


周期表中零族元素有氦、氖、氬、氪、氙(xiān)、氡一共六種,它們(men)都是氣(qì)體。
六種(zhǒng)稀有(yǒu)氣體(tǐ)元素是在1894-1900年間陸續被發現的。發現稀有氣(qì)體(tǐ)的主要功績應歸於英國化學(xué)家萊姆賽(Ramsay W,1852-1916)。下麵我們按元素發(fā)現的先(xiān)後(hòu)順序,分別簡介這六(liù)種元素的發現經過。
早在(zài)1785年(nián),英國(guó)著名科學(xué)家卡文迪什(Cavendish H,1731-1810)在研究空氣(qì)組成(chéng)時,發現(xiàn)一個奇怪的現象。當時人們已經知道(dào)空氣中含有氮、氧、二氧化碳等,卡文迪什把空氣中的這些(xiē)成分除盡後(hòu),發現還殘留少量氣體,這個現象當時並沒有引起(qǐ)化學家們應有的重視。誰也沒有想到,就在這少量氣體裏竟藏著(zhe)一(yī)個化學元素家族。
100多年後,英國物(wù)理學(xué)家瑞利(lì)(Rayleigh J W S,1842-1919)在研究氮(dàn)氣時發現從氮的化(huà)合物中分離出(chū)來的氮氣每升重1.2508g,而從空氣中分離出來的(de)氮氣在(zài)相同情況下每升重1.2572g,這0.0064g的微小(xiǎo)差別引(yǐn)起了瑞利的注意。他與(yǔ)化學家萊姆賽(sài)合作,把空(kōng)氣中的氮氣和氧氣除去,用光譜(pǔ)分析鑒定剩餘氣體,終於在(zài)1894年發現了氬。由於氬和(hé)許多試劑都不發生反應,極不活潑,故被命名為Argon,即“不活潑”之意。中譯名為氬,化學符號為Ar。
早在1868年,法國天文學家簡森(Janssen P J C,1824-1907)在觀察日全蝕時,就曾在太陽光譜上觀察到(dào)一條黃線D,這和早已知道的(de)鈉光譜的D1和D2兩條線不相同。同時,英國天文學家洛克耶爾(Lockyer J N,1836-1920)也觀測到這條黃線D。當時天文學家認為這條線(xiàn)隻(zhī)有太陽才(cái)有,並且還認為是一(yī)種金屬元素。所以(yǐ)洛克耶爾把(bǎ)這個元素(sù)取名為Helium,這是由兩個字拚起來的,helio是希臘文(wén)太(tài)陽神的意思,後綴-ium是指(zhǐ)金屬元素而言。中(zhōng)譯名為氦。
1895年,萊姆賽和(hé)另(lìng)一位英國化學家特拉弗斯(Travers M W,1872-1961)合作,在用硫酸處理瀝青鈾礦時,產生一種不活潑的氣體,用光譜鑒定為氦,證實了氦元素也是一種稀有氣體,這種元素地球上也有,並且是非金屬元素。
由於氦和氬的性質非常相近,而且它們與周期係中已被(bèi)發現(xiàn)的其它元素在(zài)性質上(shàng)有很大差異,萊(lái)姆賽根據周期係的規律性,推測出氦和氬(yà)可能是另一族元素,在它們之間(jiān)一定有一(yī)個性質和氦、氬相近的家族。果然(rán),在1898年5月30日萊姆賽和特拉弗斯在大量液態空氣(qì)蒸發後的殘餘物中,用光譜分析首先發(fā)現了比氬重(chóng)的氪,他們把它命(mìng)名為Krypton,即隱藏之意(yì)。隱藏於空氣(qì)中多年才被發現(xiàn)。
1898年6月,萊姆賽和特拉弗斯在蒸發液態氬時(shí)收集了最先逸出的氣體,用光譜分析發現了比氬(yà)輕的氖(nǎi)。他(tā)們把它命名為neon,源自希臘詞neos,意為新,即從(cóng)空氣中發現的新氣體。中譯(yì)名為(wéi)氖。也就是現在氖燈裏(lǐ)的氣體。
1898年7月12日,萊姆賽和特(tè)拉弗斯在分餾液態空氣,製(zhì)得了氪(kè)和氖(nǎi)後,又把氪反複(fù)地分次萃(cuì)取,從其中又分(fèn)出一種質量比氪更重的新氣(qì)體,他們把它命名為Xenon,源自希(xī)臘文xenos,意為陌生人,即為人們所生疏的氣體(tǐ),因為它在空氣(qì)中的含量極少,僅占總(zǒng)體積的一億分之八。
氡是(shì)一種(zhǒng)具有天然(rán)放射性的稀有氣體,它是鐳、釷(tǔ)和錒這些放射性元素在蛻變過程中的產物,因此(cǐ),隻有(yǒu)match這些元素發現後(hòu)才有可(kě)能發現氡。
1899年,英國(guó)物(wù)理學家歐文斯(Owens R B)和盧瑟福(Rutherford E,1871-1937)在研究(jiū)釷的放射性時發現釷射(shè)氣,即氡-220。1900年,德國人(rén)道恩(Dorn F E)在研究鐳的放射性(xìng)時發現鐳射氣,即氡-222。1902年,德(dé)國人吉賽爾(Giesel F O,1852-1927)在錒的化合物中發現錒射氣,即氡-219。直到1908年,萊姆賽確定鐳射氣是一種新元素,和已發現的其它稀有氣體一樣,是一種化學(xué)惰性的稀有(yǒu)氣(qì)體元素。其它兩種射氣,是它的(de)同位素。1923年國際化學會議上命名這種新元素為(wéi)radon,中文音譯成氡,化學符號(hào)為Rn。
至此,氦、氖、氬、氪、氙、氡六種(zhǒng)稀有氣體作為一個家族全被發現了,它們占據了(le)元(yuán)素周期表零(líng)族的位置。這個(gè)位置相當(dāng)特殊,在它前(qián)麵是(shì)電負性最強(qiáng)的非金屬元(yuán)素,在它後麵是電負性最小的金屬活潑性最強的金屬元素。由於這六種氣體(tǐ)元(yuán)素的化學惰性,很(hěn)久以(yǐ)來,它們被(bèi)稱為(wéi)"隋性(xìng)氣體"。
人類的(de)認識是永無止境的,經過實踐的(de)檢驗,理論的(de)相對真理性會得到(dào)發展(zhǎn)和完善。1962年(nián),在加拿大工作的英國青年(nián)化學家巴特列特(Bartlett N,1932~)首先合成出第一個惰性氣體(tǐ)的化合物──六氟合鉑酸氙Xe[PtF6],動搖了長期禁錮人們思想。"隋性氣體"也隨之改名"稀有氣體"。
稀有氣(qì)體的化學性(xìng)質是由它的原子結構所(suǒ)決定的(de)。
除氦以外,稀有(yǒu)氣體原子的最外電子層都是由充滿的ns和np軌道組成的,它們都具有穩定的8電子構型。稀(xī)有氣體的電子親合勢都接近於零,與其它元素相比較,它們都有很高的電離勢。因此,稀有氣體原子在一般條件(jiàn)下不(bú)容易得到或失去電子而(ér)形成化學鍵。表現出化學性質很不活潑,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(yuán)子之間僅存在著微(wēi)弱的範德華力(主要是色散力)。
稀有氣體的熔、沸點都很低,氦(hài)的沸點是所有單質中最低的(de)。它(tā)們的蒸發(fā)熱和在水(shuǐ)中(zhōng)的(de)溶解度都很小,這些性質隨著原子序(xù)數的增加而逐漸升高。
稀有氣體的原子半徑都很大,在族中自上而下(xià)遞增。應該注(zhù)意的是,這些半徑都是未成鍵的半徑,應該僅把它們與其它元素的範德華半徑進行對比,不能(néng)與共(gòng)價或成鍵半徑進行對比(bǐ)。
氦是所有氣體中最難液(yè)化的,溫度在(zài)2.2K以上的液氦是一種正(zhèng)常液態(tài),具有一般液體的通性。溫度在2.2K以下的液氦則是一種(zhǒng)超流體,具有許多反(fǎn)常的性質。例如具有超導性、低粘滯性等。它的粘(zhān)度變得為氫氣粘度(dù)的百(bǎi)分(fèn)之一,並且這種液氦能沿著容器的內壁向上流動(dòng),再沿著容器的外壁往下慢慢流下來。這種現象對於研究和驗證量子理(lǐ)論很有意義。
稀有氣體廣泛應(yīng)用到光學(xué)、冶金和醫學等領域(yù)中。
例如:氦氖(nǎi)激光器、氬(yà)離子激光器等在國防和科(kē)研上有著廣泛的用途。氖在放電管內放射出美麗的紅光,加入一些汞蒸氣後又(yòu)發射出藍光(guāng),所以,氖被廣泛用來製造霓虹(hóng)燈。氙(xiān)在電場的激發下能放出強烈的白光,高壓長弧氙燈經常用於電影攝影、舞台照明等。
在冶金工業中,氬和氦的最大用(yòng)途是(shì)為熔焊不鏽鋼等提供惰性氣氛。氪、氙和氡(dōng)還(hái)能用於醫療(liáo)上,氙燈(dēng)能放出紫(zǐ)外線,氪、氙的同位素還被用來測量(liàng)腦血流量等。氦還被(bèi)用來代替氫充填氣象(xiàng)氣球和飛船,由於它不燃燒,比氫安全得多。由於氦的沸(fèi)點低(dī),還被用(yòng)於超低溫技術。
來源:UniEco聯優

©京ICP備19059098號-4
京(jīng)公網安備 11011302005837號
E-mail:ait@263.net.cn 服務熱線:010-8416 4557
copyright©北京艾亞特會展有限公司 版(bǎn)權所有
鄭(zhèng)重聲明:未經授權禁止轉載、編輯、複製如有違反,追(zhuī)究法律責任