雜說生活中的氟

馮大誠

氟是元素周期表上的第9號元素。核外有9個電子，其中內層2個不參與化學過程；價電子7個，很容易因得到1個電子而成為滿殼層的惰性結構。氟是所有元素中氧化性最強的非金屬元素。形象來說，氟原子是“搶奪”電子能力最強的選手，它常常可以因搶到1個電子而成為氟離子。不過，它并不貪得無厭，通常也就搶1個電子。當然，它也可以與其他原子共享電子而生成共價鍵。

氟原子與氟離子的化學性質完全不同。游離的氟原子因“企圖”得到1個電子而性質活潑，而氟離子則“懶惰”得多。

氟化鈉就是由鈉正離子與氟負離子組成的離子化合物。氟化鈉的毒性很小，不少含氟牙膏中就含有氟化鈉，正確使用含氟牙膏，確實有助于預防齲齒。

人類牙齒的主要成分是磷酸鈣，磷酸鈣很堅硬，它往往以羥基磷灰石的形式存在于骨骼和牙齒。如果用含有氟化鈉的牙膏刷牙，氟離子就可以與羥基磷灰石發生反應，在牙齒表面生成更堅硬的氟磷灰石，讓牙齒不易被酸性物質腐蝕，不易發生齲齒。

事實上，氟也是人體所需的一種化學元素，它主要存在于骨骼和牙齒中。如果缺少氟，我們的骨骼就會缺鈣，易發生骨質疏松。但如果過量攝入氟，人體健康也會受到負面影響。比如，有些地區的地表水和地下水中的氟含量過高，長期飲用這種水的當地人的牙齒上往往會出現白色至褐色色斑，被稱為氟斑牙。氟斑牙一般高發于7歲以下、氟攝入超量的兒童。輕者影響牙齒外觀；重者致牙釉質缺失、牙齒缺損；嚴重者會因慢性氟中毒而致骨骼發生增殖性變化，引發腰、腿、關節等相關癥狀。所以，通常不建議7歲以下的兒童使用含氟口腔護理產品。對于成人而言，只要保持健康的飲食習慣，一般不會發生氟元素攝入不足或過量的情況。平時刷牙時，如不慎誤食少量含氟牙膏，也不用擔心會傷害身體。

隨著工業的發展，制冷劑得到了大量運用。早期的制冷劑多是可燃的或有毒的，有些還有很強的腐蝕性和不穩定性，比如，曾被廣泛用作制冷劑的氨，有著強烈的刺激性氣味，一旦大量泄漏就會引起爆炸。

20世紀30年代，人們發現鹵代烷物質，例如氯氟烴，有著較強的穩定性。這里的氯氟烴是指甲烷或乙烷中的氫原子被氟原子或氯原子、溴原子等鹵素原子所取代后的產物。氯氟烴沸點低，而且容易液化。后來，這類含有氟元素的鹵代烷物質被稱為氟利昂。

在氟利昂中，氟、氯等鹵素原子與碳原子以牢固的共價鍵結合在一起，極不容易拆開，所以化學性質特別穩定。它無毒、無味，不會燃燒，不易與其他常見的物質發生化學反應，而且價格低廉。

在氟利昂被大量用作制冷劑的同時，它也被制成了各種噴霧劑、發泡劑、滅火劑、清洗劑等。直到人們發現氟利昂帶來了一個嚴重的環境問題—臭氧層空洞。

地球被大氣層所包裹，這使得地球表面的溫度更適宜人們居住。太陽輻射給地球帶來光明和溫暖的同時，也帶來了傷害性較大的紫外線。地面上空15～35千米的區域中有一個厚約20千米的臭氧層。這個臭氧層吸收掉了幾乎全部能量最高的短波紫外線和絕大部分中波紫外線，從而保護了地球上的生物免遭紫外線的傷害。但從20世紀中葉開始，人們發現臭氧層越來越稀薄，甚至1985年南極上空出現了臭氧層空洞。而導致這一現象的“罪魁禍首”就是氯氟烴的大量使用。

經過光照，進入高空的氯氟烴分子解離出氯原子，成為分解臭氧分子的催化劑。一個氯原子能夠催化、分解成千上萬個臭氧分子，大量氯氟烴分子散落在大氣中，就導致了臭氧層厚度的迅速變薄。

為此，世界各國開始采取聯合行動。1985年，聯合國環境規劃署簽署了《保護臭氧層維也納公約》；1987年，又制定了《關于消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書》（以下簡稱《議定書》）。經過多次調整和修正后的《議定書》規定，必須對氯氟烴生產和使用進行管制，并訂立了對它們進行淘汰和取代的時間表。2022年北京冬奧會所用的制冷劑是二氧化碳。二氧化碳制冷劑破壞臭氧層的潛能值為0，并且無異味、不可燃、不助燃，是可持續性最好的冷媒之一。

乙烯是最常用的噴霧劑原料之一。乙烯分子由2個碳原子和4個氫原子組成，2個碳原子以雙鍵結合，每個碳原子又連接著2個氫原子。當雙鍵打開后，不同的乙烯分子就能夠聚合在一起，生成聚乙烯。聚乙烯被廣泛用于生產薄膜、注塑制品、管板材、電纜覆蓋層等材料。

如果把乙烯分子中的4個氫原子都換成氟原子，2個碳原子以雙鍵結合，每個碳原子又與2個氟原子形成2個共價鍵，那么將形成一種名為四氟乙烯的化合物。由于氟原子“抓”電子的能力非常強，即使氧原子也遠非其“對手”，所以四氟乙烯不會燃燒，主要用于制造新型的耐熱塑料、工程塑料、新型滅火劑和抑霧劑。

對于四氟乙烯的聚合物—聚四氟乙烯，大家其實并不陌生，它的商業名稱叫特氟龍。聚四氟乙烯的分子結構中僅含有碳原子和氟原子，具有優異的耐高低溫性、介電性、化學穩定性、不燃性和不粘性。聚四氟乙烯已被廣泛應用于航空、航天、電氣、化工、建筑、輕紡和醫藥等領域。對于大眾而言，聚四氟乙烯的不粘性和耐腐蝕性，讓它成為了不粘鍋和水管內層的理想涂料。

對于生活中的氟，現在您不再覺得陌生了吧。