问题。先采用铂做电解槽，但铂与氟生成 PtF4，后改成石墨电解槽，但石墨未经压实，与氟生成 CF4。最终是用铱合金作电解槽，以压实了的石墨作阳极、钢（或蒙及尔合金）①作阴极在373K 左右进行电解低温熔盐的方法。得到了黄色的氟气。这样，于 1886 年 6

月 26 日化学家多年来梦寐以求的理想终于实现了。单质氟分离技术获得成功。其反应方程式如下所示：

阳极 2F--2e-→F2↑ 阴极 2H++2e-→H2↑

必须提醒的是：氢气的出口与氟的出口一定要隔离。否则会发生爆炸。详见图 1—3。那么，时至今天，是否无法用纯化学法合成氟。回答是否定的。爱德瓦尔德（A·J·Edwards）等人用下列反应，第一次用化学合成法制得了氟。

K2 MnF6 + 2SbF5 —→

1

2KSbF6 + MnF3 + 2 F2

此反应是利用较强的路易斯酸—SbF5 ，从稳定的配离子中置换较弱的路易斯酸—MnF4。然而，MnF4 不稳定，分解释放氟和 MnF3。

图 1-3 电解制氟的装置

① 镍一铜及少量的铁合金