稀有氣體知識(shí)點(diǎn)

稀有氣體知識(shí)點(diǎn)名稱“noblegases”在十九世紀(jì)被化學(xué)家發(fā)現(xiàn)以來，由于深入理解其性質(zhì)而多次改名。原本它們被稱為稀有氣體（raregases），因?yàn)榛瘜W(xué)家認(rèn)為它們是很罕見的。不過，這種說法只適用其中部分元素，并非所有都很少見。例如氬氣（Ar,argon）在地球大氣層的含量占0.9%，勝過二氧化碳；而氦氣（He,helium）在地球大氣層的含量確實(shí)很少，但在宇宙卻是相當(dāng)充沛，它占有25%，僅次于氫。所以化學(xué)家又改稱為惰性氣體（又稱鈍氣，inertgases），表示它們的反應(yīng)性很低，不曾在自然中出現(xiàn)化合物過。對(duì)于那些早期需借由化合物來尋找元素的科學(xué)家，這些元素是比較難以尋找的。不過，最近的研究指出他們是可以和其他元素結(jié)合成化合物（此即稀有氣體化合物），只是需要借助人工合成的方式。故最后改稱為貴重氣體（又稱貴族氣體、貴氣體或高貴氣體，noblegases），這個(gè)稱呼是源自德語的Edelgas所翻譯來的，是由雨果?埃德曼于1898年所定名。“noble”與黃金等的“貴金屬”類似，表示它們不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但并非不能產(chǎn)生任何化合物。 在中文譯名方面，各有各不同的稱呼。中國大陸全國自然科學(xué)名詞審定委員會(huì)于1991年公布的《化學(xué)名詞》中正式規(guī)定"noblegases"稱為稀有氣體一詞。香港教育局的《中學(xué)化學(xué)科常用英漢詞匯》稱“noblegases”為（高）貴氣體，而一般社會(huì)仍有使用惰性氣體的稱呼。而臺(tái)灣方面，由國立編譯館的國家教育研究院建議常稱“noblegases”為惰性氣體，比較少用鈍氣、稀有氣體等，也有被稱為高貴氣體。稀有氣體的得名稀有氣體的單質(zhì)在常溫下為氣體，且除氬氣外，其余幾種在大氣中含量很少（尤其是氦），故得名“稀有氣體”，歷史上稀有氣體曾被稱為“惰性氣體”，這是因?yàn)樗鼈兊脑幼钔鈱与娮訕?gòu)型除氦為1s外，其余均為8電子構(gòu)型（ns2np6，均為上標(biāo)），而這兩種構(gòu)型均為穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。因此，稀有氣體的化學(xué)性質(zhì)很不活潑，所以過去人們?cè)J(rèn)為他們與其他元素之間不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，稱之為“惰性氣體”。然而正是這種絕對(duì)的概念束縛了人們的思想，阻礙了對(duì)稀有氣體化合物的研究。1962年，在加拿大工作的26歲的英國青年化學(xué)家N.Bartlett合成了第一個(gè)稀有氣體化合物Xe[PtF6]，引起了化學(xué)界的很大興趣和重視。許多化學(xué)家競(jìng)相開展這方面的工作，先后陸續(xù)合成了多種“稀有氣體化合物”，促進(jìn)了稀有氣體化學(xué)的發(fā)展。而“惰性氣體”一名也不再符合事實(shí)，故改稱稀有氣體。通電的稀有氣體放電管發(fā)現(xiàn)史

1868年，天文學(xué)家在太陽的光譜中發(fā)現(xiàn)一條特殊的黃色譜線D3，這和早已知道的鈉元素的D1和D2兩條黃色譜線不同，由此預(yù)言在太陽中可能有一種未知元素存在。后來將這種元素命名為“氦”，意為“太陽元素”[1]。20多年后，拉姆賽證實(shí)了地球上也存在氦元素。1895年，美國地質(zhì)學(xué)家希爾布蘭德觀察到釔鈾礦放在硫酸中加熱會(huì)產(chǎn)生一種不能自燃、也不能助燃的氣體。他認(rèn)為這種氣體可能是氮?dú)饣驓鍤?，但沒有繼續(xù)研究。拉姆賽知道這一實(shí)驗(yàn)后，用釔鈾礦重復(fù)了這一實(shí)驗(yàn)，得到少量氣體。在用光譜分析法檢驗(yàn)該氣體時(shí)，原以為能看到氬的譜線，卻意外地發(fā)現(xiàn)一條黃線和幾條微弱的其他顏色的亮線。拉姆賽把它與已知的譜線對(duì)照，沒有一種同它相似。經(jīng)過苦苦思索，終于想起27年前發(fā)現(xiàn)的太陽上的氦。氦的光譜正是黃線，如果這兩條黃線能夠重合，那么釔鈾礦中放出的氣體應(yīng)是太陽元素氦了。拉姆賽十分謹(jǐn)慎，請(qǐng)當(dāng)時(shí)英國最著名的光譜專家克魯克斯幫助檢驗(yàn)，證實(shí)拉姆賽所得的未知?dú)怏w即為“太陽元素”氣體。1895年3月，拉姆賽在《化學(xué)新聞》上首先發(fā)表了在地球上發(fā)現(xiàn)氦的簡報(bào)，同年在英國化學(xué)年會(huì)上正式宣布這一發(fā)現(xiàn)。后來，人們?cè)诖髿庵小⑺小⑻烊粴庵?、石油氣中以及鈾和外的礦石中，甚至在隕石中也發(fā)現(xiàn)了氦。1902年，德米特里?門捷列夫接受了氦和氬元素的發(fā)現(xiàn)，并這些稀有氣體納入他的元素排列之內(nèi)，分類為第0族，而元素周期表即從該排列演變而來⑵。拉姆齊繼續(xù)使用分餾法把液態(tài)空氣分離成不同的成分以尋找其他的稀有氣體。他于1898年發(fā)現(xiàn)了三種新元素：氪、氖和氙。“氪”源自希臘語“KpunT(krupt6s)”，意為“隱藏”；“氖”源自希臘語“vo(nQos)”，意為“新”；“氙”源自希臘語“Evo(xQnos)”，意為“陌生人”。氡氣于1898年由弗里德里希?厄恩斯特?當(dāng)發(fā)現(xiàn)，最初取名為鐳放射物，但當(dāng)時(shí)并未列為稀有氣體⑶。直到1904年才發(fā)現(xiàn)它的特性與其他稀有氣體相似。1904年，瑞利和拉姆齊分別獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)和化學(xué)獎(jiǎng)，以表彰他們?cè)谙∮袣怏w領(lǐng)域的發(fā)現(xiàn)⑷。瑞典皇家科學(xué)院主席西德布洛姆致詞說：“即使前人未能確認(rèn)該族中任何一個(gè)元素，卻依然能發(fā)現(xiàn)一個(gè)新的元素族，這是在化學(xué)歷史上獨(dú)一無二的，對(duì)科學(xué)發(fā)展有本質(zhì)上的特殊意義。[4]”稀有氣體的發(fā)現(xiàn)有助于對(duì)原子結(jié)構(gòu)一般理解的發(fā)展。在1895年，法國化學(xué)家亨利圣瓦桑嘗試進(jìn)行氟(電負(fù)性最高的元素)與氬(稀有氣體)之間的反應(yīng)，但沒有成功。直到20世紀(jì)末，科學(xué)家仍無法制備出氬的化合物，但這些嘗試有助于發(fā)展新的原子結(jié)構(gòu)理論。由這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果，丹麥物理學(xué)家尼爾斯?玻爾在1913年提出，在原子中的電子以電子層形式圍繞原子核排列，除了氦氣以外的所有稀有氣體元素的最外層的電子層總是包含8個(gè)電子。1916年，吉爾伯特?牛頓?路易斯制定了八隅體規(guī)則，指出最外電子層上有8個(gè)電子是任何原子最穩(wěn)定的排布；此電子排布使它們不會(huì)與其他元素發(fā)生反應(yīng)，因?yàn)樗鼈儾恍枰嗟碾娮右蕴顫M其最外層電子層。但到了1962年，尼爾?巴特利特發(fā)現(xiàn)了首個(gè)稀有氣體化合物六氟合伯酸氙。其他稀有氣體化合物隨后陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)：在1962年發(fā)現(xiàn)了氡的化合物二氟化氡；并于1963年發(fā)現(xiàn)氪的化合物二氟化氪。2000年，第一種穩(wěn)定的氬化合物氟氬化氫(HArF)在40K(-233.2°C)下成功制備。⑸1998年12月，俄羅斯杜布納的聯(lián)合核研究所的科學(xué)家以鈣原子轟擊钚來產(chǎn)生114號(hào)元素的單一原子，后來被命名為Fl。初步化學(xué)實(shí)驗(yàn)已顯示該元素可能是第一種超重元素，盡管它位于元素周期表的第14族，卻有著的稀有氣體特性。2006

年10月，聯(lián)合核研究所與美國勞倫斯利福摩爾國家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家成功地以鈣原子轟擊锎的方法，人工合成了Uuo,它是18族的第七個(gè)元素[6]化合物芬蘭赫爾辛基大學(xué)的科學(xué)家在24日出版的英國《自然》雜志上報(bào)告說，他們首次合成了惰性氣體元素氬的穩(wěn)定化合物一一氟氬化氫，分子式為HArF。這樣，6種惰性氣體元素氦、氖、氬、氪、氙和氡中，就只有原子量最小的氦和氖尚未被合成穩(wěn)定化合物了。惰性氣體可廣泛應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)療、光學(xué)應(yīng)用等領(lǐng)域，合成惰性氣體穩(wěn)定化合物有助于科學(xué)家進(jìn)一步研究惰性氣體的化學(xué)性質(zhì)及其應(yīng)用技術(shù)。在惰性氣體元素的原子中，電子在各個(gè)電子層中的排列，剛好達(dá)到穩(wěn)定數(shù)目。因此原子不容易失去或得到電子，也就很難與其它物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此這些元素被稱為“惰性氣體元素”。在原子量較大、電子數(shù)較多的惰性氣體原子中，最外層的電子離原子核較遠(yuǎn)，所受的束縛相對(duì)較弱。如果遇到吸引電子強(qiáng)的其他原子，這些最外層電子就會(huì)失去，從而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。1962年，加拿大化學(xué)家首次合成了氙和氟的化合物。此后，氡和氪各自的化合物也出現(xiàn)了。原子越小，電子所受約束越強(qiáng)，元素的“惰性”也越強(qiáng)，因此合成氦、氖和氬的化合物更加困難。赫爾辛基大學(xué)的科學(xué)家使用一種新技術(shù)，使氬與氟化氫在特定條件下發(fā)生反應(yīng)，形成了氟氬化氫。它在低溫下是一種固態(tài)穩(wěn)定物質(zhì)，遇熱又會(huì)分解成氬和氟化氫?？茖W(xué)家認(rèn)為，使用這種新技術(shù)，也可望分別制取出氦和氖的穩(wěn)定化合物。自19世紀(jì)末以來，稀有氣體元素不能生成熱力學(xué)穩(wěn)定化合物的結(jié)論給科學(xué)家人為地劃定了一個(gè)禁區(qū)，致使絕大多數(shù)化學(xué)家不愿再涉獵這一被認(rèn)為是荒涼貧瘠的不毛之地，關(guān)于稀有氣體化學(xué)性質(zhì)的研究被忽略了。盡管如此，仍有少數(shù)化學(xué)家試圖合成稀有氣體化合物。1932年，前蘇聯(lián)的阿因托波夫皿.R.Antropoff)曾報(bào)道，他在液體空氣冷卻器內(nèi)，用放電法使氪與氯、漠反應(yīng)，制得了較氯易揮發(fā)的暗紅色物質(zhì)，并認(rèn)為是氪的鹵化物。但當(dāng)有人采用他的方法重復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí)卻未獲成功。阿因托波夫就此否定了自己的報(bào)道，認(rèn)為所謂氪的鹵化物實(shí)際上是氧化氮和鹵化氫，并非氪的鹵化物。1933年，美國著名化學(xué)家鮑林(L.Pauling)通過對(duì)離子半徑的計(jì)算，曾預(yù)言可以制得六氟化氙(XeF6)、六氟化氪(KrF6)、氙酸及其鹽。揚(yáng)斯特(D.M.Younst)受阿因托波夫的第一個(gè)報(bào)道和鮑林預(yù)言的啟發(fā)，用紫外線照射和放電法試圖合成氟化氙和氯化氙，均未成功。他在放電法合成氟化氙的實(shí)驗(yàn)中將氟和氙按一定比例混合后，在銅電極間施以30000伏的電壓，進(jìn)行火花放電，但未能檢驗(yàn)出氟化氙的生成。揚(yáng)斯特由于對(duì)傳統(tǒng)觀念心有余悸，沒有堅(jiān)持繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使一個(gè)極有希望的方法半途而廢。一系列的失敗，致使在以后的30多年中很少有人再涉足這一領(lǐng)域。令人遺憾的是，到了1961年，鮑林也否定了自己原來的預(yù)言，認(rèn)為“氙在化學(xué)上是完全不反應(yīng)的，它無論如何都不能生成通常含有共價(jià)鍵或離子鍵化合物的能力”。歷史的發(fā)展頗具戲劇性，就在鮑林否定其預(yù)言的第二年，第一個(gè)稀有氣體化合物 六氟合鉑酸氙(XePtF6)竟奇跡般地出現(xiàn)了，并以它獨(dú)特的經(jīng)歷和風(fēng)姿震驚了整個(gè)化學(xué)界，標(biāo)志著稀有氣體化學(xué)的建立，開創(chuàng)了稀有氣體化學(xué)研究的嶄新領(lǐng)域。

在加拿大工作的英國年輕化學(xué)家巴特列特(N.Bartlett)一直從事無機(jī)氟化學(xué)的研究。自1960年以來，文獻(xiàn)上報(bào)道了數(shù)種新的伯族金屬氟化物，它們都是強(qiáng)氧化劑，其中高價(jià)鉑的氟化物六氟化鉑(PtF6)的氧化性甚至比氟還要強(qiáng)。巴特列特首先用PtF6與等摩爾氧氣在室溫條件下混合反應(yīng)，得到了一種深紅色固體，經(jīng)X射線衍射分析和其他實(shí)驗(yàn)確認(rèn)此化合物的化學(xué)式為O2PtF6，其反應(yīng)方程式為：O2+PtF6一O2PtF6這是人類第一次制得O+2的鹽，證明PtF6是能夠氧化氧分子的強(qiáng)氧化劑。巴特列特頭腦機(jī)敏，善于聯(lián)想類比和推理。他考慮到O2的第一電離能是1175.7千焦/摩爾，氙的第一電離能是1175.5千焦/摩爾，比氧分子的第一電離能還略低，既然O2可以被PtF6氧化，那么氙也應(yīng)能被PtF6氧化。他同時(shí)還計(jì)算了晶格能，若生成XePtF6，其晶格能只比O2PtF6小41.84千焦/摩爾。這說明XePtF6一旦生成，也應(yīng)能穩(wěn)定存在。于是巴特列特根據(jù)以上推論，仿照合成O2PtF6的方法，將PtF6的蒸氣與等摩爾的氙混合，在室溫下竟然輕而易舉地得到了一種橙黃色固體XePtF6：Xe+PtF6一XePtF6該化合物在室溫下穩(wěn)定，其蒸氣壓很低。它不溶于非極性溶劑四氯化碳，這說明它可能是離子型化合物。它在真空中加熱可以升華，遇水則迅速水解，并逸出氣體：2XePtF6+6H2O-2Xef+O2f+2PtO2+12HF這樣，具有歷史意義的第一個(gè)含有化學(xué)鍵的“惰性”氣體化合物誕生了，從而很好地證明了巴特列特的正確設(shè)想。1962年6月，巴特列特在英國ProceedingsoftheChemicalSociety雜志上發(fā)表了一篇重要短文，正式向化學(xué)界公布了自己的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，一下震動(dòng)了整個(gè)化學(xué)界。持續(xù)70年之久的關(guān)于稀有氣體在化學(xué)上完全惰性的傳統(tǒng)說法，首先從實(shí)踐上被推翻了?；瘜W(xué)家們開始改變了原來的觀念，摘掉了冠以稀有氣體頭上名不副實(shí)的“惰性”的帽子，拆除了人為的樊籬，很快形成了一個(gè)合成和研究新的稀有氣體化合物的熱潮，開辟了一個(gè)稀有氣體化學(xué)的新天地。認(rèn)識(shí)上的障礙一旦拆除，更多的稀有氣體化合物很快被陸續(xù)合成出來。就在同年8月，柯拉森(H.H.Classen)在加熱加壓的情況下，以1：5體積比混合氙與氟時(shí)，直接得到了XeF4,年底又制得了XeF2和XeF6。氙的氟化物的直接合成成功，更加激發(fā)了化學(xué)家合成稀有氣體化合物的熱情。在此后不長的時(shí)間內(nèi)，人們相繼又合成了一系列不同價(jià)態(tài)的氙氟化合物、氙氟氧化物、氙氧酸鹽等，并對(duì)其物理化學(xué)性質(zhì)、分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵本質(zhì)進(jìn)行了廣泛的研究和探討，從而大大豐富和拓寬了稀有氣體化學(xué)的研究領(lǐng)域。到1963年初，關(guān)于氪和氡的一些化合物也陸續(xù)被合成出來了。至今，人們已經(jīng)合成出了數(shù)以百計(jì)的稀有氣體化合物，但卻僅限于原子序數(shù)較大的氪、氙、氡，至于原子序數(shù)較小的氦、氖，仍未制得它們的化合物，但有人已從理論上預(yù)測(cè)了合成這些化合物的可能性。1963年，皮門陶(Pimentaw)等人根據(jù)HeF2的電子排布與穩(wěn)定的HF-2離子相似這一點(diǎn)，提出了利用核反應(yīng)制備HeF2的3種設(shè)想：(1)制取TF-2，再利用氚〔3H(T)〕的B衰變合成HeF2：TF-2—HeF2+B；(2)用熱中子輻射LiF，生成HeF2；(3)直接用a粒子轟擊固態(tài)氟而產(chǎn)生HeF2。但毛姆等人則認(rèn)為，HeF2和HF-2的電子排布雖然相似，但HF-2可以看成是一個(gè)H-跟兩個(gè)F原子作用成鍵，H-的電離

能僅為22.44千焦/摩爾，而He的電離能卻高達(dá)801.5千焦/摩爾，因此是否存在HeF2，在理論上是值得懷疑的，氦能否形成化合物，至今仍是個(gè)不解之謎。稀有氣體化合物的制成1962年6月，英國青年化學(xué)家巴特利特發(fā)表了合成Xe(PtF6)的簡報(bào)，使科學(xué)界大為震驚，從此打破了人為劃定的不存在“稀有氣體元素”化合物的禁區(qū)，使“稀有氣體元素”化學(xué)得到了飛躍的發(fā)展。至今，已合成了四百多種“稀有體元素”化合物，其中有的并不需要精密的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，如氙和氟的混和氣體只需要放在日光下照射，即可生成二氟化氙。穩(wěn)定的氙碳化合物首次制成1989年，聯(lián)邦德國多特蒙德大學(xué)首次制備出一種穩(wěn)定的氙碳化合物。這種化合物是在乙臘液體中和0°C下，使二氟化氙和三(五氯酚氟代苯基)甲硼烷反應(yīng)生成的。研究人員已用核磁共振裝置研究了這種含氙碳鍵化合物的結(jié)構(gòu)。低溫下穩(wěn)定的氪氮化合物制備成功。1988年，加拿大麥克馬斯特大學(xué)的施陶貝根宣稱，他首次制備并表征了含有氪一氮鍵的化合物。他用二氟化氪(KrF2)和質(zhì)子化的氫氤酸鹽進(jìn)行反應(yīng)，把這兩種化合物放入氫氟酸中，并以液氮冷卻。然后讓反應(yīng)溫度緩慢上升，使這兩種化合物溶解，并發(fā)生相互作用，在約-60C時(shí)生成含有氪一氮鍵的白色固體化合物。這種氪一氮化合物與其他氙同系物相比是相當(dāng)不穩(wěn)定的，它似乎不能在高于-50C的溫度下存在在一定條件下，Xe可與F2發(fā)生反應(yīng)，生成三種穩(wěn)定的Xe的氟化物。XeF2.XeF4和XeF6：Xe+nF2一XeF2n(n=1.2.3)其中XeF4在堿性溶液中迅速分解.6XeF4+12H2O一2XeO3+4Xe+24HF+3O2XeF6不完全水解，產(chǎn)物為XeOF4XeF6+3H2O一XeFO4+6HFXe的含氧化物除了XeO3，XeOF4外還有XeF4，HXeO4-和(XeO6)4-等XeO3+OH-一HXeO4-2HXeO4-+2OH-一(XeO6)4-+Xe+O2+2H2O三氧化氙【XeO3】是無色、易潮解、易爆炸的晶狀固體，可溶于水，在水中以分子狀態(tài)存在。它在中性和微酸性環(huán)境中很穩(wěn)定，但在堿性環(huán)境中它以HXeO4形式存在，且HXeO4不穩(wěn)定，除氧化分解以外，還發(fā)生歧化反應(yīng)：2HXeO4(aq)+2OH(aq)=XeO6(aq)+Xe(g)+O2(g)+2H2O(l)WXeO3/Xe=+2.10VWHXeO4-/Xe=+1.24V且XeO3還原產(chǎn)物總是氙，因?yàn)闆]有穩(wěn)定的低價(jià)態(tài)氧化氙。氙金屬化合物三氟化金與氙和原子態(tài)氫反應(yīng)，生成了一種新的黑色晶體，經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)這種晶體的成分是新的化合物四氙化金。氯是鹵族元素元為惰性氣體，在正常情況下氯和氙是不會(huì)發(fā)生反應(yīng)的，在自然界中也不存在氯和氙的化合物，但在高壓和強(qiáng)電場(chǎng)作用下氯可以接受氙的一個(gè)電子，形成氯化氙分子，氯化氙不穩(wěn)定維持的時(shí)間很短，很快會(huì)解離成為氯和氙，這中不穩(wěn)定的分子稱為準(zhǔn)分子，由不穩(wěn)定的氯化氙準(zhǔn)分子受激發(fā)而發(fā)出的波長為308nm的紫外線激光。

氟化氙分三種：二氟化氙，四氟化氙和六氟化氙。他們均為無色晶體，其中二氟化氙熔點(diǎn)為129°C，四氟化氙為113°C，六氟化氙為89°C°XeF2在堿溶液中易被還原成Xe。XeF4則在水中岐化為XeO3+Xe。XeF6則水解成XeO3。氟化氙能被氫氣還原為Xe。XeF2能將Cl-變?yōu)镃l2，BrO3-變?yōu)锽rO4-。都可以用氙和氟直接化合生成，也可做氟化劑。易升華，前二者氣態(tài)無色，后者黃色?；瘜W(xué)活潑性、氧化性和氟化性依次遞增。如XeF2和XeF4不和SiO2反應(yīng)，而XeF6最終反應(yīng)生成XeO3。XeF2可用作有機(jī)物的氟化劑，選擇性較好，產(chǎn)率較高。XeF4及XeF6和某些有機(jī)物接觸會(huì)引起燃燒或爆炸。改性的XeF6為有前途的氟化劑。XeF2可用作氧化鈾的氟化劑，以分離鈾235。用生成氟化氙除去核反應(yīng)堆裂變產(chǎn)物放射性氙的小型試驗(yàn)已獲成功。用135XeF4作核反應(yīng)堆的減速劑正在試驗(yàn)?？刂撇煌臏囟?，壓力等條件，可由氙和氟直接反應(yīng)制得上述三種氟化氙。還可通過放電、輻射、光化學(xué)反應(yīng)等制備。理化性質(zhì)空氣中約含0.94%（體積百分）的稀有氣體，其中絕大部分是氬氣。稀有氣體都是無色、無臭、無味的，微溶于水，溶解度隨分子量的增加而增大。稀有氣體的分子都是由單虹組成的，它們的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)都很低，隨著原子量的增加，熔點(diǎn)和沸點(diǎn)增大。它們?cè)诘蜏貢r(shí)都可以液化。稀有氣體原子的最外層電子結(jié)構(gòu)為ns2np6（氦為1s2），是最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，因此，在通常條件下不與其它元素作用，長期以來被認(rèn)為是化學(xué)性質(zhì)極不活潑，不能形成化合物的惰性元素。除氦以外，稀有氣體原子的最外電子層都是由充滿的ns和np軌道組成的，它們都具有穩(wěn)定的8電子構(gòu)型。稀有氣體的電子親合勢(shì)都接近于零，與其它元素相比較，它們都有很高的電離勢(shì)。因此，稀有氣體原子在一般條件下不容易得到或失去電子而形成化學(xué)鍵。表現(xiàn)出化學(xué)性質(zhì)很不活潑，不僅很難與其它元素化合，而且自身也是以單原子分子的形式存在，原子之間僅存在著微弱的范德華力（主要是色散力）。直到1962年，英國化學(xué)家N.巴利特才利用強(qiáng)氧化劑PtF6與氙作用，制得了第一種惰性氣體的化合物Xe[PtF6]，以后又陸續(xù)合成了其他惰性氣體化合物，并將它的名稱改為稀有氣體?？諝馐侵迫∠∮袣怏w的主要原料，通過液態(tài)空氣分級(jí)蒸餾，可得稀有氣體混合物，再用活性炭低溫選擇吸附法，就可以將稀有氣體分離開來。第0族包括氦、氖、氬、氪、氙和氡共六種元素，統(tǒng)稱為稀有氣體。稀有氣體在高壓電場(chǎng)下

稀有氣體元素的基本性質(zhì)列于下表中。性質(zhì)HeNeArKr Xe Rn顏色無色無色無色無色無色無色光譜顏色(放電管中)黃紅藍(lán)亮白色藍(lán)綠-氣體密度(g/L)0.17850.9002!1.78093.7085.851 9.73熔點(diǎn)(K)0.9524.584.0116.6161.2202.2沸點(diǎn)(K)4.2527.387.5120.3166.1208.2溶解度(mol/L,293K)13.814.737.973 110.9 -臨界溫度(K)5.2544.45153.15210.65289.75377.65氣化熱(kJ/mol)*:在2.6MPa下0.091.86.39.7 13.7 18.0性質(zhì)HeNeAr Kr Xe Rn原子序數(shù)21018 36 54 86原子量4.0020.1839.9583.80131.3222.0價(jià)電子結(jié)構(gòu)1s2s2p3s3p4s4p5s5p6s6p原子(范得華)半徑(pm)122160191 198 - -第I電離勢(shì)(kJ/mol)237220811521 1351 1170 1037第II電離勢(shì)(kJ/mol)525039522666 2350 2046 -恒壓熱容Cp(J/K?mol)20.7920.7920.7920.7920.7920.79熱容商Cp/Cv1.651.641.66 1.69 1.67 -應(yīng)用隨著工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，稀有氣體越來越廣泛地應(yīng)用在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、尖端科學(xué)技術(shù)以至日常生活里。利用稀有氣體極不活動(dòng)的化學(xué)性質(zhì)，有的生產(chǎn)部門常用它們來作保護(hù)氣。例如，在焊接精密零件或鎂、鋁等活潑金屬，以及制造半導(dǎo)體晶體管的過程中，常用氬作保護(hù)氣。原子能反應(yīng)堆的核燃料钚，在空氣里也會(huì)迅速氧化，也需要在氬氣保護(hù)下進(jìn)行機(jī)械加工。電燈泡里充氬氣可以減少鎢絲的氣化和防止鎢絲氧化，以延長燈泡的使用壽命。稀有氣體通電時(shí)會(huì)發(fā)光。世界上第一盞霓虹燈是填充界氣制成的(霓虹燈的英文原意是“氖燈”)。氖燈射出的紅光，在空氣里透射力很強(qiáng)，可以穿過濃霧。因此，氖燈常用在機(jī)場(chǎng)、港口、水陸交通線的燈標(biāo)上。燈管里充入氬氣或氦氣，通電時(shí)分別發(fā)出淺藍(lán)色或淡紅色光。有的燈管里充入了氖、氬、氦、水銀蒸氣等四種氣體(也有三種或兩種的)的混合物。由于各種氣體的相對(duì)含量不伺，便制得五光十色的各種霓虹燈。人們常用的熒光燈，是在燈管里充入少量水銀和氬氣，并在內(nèi)壁涂熒光物質(zhì)(如鹵磷酸鈣)而制成的。通電時(shí)，管內(nèi)因水銀蒸氣放電而產(chǎn)生紫外線，激發(fā)熒光物質(zhì)，使它發(fā)出近似日光的可見光，所以又叫做日光燈。利用稀有氣體可以制成多種混合氣體激光器。氦-氖激光器就是其中之一。氦氖混合氣體被密封在一個(gè)特制的石英管中，在外界高頻振蕩器的激勵(lì)下，混合氣體的原子間發(fā)生非彈性碰撞，被激發(fā)的原子之間發(fā)生能量傳遞，進(jìn)而產(chǎn)生電子躍遷，并發(fā)出與躍遷相對(duì)應(yīng)的受激輻射波，近紅外光。氦-氖激