氟的自述

 
2016/12/07 蘇明德 | 嘉義大學應用化學系     1,474
 
我「氟」位於元素周期表中鹵素族之首,這一族的元素還包括氯(Cl)、溴(Br)、 碘(I)、砈(At)。我「氟」在鹵素族元素中原子半徑最小,質量最輕,反應活性卻最大。

我「氟」的英文名字是fluorine,取自拉丁文fluere,原意是「流動」。之所以取這樣一個名字,大概是因為我「氟」起初是做為一種「助熔劑」使用。什麼是「助熔劑」呢?「助熔劑」是一種加到很多化合物和礦物裡以降低其熔點,使其更易於處理的一類物質。

其實,人們早就知道我「氟」化合物的存在。在15世紀時,人們在冶煉金屬的時候就已經發現,把某種礦物加入熔爐中可以加快熔煉的過程,並使熔渣與生成的金屬分離得更完全。當時便稱這種礦石為「助熔的晶石」(即先前提到的「助熔劑」),這種礦物在中國稱為「螢石」(又叫「氟石」)。

但由於人們對我「氟」的這種活性很高且帶有毒性的元素並不了解,因此化學家們為了分離出純元素的我「氟」吃了不少苦頭。在差不多半個世紀裡,先後有十幾位化學家為了製取我「氟」而中毒,有些甚至獻出了寶貴的生命。

正是由於我「氟」有驚人的活潑性,因此在自然界中總是和各式各樣的金屬結合,單身的我「氟」是不存在的。要使我「氟」和我的伴侶分開,只有使用特別強烈的手段–電解–才有可能。這也正是人們早就知道我「氟」的存在,卻遲遲不見其廬山真面目的原因。

後來,法國化學家莫瓦桑(Ferdinand Frederick Henri Moissan, 1852−1907)吸取了前人的教訓後,在1886年成功地運用電解法首先分離出純元素的我「氟」,這時距離我「氟」的首度發現已近一百年。雖是如此,莫瓦桑本人因首先製備出元素的我「氟」而獲得1906年的諾貝爾化學獎。但莫瓦桑也因吸入我「氟」過多而中毒,提早離開人世。現在工業上仍然使用電解法製備單一元素的我「氟」。

我「氟」本身是一種氣體,因此不可能像其他金屬元素那樣可直接用來製造建築材料、機器等。又由於我「氟」的生性太活潑,連製備和貯存都很困難,因此自莫瓦桑製得我「氟」以後的幾十年裡,人們只是把我「氟」做為實驗室的珍品而已,在工業上並未引起人們多大的興趣。長期以來,人們只在很少幾個部門中應用到含我「氟」的化合物。

我元素態「氟」在室溫下是一種淡黃色的氣體,有劇毒,因此直接嗅到過我「氟」氣味的化學家並不多。根據為數不多的文獻記載,可以知道我「氟」是一種有著很強臭味的刺激性氣體,也因為如此,我「氟」只要很少很少的量(約一千萬分之二)就可偵測出來。我「氟」的這種特性很重要,比如說:若有人在含「氟」量較多的環境裡工作,可因為我「氟」易被偵測到而躲過一劫。

此外,我「氟」的密度是1.695克/升,是一般空氣密度的1.3倍大,也就是我「氟」氣比空氣重,因此在地勢較低處的濃度會偏高。一個實際故事發生在第一次世界大戰時,德軍用我「氟」氣做為毒氣攻擊盟軍,戰場上很明顯發現到:在低窪地區的軍人全被毒死,在高處的盟軍則倖免於難。雖然因為元素態的我「氟」毒性很強,也很活潑,但一旦和其他元素形成化合物,卻會非常穩定,也毫無毒性。

前面提過在元素周期表中,我「氟」是最活潑的元素,能與包括惰性氣體(如:氙和氪)在內的所有化學元素反應,而且反應往往非常劇烈。比如說當我「氟」與水接觸時,會因為產生氧氣而著火,彷彿水燃燒起來。我「氟」也能腐蝕所有金屬,甚至連不怕火煉的黃金受熱後,也會在我「氟」中燃燒。又例如,我「氟」與氫氣相遇,即使在低溫或黑暗的情況下也會發生爆炸性燃燒,生成氟化氫(HF),溶於水就成為氫氟酸。氫氟酸很危險,使用或操作時要格外小心,即使灑到皮膚上很少一點也會造成很大的痛苦。

玻璃算是一種耐酸、耐腐蝕的材料,硫酸、硝酸、高氯酸等強酸和就連能溶解金子的王水都奈何不了它。可是,如果把氫氟酸放在玻璃瓶中,過不了多久,玻璃就會被溶解、腐蝕,這是因為氫氟酸與玻璃的主要成分–矽酸鹽–反應。因此氫氟酸不能用玻璃瓶裝,一般保存在鉛製或塑料的瓶子中。

聰明的工匠們就利用氫氟酸的腐蝕性對玻璃進行再加工,他們先把玻璃器皿放在熔化的石蠟中浸一下,然後用刀子劃破蠟層刻成所需要的花紋,再塗上氫氟酸,最後洗去殘餘的氫氟酸,刮掉石蠟就會在玻璃器皿上留下美麗的花紋或文字。像是溫度計、比重計和各種玻璃器皿上的刻度及家裡的刻花玻璃,就是用這方法製成的。

隨著光學儀器的高度發展,人們對玻璃工業提出了一些特殊的要求。大家逐漸發現,在製造玻璃時加入少量的氟化物是有好處的。一部精密的光學儀器必須使入射光損失最小,然而在入射光通過稜鏡或透鏡時,總會有不同程度的損失,其中約有80%是玻璃的反射造成的。假如在玻璃的表面塗上一層薄層氟化物,可以使玻璃的反射能力降低十分之一,這樣就能大大地提高光學儀器的效率。

在光學玻璃中加入少量的氟化物,還可以降低玻璃的折射率,這種含我「氟」的光學玻璃對於製造顯微鏡和照相機的鏡頭來說非常重要。並且,把氟化物加入普通玻璃中,又可以製造出乳白色的玻璃,利用這種玻璃製造燈泡,可以降低鎢絲的耀眼程度,同時保有原來的亮度。

我「氟」離子(F-1)在人體組織內有高度滲透性。比如說,氫氟酸接觸皮膚,若不及時處理,會腐爛至骨而造成永久性的損傷,我「氟」離子也可以和骨頭的鈣離子結合而使人中毒。而且氫氟酸的灼傷不易發覺,一般是麻痹 1~2 小時後才有疼痛感。一旦接觸氫氟酸,應該立即用大量水沖洗,並緊急送醫治療。

我「氟」在地球上是屬於存在量高的元素之一,估計約占所有地球元素量的百分之0.095,較「氯」的含量(百分之0.055)還要豐富,比金、銀、錫、銅的量更多。這也使得我「氟」成為地球上常見元素裡排第13名,含量幾乎和金屬元素的錳(Mn)和鋇(Ba)一樣多。我「氟」的分離成功卻比很多元素來得晚,例如比氯晚了一百多年,這種奇怪現象只能用我「氟」的怪脾氣來解釋。

又幾乎所有含我「氟」的化合物都可被水溶解,但溶解度差異很大。也正因為我「氟化物」絕大部分可溶於水,所以我「氟」廣泛存在於土壤、水和動植物體內。

不過由於我「氟」實在太活潑,在自然界中很難以純元素單原子的方式出現。相反的,是以兩個我「氟」原子結合成一個氟分子(F2)的形式存在。相當大量的我「氟」存在於螢石或氟化鈣(也稱為氟石,fluorite,CaF2)、冰晶石等礦物中。海水、牙齒、骨骼和血液中也含有少量的我「氟」。

現在,商用的我「氟」大多通過氟石製取,每年產量數千噸。正因為我「氟」實在太活潑,反應性太高,因而一般純質的氟氣必須以特製的銅鎳合金鋼瓶貯存,運輸時再以液態形式裝填在容器裡,並且用液化空氣冷卻,以利於運輸。

氣態的我「氟」也用於生產一種非比尋常的鈾化合物–氟化鈾(UF6)。鈾通常是以這種化合物的形式運到大型氣體擴散工廠,在那裡把重要的、會分裂的鈾 −235 與普通的鈾 −238 同位素分離。正是由於鈾−235易於裂變,因此它在原子核反應爐和核武器上扮演重要角色。

我「氟」在原子核研究上的另一重要功能是用於製備一種檢測中子的工具,這種偵測工具是由我「氟」和硼(B)組合成的化合物–三氟化硼(BF3)–的氣體。已知硼易吸收中子,然後放射出高電荷的 α 粒子,而 α 粒子很容易探測到,因此用氣態的三氟化硼做為中子檢測器會容易許多。反之,用純態的固體硼檢測中子在技術上難度很高。

含我「氟」的化合物還常常拿來製作農業上的殺蟲劑、煉鋁工業和陶瓷工業上的助熔劑、石油工業上的催化劑、冷凍機上的冷凍劑、木材的防腐劑等。儘管如此,我「氟」的應用還是不夠廣泛。但是隨著科學技術的發展,我「氟」和含我「氟」的化合物已經顯示出越來越重要的作用了。

太空火箭、飛彈和高速飛機的發明,大大地表現了近代科學技術的高度發展,同時更苛刻地要求人們必須尋找特別的高能量燃料和耐高溫的材料、潤滑劑、電絕緣體等。我「氟」以自身的高度活潑性及含我「氟」的化合物的高度穩定性引起了人們的注意。第二次世界大戰以來,新的含氟化合物正在適應各種技術的需要而成倍地增加,並還在以更高的速度發展。

我「氟」是生物體骨骼和牙齒生長、發育必需的元素之一。近些年來,隨著生活品質的提高,人們開始關注牙齒的健康。每個人都希望有一口健康潔白的牙齒,然而有不少人被一種對牙齒的破壞力很強的牙病–蛀牙–所困擾,因此預防蛀牙十分必要。科學家們通過調查研究後發現一個有趣的現象,在飲水中含我「氟」量達到百萬分之一的地區,居民中患蛀牙的很少。於是,人們開始利用氟化物來預防蛀牙。

我「氟」為什麼能預防蛀牙呢?要回答這一問題,首先必須了解牙齒的化學組成。人的牙齒之所以潔白光亮,是由於牙冠上覆蓋著一層乳白色由氫氧基磷灰石(Ca5(PO4)3OH)組成的堅硬琺瑯質保護層,它不易溶解。琺瑯質層是人體最堅硬的組織,但對酸性物質缺乏抵抗力,會被口腔中的酸(如乳酸、醋酸等)侵蝕。如果平時不注意護齒,一旦不可再生的琺瑯質層遭破壞,細菌將長驅直入,這時就會產生蛀牙。

吃了含糖分高的食物後,口腔裡的細菌能把它變成酸,進而使氫氧基磷灰石的琺瑯質溶解,牙齒因而受損。解決之道是在牙齒上加一層改進的琺瑯質保護層,因為我「氟」能與牙齒的鈣離子結合生成不溶於酸的物質,進而增強牙齒對口腔中微生物所形成的酸的抵抗力,可以保護牙齒免受損害。氟化鈉(NaF)就是在牙齒上形成琺瑯質保護層,使牙齒外層的琺瑯質更難溶解,進而不易受酸侵蝕。

因此對飲水中含我「氟」量低的地區應增加適量的氟化物,也就是使飲水氟化,或使用添加氟化物的牙膏預防蛀牙。現在,全世界很多地方都在其公共水源中,以氟化鈉的化合物形式添加我「氟」元素。研究表明,少量的我「氟」存在的確可以預防蛀牙,因此現在大多數牙膏廠在生產牙膏時常會添加氟化鈉以防止蛀牙。

不過我「氟」對人體並非多多益善。前面提到,飲水中含我「氟」量在百萬分之一左右的地區,蛀牙的發病率較低。實際上,飲水中我「氟」的含量超過這水平後,我「氟」就會破壞人體的鈣、磷代謝平衡,我「氟」會與人體體液中的鈣離子結合,生成溶解度很小的氟化鈣,沉積在骨骼中形成氟骨病。

並且,若水中的我「氟」量過高,會導致牙齒呈現淺棕色及永久染色。此外,我「氟」離子即使在低濃度下,也能抑制或促進酶(酵素)的生化過程。而大劑量的我「氟」會使人急性中毒,造成人體的代謝系統和細胞呼吸系統、內分泌系統的紊亂,甚至置人於死地。因此飲水中我「氟」的含量必須嚴格控制,太少了不行,多了也有害。

雖然我「氟」的性格如此暴烈,但只要掌握了我「氟」的個性,就可以利用我「氟」的長處為人類謀福利。由於我「氟」的天性異常活潑,因此我「氟」的化合物的種類繁多,性格也很特別,有許多特殊的用途。

比如我「氟」和碳結合所生成的長碳鏈物質的塑膠材料–聚四氟乙烯(polytetrafluoroethene,英文縮寫是Teflon,俗名「鐵氟龍」)–卻異常穩定,即使把聚四氟乙烯放入王水中,煮上幾十個小時也絲毫不動,因此在太空航行、火箭、飛彈等尖端科技領域中有廣泛的用途。又因為它不沾水,所以常用來製作不沾鍋,它也不和一般有機溶劑作用,因此鐵氟龍常用於表面塗層和做為其他需要光滑的惰性表面的產品表面塗層,以及利用鐵氟龍製作一些化學反應容器,也可用來製作人工心臟瓣膜。

其實,早在人類登陸月球的 30 年前,就已經發現鐵氟龍了。發現者是當時才27歲的洛伊‧普蘭基特(Roy J. Plunkett, 1910−1994),他是美國新澤西州杜邦研究實驗室的化學家。他發現的這種聚合物改變了這個世界,但連他自己可能也無法想像,那會是怎麼樣的改變。

鐵氟龍的故事要從1938年4月6日星期三的早晨開始講起,當時,普蘭基特正打開他用來製造氟氯碳化合物(chlorofluorocarbons, CFC)的一個裝有四氟乙烯氣體的鋼瓶。他很驚訝地發現,這個容器內本來應該裝有1,000克的氣體,卻只有990克。後來,他用一根鐵棒從容器裡掏出10克的奇怪白色粉末,才解開他心中的疑惑。普蘭基特明白,這是一種新的聚合物,經過分析後顯示,它是由約10萬個碳原子組成,每1個碳原子都附著2個我「氟」原子。

這種新塑膠「鐵氟龍」有一些很特殊的性質:它不怕熱腐蝕酸的攻擊;不會在溶液中溶解;可以放在攝氏零下240度的低溫中而不會變硬;也可以放置於攝氏250度的高溫,仍然不會影響它的性能。還有更驚人的,它被加熱到攝氏500度時,還不會燃燒,而且有一種怪異的滑溜感覺。這些特性正是它的商業產品成功的祕訣。

前面提到不沾鍋是人類科學技術的一大勝利,也是路易斯‧哈特曼(Louis Hartmann)在1950年代的一項重大成就。他希望把鐵氟龍和鋁(Al)結合,並且真的想出了結合的方法。

這個方法是用鹽酸處理金屬的表面,把「鐵氟龍」當作乳劑塗上,接著在攝氏400度高溫下把鍋子烤上幾分鐘。酸會在金屬表面腐蝕出微小的細洞,鐵氟龍就會流進這些細洞中。當鍋子被加熱時,鐵氟龍就會聚合成連續不斷的膜,並被陷在金屬表面幾百萬個坑洞中的聚合物緊緊扣住在金屬表面上。發明不沾鍋的法國公司把這種產品取名為Tefal,這個名稱是由tetra ethylene fluorine aluminium(鋁四氟乙烯)化學名稱縮寫而成。

大家知道火箭的飛行速度是依靠燃燒時所產生的熱能來完成的,即主要由燃料燃燒時產生的推力來決定的,尋找適當的物質做為火箭的推進劑是提高火箭速度的關鍵。火箭推進劑通常由兩類物質組成,一類是可以燃燒的物質–燃料,另一類是能夠助燃的物質–氧化劑。

最初發展的火箭中,人們使用各式各樣的火藥做為推進劑,第二次世界大戰時,出現了使用氧-乙醇做為推進劑的火箭。為了進一步提高火箭的速度,有必要尋找更好的氧化劑和燃料。近幾年已經開始應用我「氟」做為氧化劑,因為我「氟」和燃料反應快,放出的熱能大。據估計,用氟-氫做為火箭推進劑產生的推力約比黃色炸藥大一倍,比氧-乙醇大5%。因此以我「氟」為推進劑能使火箭的速度大大提高。

飛機或火箭在飛行時會和空氣不斷地摩擦,這樣就會在它們表面上不斷地產生熱量而使溫度升高。在現代的飛機速度下,溫度很容易達到攝氏150度以上的。這時,構成飛機的主要材料–鋁合金和鎂合金–的機械強度就會大大地降低,到了攝氏315度時,它們就會完全失去機械性能。

如今飛機的速度甚至已達音速(約1,200公里/小時)的二倍,最快的噴射飛機可達到音速的三倍,火箭的速度則達到音速的6~12倍。如此一來,有必要尋求耐高溫的材料了。在現代遙控設備以及特殊電動機器、雷達等裝置中,也要求能夠長期在高溫下正常工作的材料。

我「氟」的化合物在這裡首先顯示出它的優良性能。含我「氟」的塑膠材料—有塑料王之稱,它是由我「氟」、碳、氫等元素所組成的,由於我「氟」原子與碳原子結合緊密,使得它有耐高溫、耐腐蝕等特點。近年來,人們已經在飛機或火箭上大量應用。例如一種已經大量生產的含氟塑料—聚四氟乙烯,它和石棉在一起製成的夾心糖式的材料就可以在攝氏−250~260度間正常工作。化學家們最近製出的聚全氟丁炔和聚四氟乙烯,甚至可以耐攝氏500度的高溫!

當太空火箭回到大氣層時,速度可達6~8公里/秒,這時由於空氣摩擦所產生的高溫可達攝氏5,000~6,000度(相當於太陽表面的溫度)。另外,火箭推動器材可以在幾微秒(10-6秒)內就達到攝氏1,670~15,000度的高溫和100大氣壓的高壓。可以想見,它們對材料的要求更是特殊。過去一直是採用金屬陶瓷來解決,雖然能耐高溫,但其致命缺點在於不耐氣流的衝擊、容易裂開,以及加工成形困難。

在這方面,含我「氟」的塑膠材料又顯露頭角。含我「氟」的塑膠材料在加入石棉後,對熱的傳導率很低,加上要把我「氟」和碳拆開時必須消耗大量的熱,這使得它的破壞速度較慢。另一方面,它還有成形容易、耐腐蝕等優點,因此含我「氟」的塑膠材料在火箭材料方面有著開闊的前途。

在高速飛機和火箭、飛彈技術中,還迫切要求能在攝氏−184~537 度間與材料接觸使用的潤滑劑。一般的天然材料當然不能滿足這種要求,在已經發現的合成潤滑劑中,除黏度和溫度性能外,以含我「氟」的潤滑劑性能最好。含我「氟」的潤滑劑具有高度的化學穩定性,不受各種強酸、強鹼和強氧化劑的侵蝕,還具有高度的熱穩定性,可以在攝氏−68~350 度下正常工作。用含我「氟」、碳及其他鹵素所組成的化合物和氟氯甲烷等做為金屬表面的潤滑劑,甚至可耐攝氏 650度的高溫!

除此以外,含我「氟」的潤滑劑還具有不燃性、比重大(達2.4)等特點。因此常用在火箭技術、原子能工業和其他潤滑劑所不能用的地方,如潤滑氧壓縮機、火箭氧化劑的閥門,和減震劑等。

人類登陸月球的那一年,市面上正好出現一種很引人注目的布料,是用鐵氟龍製造出來的,商標名稱就叫「高爾帝士」(Goretex)。1969 年,美國的鮑伯‧高爾博士(Dr. Robert W. Bob Gore, 1937−迄今)發現一種方法,可以把鐵氟龍延展,就是把這種聚合物加熱並拉長形成薄膜。這會在薄膜上創造出看不見的細孔,每平方英寸有幾十億個之多,小得連小水滴都進不去,但大得足以讓汗水逸出。

這種「高爾帝士」薄膜廣泛應用在潮溼天氣時穿著的衣物和運動衣物上,就是把這種薄膜夾在外層布料與內層襯裡之間製成布料。「高爾帝士」最適合製成高爾夫球裝,人們也用「高爾帝士」製造人造血管和動脈,是醫師用來治療心血管疾病的標準醫療用品。

鐵氟龍在日常生活中還有多種用途:體育場地的屋頂材料、衣物的除垢劑、椅套、地毯、用來包紮水管接頭和暖氣設備的防水膠帶、電熨斗的底面塗層、牙線。當你讀到這裡時,你的手指可能正好在這一頁紙上沾到「鐵氟龍」。石化工業的鐵氟龍廢料都會回收磨成很細的粉末,然後添加在印刷油墨裡讓油墨更為滑順。

但並不是所有鐵氟龍的用途都是如此的善良。它被發現後不久,就應用在第二次世界大戰的「曼哈坦計畫」(Manhattan Project)–這項計畫的目的就是製造原子彈。鐵氟龍有強烈的化學惰性,可以抵擋得住我「氟氣」,不會和我「氟氣」起化學反應(氟氣是最容易起化學反應的分子之一)。因此鐵氟龍便用來製作可以抗拒氟氣腐蝕效果的產品,今天的化學工業更利用有鐵氟龍塗層的化學槽或容器來儲裝高度腐蝕性的化學劑。

另外的原因之一, 錢是次要考量的因素。在1960年代的太空競賽時,因為太空中極冷、低壓,外大氣層充滿活性氧的腐蝕作用,如此惡劣的環境需要使用性質特殊的材質,而鐵氟龍是唯一的選擇。可以這麼說,沒有鐵氟龍就沒有人類的月球之旅。

我「氟」和碳結合的化合物又統稱「氟化碳」(CFC),這包括用於噴罐的氣溶膠推進劑和「氟里昂」(名稱源於英文Freon,它是一個由美國杜邦公司註冊的製冷劑商標,dichlorodifluoromethane,二氯二氟甲烷)。「氟里昂」是一種惰性氣體,常常用做滅火劑、冷氣機的製冷劑,以及常見的噴霧劑。

但因為氟化碳會擴散到大氣層上方,並與大氣中的臭氧層反應,造成臭氧的減少,而臭氧層具有吸收太陽光中大部分紫外線的功能,可保護地球表面的生物避免受到紫外線輻射的傷害。若是大量地使用氟化碳,會使危害性很大的太陽紫外線直接射向地球表面,造成整個地球生物體受到外來紫外線輻射的照射而引發生存問題。因此美國在1978年就禁止在氣溶膠罐中使用碳的氟化物,即「氟化碳」。

還有「氟橡膠」也是我「氟」和碳結合的高分子家庭中的一員,與鐵氟龍相比,除了都有耐高溫、耐腐蝕的性能外,氟橡膠還多了一個特點:有一定的彈性。一般的合成橡膠大多抵禦不了強酸鹼的進攻,遇到高溫或遇火也很快化為灰燼。但氟橡膠不僅對酸鹼毫無懼色,還可以耐高溫,這是因為氟橡膠中的碳與我「氟」之間的結合比一般的合成橡膠牢固許多。

全氟聚醚(perfluoropolyethers,簡稱PEPE)是義大利化學家達里歐‧西安尼西(Dario Sianesi)、亞道夫‧帕塞帝(Adolfo Pasetti)和康斯坦特‧柯提(Constante Corti)在1960年發現的,它早已用來保護建築物,並添加進一些亮光劑中。PEPE 不是新產品,但在 1980 年以前,它相當昂貴(1 公升的售價可能高達5百美元)。

如此昂貴的東西,似乎只適用在太空船上,因為太空中的情況很惡劣,傳統的油劑無法勝任。全氟聚醚的特性使它成為最理想的太空潤滑劑,它可以很均勻地散開,不受溫度高低影響,可以對抗酸或氧化劑這樣的腐蝕性化學物,而且具不燃性。

這些可貴的特性來自PEPE的分子結構,它是由幾個碳原子鏈組成的,每一個原子鏈接上兩個我「氟」原子,這些原子鏈又被氧原子連結起來形成更大的原子鏈。我「氟」原子形成很硬的塗層保護這些原子鏈,氧原子則賦予它們彈性。這樣的結果是造成一種聚合物,相當堅硬、無法滲透、不怕任何外來物質攻擊,而且除了與自己的同類混合之外,不會和任何東西混合。跟普通油脂不同的是,PEPE不會滲透塑膠表面,因此它是錄影帶、橡膠手套和保險套的最佳潤滑劑。

但潤滑並不是PEPE的唯一優點,強烈的排他性使PEPE成為塵埃和汙垢的最佳隔絕劑。還有,對生物和環境來說,PEPE是絕對安全的。在用來製造保護塗層時,PEPE遠勝過其他原料,像是聚胺酯和矽酮,因為PEPE不會在強烈陽光照射下褪色,細菌和黴菌也無法在表面上生長。

義大利人用PEPE保護他們的歷史性建築物。在交通繁忙的大城市裡,侵蝕是很多古老博物館、大教堂、宮殿,以及其他偉大建築物目前面臨的嚴重威脅。但過去多年來的實驗顯示,把這些建物表面的石塊和大理石清理乾淨後再噴上PEPE,可保護這些建物的表面,而不會受到進一步的侵蝕。PEPE的流動性很強,甚至會滲透入最小的縫隙以保護整座建築物。

我「氟」的一些全氟醚類化合物也可以用來攜帶氧氣和部分人體需要的養料、排泄物等,在需要全身換血時,可以用它做為人造血液,也就是暫時代替病人體內的血液。由於其揮發性小,幾天後可自行排出,並且這樣的全氟醚類化合物(即人造血液)很穩定,一般很少有毒副作用,這種人造血液在未來世界的應用不可限量。

我「氟」的一個人工製造的放射性同位素叫氟−18(18F),是應用於正電子發射X 射線層面照相(PET)這一醫學診斷方法的幾種同位素之一。氟−18(18F)能在瞬間產生正電子,正電子帶正電,而負電子帶負電,但這二者的其餘各方面物理性質都相同。當正負電子碰撞時,會相互湮滅並產生一束類似於光束的射線。

當我氟−18 放入人體內,這種湮滅輻射可從人體發射出來,被一種特殊檢測器掃描到,進而給出身體某部分的斷面圖像。由於我氟 −18 的半衰期僅有 109.8 分鐘,對病人身體不致造成輻射損害,因此我氟−18 是適用於這技術的一種理想元素。

除此之外,含我「氟」的橡膠在航空工業、汽車工業等方面也有廣泛的用途。在技術高度發展的今天,含我「氟」的化合物(特別是含我「氟」的有機物)的用途非常廣泛。隨著現代科技的發展,人們對氟化物的研究正逐漸深入。除了把我「氟」原子引進有機物中能改善它們的穩定性、耐熱性之外,科學家們還發現很多有用的地方。例如:把我「氟」原子引進某些藥物中,可提高藥物的療效;引進殺蟲劑中,可以提高殺蟲能力。

利用我「氟」的活潑性,可以更好地了解其他元素的性質,把我「氟」引進有機物中,可以更方便地研究它們的結構、反應機構等。正是由於這樣,我「氟」這個元素變得越來越引人注目。可以想見,隨著科學技術的發展,含我「氟」的化合物將成為化學科學中的一個新領域。其實,「氟化學」早已成為化學中的一個重要分支,將為人類做出更多更大的貢獻。

再強調一次,我「氟」雖是個眾所周知化學活性很大的元素,但含有我「氟」元素的化合物卻是異常穩定。我「氟」對人類有二大重要貢獻,一是用我「氟」可預防蛀牙;另一是我「氟」和碳元素所形成的「氟化碳」化合物,不但非常穩定,也不易起化學變化,還成了人類日常生活所需的用品及各種科技產物。我「氟」是個毒性很強的殺人兇手,但含我「氟」的化合物卻對人類貢獻至巨。我「氟」對人類而言,到底是敵?是友?親愛的讀者,您說呢?