7 种元素
稀有气体
稀有气体构成第 18 族。外层电子层已满使它们极不活泼,因此以单原子形式存在。它们在放电时发出特有的颜色,用于照明、激光和保护气氛。
- 成员数
- 7
- 室温下的状态
- 7 气体
- 熔点范围
- -272 至 -71 °C
- 电负性
- 2.2 – 3
全部稀有气体
- 2He氦4.0026 u · 1868
- 10Ne氖20.18 u · 1898
- 18Ar氩39.9 u · 1894
- 36Kr氪83.8 u · 1898
- 54Xe氙131.29 u · 1898
- 86Rn氡[222] u · 1900
- 118Og鿫[295] u · 2002
意料之外的家族
1869年门捷列夫编制元素周期表时,还没有任何一种稀有气体为人所知。它们不发生反应,因此从未在化学分析中现身。1894年,人们在普通空气中发现了藏身其中的氩,空气中氩的含量接近1%。此后不到四年,氦、氖、氪和氙相继被发现,元素周期表也因此多出了完整的一列。
电子层全满,无意成键
稀有气体原子的最外电子层是完全填满的:氦有两个电子,其余的都有八个。它们既没有多余的电子可以给出,也没有空位容纳更多电子,因此很少形成化学键。它们以单原子而非分子的形式存在,而且全都无色无味。
事实证明,“惰性”这个说法并不完全准确。1962年,巴特利特制得了第一种稀有气体化合物——六氟合铂酸氙,如今已知的氙和氪的化合物有很多。不过,氦和氖至今仍未能形成稳定的中性化合物。
第18族自上而下的变化规律
每向下一个元素,就多一层电子层。请按列从上往下阅读。
点亮夜空
让电流通过充有稀有气体的灯管,它就会发出该元素独有的颜色。氖发出著名的橙红色光,氩发出淡紫蓝色光,氪发出偏白的淡紫色光,氙则发出明亮的蓝白光,被用于汽车前照灯和电影放映机。大多数其他颜色的“霓虹灯”实际上用的是氩,再配合汞和彩色荧光粉。
发光之外的用途
氡是其中的异类。它具有放射性,会从岩石中渗入住宅,是仅次于吸烟的肺癌主要诱因之一。许多国家建议对地下室和一楼进行氡检测。
- 氦:冷却核磁共振成像仪中的超导磁体,以及为气球和飞艇提供升力
- 氩:焊接时的保护气氛,以及传统白炽灯泡内的填充气体
- 氙:航天器上的离子推进器,以及一种全身麻醉剂
- 氪:隔热双层玻璃窗,以及某些高性能灯具
常见问题
稀有气体的英文名为什么叫“noble”(高贵)?
这个名称源自金等“贵金属”的概念,这类金属不易与常见物质发生反应。就像贵族与平民保持距离一样,这些气体也对其他元素敬而远之。
稀有气体能形成化合物吗?
能,较重的稀有气体可以。氙能形成氟化物、氧化物和其他化合物,氪也能形成少数几种。在常规条件下,氦、氖和氩不形成稳定的中性化合物。
氦会被用完吗?
地球上的氦来自地下的放射性衰变,人们从天然气中提取它。氦一旦释放就会逃逸到太空中,因此供应有限,在短缺期间价格曾大幅上涨。