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自1768年德國化學家馬格拉夫（Marggraf,A.S. 1709-1782）發現氫氟酸以后，到1886年法國化學家莫瓦桑（Moissan,H.1852－1907）制得單質的氟，歷時118年之久。在這當中不少化學家損害了健康，甚至獻出了生命，可以說是一段極其悲壯的化學元素史。

1768年馬格拉夫研究螢石（主要成分是氟化鈣（CaF2）），發現它與石膏和重晶石不同，判斷它不是一種硫酸鹽。1771年化學家舍勒用曲頸甑加熱螢石和硫酸的混合物，發現玻璃瓶內壁腐劑。1810年法國物理學、化學家安培，根據氫氟酸的性質的研究指出，其中可能含有一種與氯相似的元素。

化學家戴維的研究，也得出同樣的看法。1813年戴維用電解氟化物的方法制取單質氟，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，但也得不到氟，而他則因患病而停止了實驗。接著喬治·諾克斯（Knox,G.）和托馬斯·諾克斯（Knox,R.T.）兩弟兄先用干燥的氯氣處理干燥的氟化汞，然后把一片金箔放在玻璃接受瓶頂部。實驗證明金變成了氟化金，可見反應產生了氟而未得到氟。在實驗中，弟兄二人都嚴重中毒。繼諾克斯弟兄之后，魯耶特（Louyet,P.）對氟作了長期的研究，最后因中毒太深而獻出了生命。

法國化學家尼克雷（Nickles,J.）也遭到了同樣的命運。法國的弗雷米（Fremy,E.1814-1894）是一位研究氟的化學家，曾電解無水的氟化鈣、氟化鉀和氟化銀，雖然陰極能析出金屬，陽級上也產生了少量的氣體，但始終未能收集到。同時英國化學家哥爾（Gore,D.G.1826-1908）也用電解法分解氟化氫，但在實驗的時候發生爆炸，顯然產生的少量氟與氫發生了反應。他以碳、金、鈀、鉑作電極，在電解時碳被粉碎，金、鈀、鉑被腐蝕。這么多化學家的努力，雖然都沒有制得單質氟，但他們的經驗和教訓都是極為寶貴的，為后來制取氟創造了有利條件。

莫瓦桑出生于巴黎的一個鐵路職員家庭。因家境貧窮，中學未畢業就當了藥劑師的助手。他懷著強烈的求知欲，常去旁聽一些著名科學家的講演。1872年他在法國自然博物館館長和工藝學院教授弗雷米的實驗室學習化學，1874年到巴黎藥學院的實驗室工作，1877年獲得理學士學位。1879年通過藥劑師考試，任高等藥學院實驗室主任。1886年成為藥物學院的毒物學教授。1891年當選為法國科學院院士。1907年2月20日在巴黎逝世。他在化學上的創造發明很多，現在主要介紹他在氟方面的研究。

1872年莫瓦桑當上弗雷米教授的學生，開始在真正的化學實驗室工作了。

弗雷米教授是當時研究氟化物的化學家，莫瓦桑在他的門下不僅學到了化學物質一般的變化規律，而且還學到了有關氟的化學知識和研究過程。他知道早在60年代安培和戴維就已證明，鹽酸和氫氟酸是兩種不同的化合物。后一種化合物中含有氟，由于這種元素反應能力特別強，甚至和玻璃也能發生反應，以致人們無法分離出游離的氟。弗雷米反復做了多種實驗，都沒有找到一種與氟不起作用的東西。雖然他知道制單質氟這個課題難著了許多化學家，可是莫瓦桑對氟的研究卻非常感興趣，不但沒有被困難所嚇倒，反而下定決心要攻克這個難關。由于工作的變化，這項研究沒有及時進行，所以在10年以后，才集中精力開展研究。

莫瓦桑先花了好幾個星期的時間查閱科學文獻，研究了幾乎全部有關氟及其化合物的著作。他認為已知的方法都不能把氟單獨分離出來，只有戴維設想的方法還沒有試驗過。戴維認為：磷和氫的親合力極強，如果能制氟化磷，再使氟化磷和氧作用，則可能生成氧化磷和氟，由于當時還沒有方法制得氟化磷，因而設想的實驗沒有實現。于是莫瓦桑用氟化鉛與磷化銅反應，得到了氣體的三氟化磷，然后把三氟化磷和氧的混合物通過電火花，雖然也發出了爆炸的反應，但并沒有獲得單質的氟，而是氟氧化磷。

莫瓦桑又進行了一連串的實驗，都沒有達到目的。經過長時間的探索，他終于得出了這樣的結論：他的實驗都是在高溫下進行的，這正是實驗失敗癥結所在。因為氟是非常活潑的，隨著溫度的升高，它的活潑性也就大大地增加了。即使在反應過程中它能夠以游離的狀態分離出來，它也會立刻和任何一種物質相化合。

顯然，反應應該在室溫下進行，當然，能在冷卻的條件下進行那就更好一些?？磥黼娊馐俏ㄒ豢尚械姆椒?。他想如果用某種液體的氟化物，例如用氟化砷來進行電解，那么怎樣呢？這種想法顯然是大有希望的。莫瓦桑開始制備劇毒的氟化砷了，隨即遇到了新的困難，原來氟化砷是不導電的。在這種情況下，他只好往氟化砷里加入少量的氟化鉀。這種混合物的導電性能好，可是在反應開始幾分鐘后，陰極表面覆蓋了一層電解析出的砷，于是電流中斷了。莫瓦桑疲倦極了，十分艱難地支撐著。他關掉了聯通電解裝置的電源，隨即倒在沙發椅上，心臟病劇烈發作，呼吸感到困難，面色發黃，眼睛周圍出現了黑圈。

莫瓦桑想到，這是砷在起作用，恐怕只好放棄這個方案了。出現這樣的現象不是一次，曾因中毒而中斷了四次實驗。莫瓦桑的愛妻萊昂妮看到他漫無節制地給自己增加工作，而且又經常冒著中毒危險，對他的健康狀況極為擔心。

可是莫瓦桑仍然繼續進行實驗，設計在低溫下電解氟化氫。由于干燥的氟化氫不導電，于是往里面加入少量的氟化鉀。他把這個混合物放在一支U形的鉑管中，然后通電流。在陰極上很快就出現了氫氣泡，但陽極上卻沒有分解出氣體。電解持續近一小時，分解出來的都是氫氣，連一點氟的影子也沒有。莫瓦桑一邊拆卸儀器，一邊苦惱地思索著，也許氟根本就不能以游離狀態存在。當他撥掉U形管陽極一端的塞子時，驚奇地發現塞子上覆蓋著一層白色粉末狀的物質?？刹皇敲?，原子塞子被腐蝕了！氟到底還是分解出來了，不過和玻璃發生了反應。這一發現使莫瓦桑受到了極大的鼓舞。他想，如果把裝置上的玻璃零件都換成不能與氟發生反應的材料，那就可以制得單體的氟了。熒石不與氟起作用，用它來試試吧，于是把熒石制成試驗用的器皿。

莫瓦桑把盛有氟化氫和氟化鉀的混合物的U形鉑管浸入制冷劑中，以鉑銥合金作電極，用熒石制的螺旋帽蓋緊管口，管外用氯化甲烷作冷凍劑，使溫度控制在-23℃，進行電解。終于在1886年第一次制得單質氟。莫瓦桑的成就經過著名化學家的審查，認為是無可爭論的。為了表彰他在制氟方面所作的突出貢獻，法國科學院發給他一萬法郎的拉·卡澤獎金。20年以后，又因他研究氟的制備和氟的化合物上的顯著成就，而獲得了1906年的諾貝爾化學獎。

來源|網易社區  編輯|化學加

官微 化學加 2016-1-20同時發出

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