9F18.998

原子序数 9 · 卤素

F

别名: Fluorine

氟是一种淡黄色气体,也是所有元素中最活泼的,几乎能与一切物质化合,甚至包括某些稀有气体。一旦以氟化物和含氟化合物的形式被“驯服”,它就能保护牙齿、制成不粘涂层,还出现在许多现代药物中。

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主要性质

原子序数9
原子量18.998 (CIAAW 2024 简化标准原子量)
分类卤素
17
周期2
p
物态(25 °C,1 atm)气态
熔点53.53 K (-219.6 °C)
沸点85.03 K (-188.1 °C)
密度0.001696 g/cm³
电负性(鲍林标度)3.98
原子半径(范德华半径)135 pm
第一电离能17.423 eV
电子亲和能3.339 eV
氧化态-1
发现1886

电子排布

简写
[He]2s2 2p5
完整
1s2 2s2 2p5
各电子层电子数
2 · 7

轨道表示式

1s2↑↓
2s2↑↓
2p5↑↓↑↓

在周期表中的位置

发现历史

早在16世纪,萤石(氟化钙)就被用作冶炼金属的助熔剂;格奥尔格·阿格里科拉在1529年对其有过描述。18世纪70年代,卡尔·威廉·舍勒用酸处理萤石,制得了能腐蚀玻璃的氢氟酸。到19世纪初,包括安德烈-马里·安培和汉弗里·戴维在内的化学家都怀疑这种酸中含有一种与氯相似的未知元素。

分离这种元素异常困难且危险。它会腐蚀任何容器,氟化氢蒸气也让好几位实验者受伤,据说有人因此丧命。成功终于在 1886年6月26日 到来:法国化学家 亨利·莫瓦桑 使用铂铱合金装置,在低温下电解溶于液态氟化氢中的氟化氢钾溶液,在阳极收集到一种能让硅燃烧起来的气体。他因此获得1906年诺贝尔化学奖。

名称由来

名称源自 萤石(fluorite),而萤石的名字又来自拉丁语 fluere,意为“流动”,因为这种矿物能帮助矿石在炉中熔化流动。“荧光”(fluorescence)一词也得名于这种矿物,因为有些萤石样品在紫外线下会发光。元素符号为 F。中文“氟”取“弗”字的读音。

主要用途

  • 牙齿健康:牙膏中的氟化物,以及一些国家饮用水中添加的氟化物,能增强牙釉质、防止龋齿。
  • 聚合物:1938年偶然发现的PTFE(特氟龙)用于不粘锅和耐化学腐蚀的密封件。
  • 核燃料:六氟化铀是铀浓缩所用的气体。
  • 医药与农药:引入氟原子可以让药物在体内更稳定;许多常用药物都含有氟。
  • 制冷与电子:含氟制冷剂、半导体制造用的蚀刻气体,以及锂离子电池电解液中的六氟磷酸锂。

同位素

氟只有一种稳定同位素 氟-19。最重要的放射性同位素是 氟-18,半衰期约 110分钟。它连接到糖分子上形成FDG,这是PET扫描中使用最广泛的示踪剂,能显示大量消耗葡萄糖的组织,例如许多肿瘤。由于半衰期短,它必须在医院附近的回旋加速器中生产。

日常生活中

牙膏中那样的低浓度氟化物是安全且有益的,但大量吞食有害;儿童期长期过量摄入还会导致氟斑牙,即牙齿上出现淡淡的白斑。单质氟气和氢氟酸极其危险,氢氟酸能渗透皮肤、损伤深层组织。

曾广泛用于冰箱和喷雾剂的氯氟烃(CFC,俗称氟利昂)破坏了臭氧层,已根据1987年的《蒙特利尔议定书》逐步淘汰。

小知识

  • 氟是电负性最大的元素,也就是说,它对共用电子的吸引力强于其他任何元素。
  • 一股氟气喷流能让玻璃、水乃至某些金属燃起火焰。
  • 有些含氟化合物在环境中极难降解,因而被称为“永久化学品”。

同族元素 (17)

数据来源 · 性质:PubChem Periodic Table(美国 NIH/NLM 公开数据)· 原子量:CIAAW 2024 简化标准原子量 · 名称:Wikidata(CC0),韩文名称遵循大韩化学会。获取日期 2026-09-23。