“就拿四氟肼(N?F?)来说,它是重要的氟氮化物之一,是火箭燃料的高能氧化物,其可用NF?在带有螺旋形铜的不锈钢弹体中加热到450℃进行热还原生成。”老师在黑板上画出四氟肼生成的反应装置示意图,并详细讲解了每一个步骤和注意事项。
“再看看三氟化硼,硼砂与氢氟酸作用后加浓硫酸热分解即可制得三氟化硼。”老师一边说着,一边在实验台上进行简单的模拟操作,展示反应的大致流程。
“常温下BF?为无色气体,有强的刺激性臭味,可溶于水、硫酸、氯仿、四氯化碳。三氟化硼是强的电子接受体,因为硼原子的价轨道中仅有6个电子,它有一种强烈地接受一对电子的倾向,所以可以与氟、氧、磷、碳等电子给予体形成配位化合物。因其具有强亲电子性质和强的路易斯酸性,三氟化硼可以作为有机烷基化、聚合、缩合、异构化反应的活泼催化剂。”老师通过分子模型和化学方程式,详细讲解了三氟化硼的化学性质以及它在有机化学反应中的重要作用。
“还有六氟化铀,六氟化铀UF?通常是由UF?直接氟化得到的,在800℃下氧化UF?也可以得到UF?。利用低沸点的UF?通过热扩散作用来使得具有不同质量的238U和235U进行分离,这是核能生产中浓缩235U的重要方法。”老师在黑板上画出六氟化铀的制备流程以及铀同位素分离的原理示意图,让同学们对这一复杂的核化学过程有一个初步的了解。
“最后,我们来了解一下一些重要的有机化合物。先说说氟利昂,氟利昂是商品名,一般有十多个品种,大多数是甲烷或乙烷的含氟和溴或氯的衍生物。最为常用的是氟利昂-11(CCl?F)、12(CCl?F?)和22(CHClF?)。”老师拿起一些氟利昂样品,展示给同学们看,并介绍了它们的特点。
“由于氟利昂大都无毒、无臭、不燃烧,与空气混合也不爆炸,对金属不腐蚀,有适当的沸点范围,故用作理想的制冷剂。其中,小型制冷设备常用的制冷剂是氟利昂-12和氟利昂-22。氟利昂-12主要用于各种小型冷库、冷藏柜、冷藏箱、电冰箱等制冷设备中。氟利昂-22主要用于低温冰箱和窗式空调机的制冷压缩机。”老师走到实验室的一台小型制冷设备旁,指着设备内部的制冷剂管道,讲解氟利昂在其中的作用。
“再看看四氟乙烯和聚四氟乙烯。四氟乙烯(CF?=CF?)是氟塑料和氟橡胶的单体,可以用氯仿作原料,在五氟化锑的催化下用氟化氢进行氟化,然后将所得产物在650℃下进行热裂解而得到四氟乙烯。”老师在黑板上写下四氟乙烯的制备流程,详细讲解了每一个步骤和注意事项。
“聚四氟乙烯是全氟高分子化合物,半透明腊状,俗称塑料王。聚四氟乙烯的制法是以水作介质,过硫酸钾作引发剂,使四氟乙烯进行游离基型聚合而得到。聚四氟乙烯有着优良的耐高温、耐低温性,能在250℃下长期使用。其化学稳定性很高,除熔融金属钠和液氟外能耐一切化学药品,它不被已知的任何溶剂溶解或溶胀。故可作耐高温、耐腐蚀化工输液管道、容器等,特别是应用于原子能工业中。”老师拿起一些聚四氟乙烯制品,展示给同学们看,并介绍了它们在不同领域的应用。
“还有N - 氟代双苯磺酰胺(NFSI),它是一种温和的氟化试剂,其氟正离子(F+)的存在使其参与不同类型的亲电氟化反应,同时具有强氧化能力的氟正离子还可将过渡金属氧化为高价态金属化合物。NFSI还可以作为自由基氟化试剂, 与烷基自由基作用发生氟化过程,除此以外, NFSI可以作为胺化试剂构建不同类型的C—N键等。”老师通过分子模型和化学方程式,详细讲解了NFSI的化学性质以及它在不同化学反应中的作用。
在讲解完这些内容后,老师决定先让汪鑫焱和小璇进行一些简单的观察实验,比如观察不同氟化物在特定条件下的物理状态变化,或者通过仪器检测一些氟化物与其他物质反应后的产物情况等。这些实验虽然简单,但能让同学们更加直观地感受和理解所学的知识,为他们后续可能进行的更复杂的制作实验打下坚实的基础。
同学们认真地按照老师的指导进行着每一个实验步骤,眼睛紧紧盯着实验现象,心中对化学世界的奇妙又多了几分深刻的体会。他们知道,在卡镂镐燊释学院的学习之旅还很长,还有更多的化学奥秘等待着他们去探索和揭开。
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