氣體是怎樣「偷懶」的?
在我們很小的時候,父母都會教育我們不要懶惰,懶惰將一事無成;要學得勤快一些,勤快是打開成功之門的鑰匙。可就是這樣我們在學校或是在單位,經常會見到有一些懶惰的人不願意起床,不情願工作,這樣就給自己和別人都帶來了很多麻煩。可是你知道氣體也會偷懶嗎?惰性氣體又是怎麼回事呢?
我們在地球上所見到的一切東西都是由元素化合而成的,而有些元素與其他元素相比,顯得不大情願參與化合反應。這種最不喜歡結合的元素是一組被稱作「惰性氣體」的元素(「惰性」一詞的英文原意是「高貴」,英文中惰性氣體為「inert gas」或「noble gas」,「inert」意為「惰性的」,而「noble」意為「高貴的」)。也許正因為自己很高貴,就不願意與其他氣體結合,以彰顯出自己的高貴!
在所有的氣體中,氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)等氣體,以「懶惰」為名,叫做惰性氣體。
1894年8月13日,英國化學家拉姆賽和物理學家瑞利在一次會議上報告,他們發現了一種性質奇特的新元素。這種元素以氣體狀態存在,對於任何最活潑的、作用力最強的物質,它都無動於衷,因此,給它取名叫氬,意思就是「懶惰」。之後,又發現了幾種元素,也有類似的性質,它們像是元素中的「隱士」,從來不同其他元素進行化學反應。
這究竟是什麼原因呢?原來,除了氦原子是以2個電子為穩定結構的以外,其他氣體的原子最外層都有8個電子的穩定結構。那時的化學理論認為,具有這種結構的元素,是不能發生化學反應的。所以,化學家下結論說,惰性氣體元素不可能形成化合物。
1962年,英國年輕化學家巴特列特在進行鉑族金屬和氟反應的實驗時,意外地得到了一種深紅色的固體,經過分析才知道它是六氟鉑酸氧的化合物(O?PtF?),並從這個化合物中看到這樣一個事實:已經達到8個電子穩定結構的氧分子居然能失去一個電子的,形成陽離子。而氧是很難失去電子的,它的第一電離能(即原子失去電子的困難程度)比氙的第一電離能還大些。那麼,惰性元素氙是否也能形成陽離子呢?再說,六氟化鉑是一種強氧化劑,如果讓六氟化鉑同氙作用,又會怎樣呢?
巴特列特仿照合成六氟鉑酸氧的條件和方法,在常溫下把六氟化鉑蒸汽和過量氙氣混合,結果得到了六氟鉑酸氙的橙黃色固體。這是世界上第一個惰性氣體化合物。之後,氙的氟化物、氯化物、氧化物也相繼問世,現在,氟化氫、二氟化氬等惰性氣體化合物已有數百種之多。
惰性氣體化合物的合成,給了科學家又一次啟示:科學是無止境的,今天的真理,明天很可能變成謬誤。只有勇於探索,才能永遠站在真理一邊。


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