【元素家族——連載62】最悲壯的元素髮現之路----氟的發現史（上）

有一個關於費米的段子：理論學家費紙，實驗學家費電，理論實驗物理學家費米。

是的，數學史上曾經有過無數未解難題，哥德巴赫猜想從提出到現在270餘年仍未解決！費馬大定理歷經358年，終於在1995年被懷爾斯解決！這些難題曾經讓眾多數學家的腦細胞備受折磨，但僅此而已，因為他們的主要武器是紙和筆。

物理學家們也遇到過難題，他們除了和數學家一樣在辦公室里提出理論，還需要用實驗來驗證他們的想法。托馬斯楊雙縫干涉實驗說明了光是一種波，邁克爾遜莫雷實驗證明了光速恆定，奠定相對論的基礎。現在，物理學家們還要建造更大的加速器來驗證他們的想法。但是，大多數時候，除了多費一些電以外，他們也是安全的。

在歷史上，化學家們則是需要勇氣的，他們為了解決難題，為了證明自己的設想，有些時候需要將安全置之度外，甚至需要冒著生命的風險。我們可以在那段子後面加上一段：實驗化學家折壽！這句話一點都不好笑！

今天我們要說的乃是化學史上最悲壯的一段：化學元素史上，參加人數最多、危險最大、工作最難的研究課題。

【螢石，成分是氟化鈣。】

對於危險的事情，我們可愛的舍勒同學總是沖在第一線的，1771年，他聽聞之前的一些故事，將螢石和硫酸放在一起加熱，結果發現玻璃容器都被腐蝕了，他認為這其中產生了一種酸性物質，他把這種酸性物質命名為「螢石酸」。現在我們知道了，這就是腐蝕性極強的氫氟酸！

我們沒有任何關於舍勒品嘗或者聞嗅氫氟酸的記錄，但是如果你比較認真的閱讀我之前的文章，會記得他曾經聞過「火焰空氣」，還嘗過劇毒的氫氰酸，後面我們會提到，舍勒在氯元素的發現史中也起了重要作用，我們有理由相信，舍勒同學一定會與氫氟酸進行「親密接觸」。最終我們知道，舍勒同學，44歲，卒。

【最活躍的的金屬銫和最活躍的的非金屬氟之間的戰鬥！】

法國物理學家、化學家安培是一個善於思考的人，他從氫氟酸的各種性質看出來，這是一種和鹽酸類似的酸。1810年，他提出，氫氟酸中可能還有一種和氯相類似的新元素，他提議將它命名為「氟」，意思是易於流動的意思。安培的想法中已經有了「族」的模糊概念，也是門捷列夫提出元素周期律的基礎之一。

好在安培沒有去開展發現氟的實驗，所以他活到了61歲。

【法國科學家：安培。】

真正的化學家不會滿足於這種模糊的認知，他們最大樂趣莫過於發現了未知的事物，至於風險和安全，他們既然已經決定投身化學事業，就早已經將這些置之度外。

1813年，大帥哥戴維已經利用電流發現了幾種新元素，這次他決定用他的利器電流來分解氟化物。一開始，他用氯化銀和鉑做容器，向氫氟酸通電，結果鉑電極都被腐蝕了。

真是個厲害東西，竟然把白金都腐蝕！「好吧，那我乾脆用氟化物：螢石做容器好了！氟化物已經是被氧化之後的產物，總不能繼續被氧化了吧。」戴維想。

他重新通電，結果這次陽極收集到了氣體，戴維一檢查，發現是老熟人：氧氣。看來電解的是水，而不是氫氟酸。

可惜可嘆的是，在一次試驗中，戴維的眼睛因此受傷，俊美的臉龐不再。他只好放棄，沒有繼續氟的研究，他最後活到了50歲。

【帥氣的戴維也沒有攻克「氟」這座城堡。】

跟戴維同時期，法國科學家蓋呂薩克和泰納也用同樣的方法嘗試獲得氟，都沒有成功，這兩人還因為吸入過量的氫氟酸而中毒，被迫停止了實驗。

1834年，戴維的徒弟法拉第接過師傅的衣缽，設法揭開製取遊離氟的謎，未果。

1836年，蘇格蘭化學家諾克斯兄弟倆也向這一難題發起挑戰。他們用乾燥的氯氣處理乾燥的氟化汞，並用一片金箔放在容器的頂部，事實上他們確實得到了氟，依據就是頂部的金箔已經變成了氟化金，只是他們沒有想到連黃金都被製得的氟所腐蝕。更讓人唏噓的是，他們哥倆都嚴重中毒，弟弟托馬斯*諾克斯幾乎死亡，哥哥喬治*諾克斯被送到義大利療養了三年才恢復健康。

【氟與鐵粉的反應。】

諾克斯兄弟之後，比利時化學家魯耶特不避艱辛和危險，不斷重複諾克斯兄弟的實驗，雖然採取了防毒措施力圖避免中毒，但因長期從事這項研究，最後竟因中毒太深而獻出了寶貴的生命。不久，法國化學家尼克雷也同樣殉難。

1854年，法國化學家弗雷米電解熔融的無水氟化鈣、氟化鉀和氟化銀，雖然在陰極上能析出這些金屬，陽極上也產生了少量氣泡，而生成的氣體很快將鉑電極腐蝕，即使他想盡了一切辦法，始終未能收集到氟。他又嘗試電解液態無水氟化氫，同樣失敗，因為氟化氫是共價化合物，即使是液態也不電離，因此是絕緣體。電解含水的氟化氫，前輩已經失敗了Ｎ次，分解是水不是氟化氫。

【莫瓦桑的老師：弗雷米。】

1869年，英國化學家哥爾也用電解法分解氟化氫，結果發生了爆炸，他僥倖逃脫。原來，試驗中有少量的氟單質生成，與分解水生成的氫氣化合引起爆炸。他又試驗了金、鉑、碳等多種電極材料，無一不遭到破壞。你看，氟的發現史簡直就是一部燒錢史，無數的黃金白金就這樣打了水漂，好吧，我承認我太物質了。

文末，推薦一下我的公眾號：理性邊界。《元素家族》系列文章已經寫到鉑系元素，歷經200多篇，在公眾號里全系列連載。但知乎上均為審閱版本，公眾號里為原始版本，希望大家多多指點。

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