奇特又重要的氟元素
在生活中,氟并不鲜见。2008年北京奥运会主游泳馆——水立方,它的膜结构所使用的就是含氟材料——四氟乙烯。这种材料耐腐蚀性、保温性俱佳,自能力强,是一种新兴的环保材料。氟碳涂料还曾在上海世博会上大放异彩,大气雄伟的中国馆采用了聚偏二氟乙烯氟碳涂料喷涂,形成了绚丽的“中国红”。
在国际氟化学科学界,有两个词语用来概括氟的重要性。第一个是独特。它是最具颠覆性的元素,为何能用“最”来形容一个化学元素?这是因为氟的电负性大,化学性质非常极端。这使得很多含氟原料性质很活泼,但含氟产物却很稳定——活泼的含氟原料发生化学反应时,会释放出很大的能量,但能量释放之后所得到的含氟产物却特别稳定。这个过程有些像爆米花,经历过“燃爆”,然后沉淀下来。氟还能跟碳原子形成最强的化学键,这种特性让含氟材料非常稳定,例如塑料网特氟龙,即聚四氟乙烯,就是最稳定的材料之一。
氟的原子半径非常小,这也是氟元素的一大特性。利用这三个性质,可以制造出许多非常独特且重要的含氟材料。
第二个形容氟的词语是有用。全球新注册的药物中20%—25%含有氟原子。一些患者做PET—CT检查时,也要用到18F—FDG,即氟代脱氧葡萄糖。人们日常所用的手机、电脑等电子设备的显示屏都会用到含氟液晶材料。
国防领域含氟材料的应用也非常广泛。在航空航天领域,陀螺油、高低温润滑油等都是含氟材料。在原子弹等所需的国防尖端材料中,含氟材料亦占有重要的一席之地。
含氟材料这么重要,但令人奇怪的是,目前对人类有用的含氟物质,都是人类依靠自己的聪明智慧造出来的。大自然中虽然有很多无机氟化物,例如氟化钙等,然而对人类社会有用的,含有碳—氟(C—F)键的有机氟化物却非常稀少。
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