稀有气体知识：从发现到应用的全面解析

稀有气体知识：从发现到应用的全面解析

稀有气体，也被称为惰性气体或零族元素，是元素周期表中最右边的一族元素。它们在空气中含量稀少，却在科学和工业中发挥着重要作用。本文将带你深入了解这些神秘的气体，从它们的发现历史到实际应用，揭示它们不为人知的一面。

稀有气体的基本信息

稀有气体在元素周期表的最右边，也被称为零族元素。它们都可以通过液态空气的分馏获得，属于单原子气体。在固态时，都属于分子晶体。

霓虹灯与稀有气体

我们看到的霓虹灯之所以能发出五光十色的光芒，秘密就在于它里面的稀有气体。不同的稀有气体会发出不同颜色的光。

霓虹灯发光的过程其实是一种物理现象。灯管里充入了氖、氩、氦、水银蒸气等四种气体（也有三种或两种的）的混合物。当电流经过金属片时，电子便以高速由负极飞往正极，途中与稀有气体的原子碰撞，使稀有气体自己的电子由稳定的电子层跑往能量较高的电子层，进入激发态。激发态中的稀有原子又是不稳定的，他的电子又会跑回能量较低的稳定的电子层，恢复至稳定态，中间的能量以光能的形式释放。只要继续通电，这个过程便会循环不息，电子跃迁，霓虹灯发光。

稀有气体的发现历程

二百多年前，人们已经知道，空气里除了少量的水蒸气、二氧化碳外，其余的就是氧气和氮气。

1785年，英国科学家卡文迪许在实验中发现，把不含水蒸气、二氧化碳的空气除去氧气和氮气后，仍有很少量的残余气体存在。这种现象在当时并没有引起化学家的重视。

一百多年后，英国物理学家雷利测定氮气的密度时，发现从空气里分离出来的氮气每升质量是1.2572克，而从含氮物质制得的氮气每升质量是1.2505克。经多次测定，两者质量相差仍然是几毫克。可贵的是雷利没有忽视这种微小的差异，他怀疑从空气分离出来的氮气里含有没被发现的较重的气体。于是，他查阅了卡文迪许过去写的资料，并重新做了实验。1894年，他在除掉空气里的氧气和氮气以后，得到了很少量的极不活泼的气体。与此同时，雷利的朋友、英国化学家拉姆赛用其它方法从空气里也得到了这样的气体。经过分析，判断该气体是一种新物质。由于这气体极不活泼，所以命名为氩（拉丁文原 意是“懒惰”）。

以后几年里，拉姆赛等人又陆续从空气里发现了氦气、氖气（名称原意是“新的”意思）、氪气（名称原意是“隐藏”意思）和氙气（名称原意是“奇异”意思）。

稀有气体真的“惰性”吗？

因为稀有气体的原子最外层都是稳定的电子层结构，人们都会认为稀有气体成员的化学性质都呈现出超常的不活泼，它们的单质被认为是这些元素稳定存在时的唯一形式。但是现在的事实是6种稀有气体元素氦、氖、氩、氪、氙和氡中，就只有原子量最小的氦和氖尚未被合成稳定化合物了。

1962年6月，英国青年化学家巴特利特发表了合成Xe（PtF6）的简报，使科学界大为震惊，从此打破了人为划定的不存在“稀有气体元素”化合物的禁区，使“稀有气体元素”化学得到了飞跃的发展。

至今，已合成了四百多种“稀有体元素”化合物，其中有的并不需要精密的实验设备，如氙和氟的混和气体只需要放在日光下照射，即可生成二氟化氙。　在一定条件下，Xe可与F2发生反应，生成三种稳定的Xe的氟化物。XeF2．XeF4和XeF6。

鉴于此，我们看到稀有气体并不像人们想象的那么“惰性”，还是把他们称为稀有气体比较稳妥。

本文原文来自化学自习室