快看！稀有氣體家庭小成員來嘍

最新 08-27

我們都知道稀有氣體包括氦、氖、氬、氪、氙、氡。在常溫下，稀有氣體的單質為氣體，且除氬氣外，其餘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」，這是因為它們的原子最外層電子構型除氦為1s2（上標）外，其餘均為8電子構型（ns2np6，均為上標），而這兩種構型均為穩定的結構。因此，稀有氣體的化學性質很不活潑，所以過去人們曾認為他們與其他元素之間不會發生化學反應，稱之為「惰性氣體」。然而正是這種絕對的概念束縛了人們的思想，阻礙了對稀有氣體化合物的研究。1962年，在加拿大工作的26歲的英國青年化學家N。Bartlett合成了第一個稀有氣體化合物Xe[PtF6]（6為下標），引起了化學界的很大興趣和重視。許多化學家競相開展這方面的工作，先後陸續合成了多種「稀有氣體化合物」，促進了稀有氣體化學的發展。而「惰性氣體」一名也不再符合事實，故改稱稀有氣體。（馬上點標題下藍字"初中化學"關注可獲取更多學習方法、乾貨！）

稀有氣體的物理性質和化學性質

空氣中約含1％（體積百分）稀有氣體，其中絕大部分是氬。稀有氣體都是無色、無臭、無味的，微溶於水，溶解度隨分子量的增加而增大。稀有氣體的分子都是由單原子組成的，它們的熔點和沸點都很低，隨著原子量的增加，熔點和沸點增大。它們在低溫時都可以液化。稀有氣體原子的最外層電子結構為ns2np6（氦為 1s2），是最穩定的結構，因此，在通常條件下不與其他元素作用，長期以來被認為是化學性質極不活潑，不能形成化合物的惰性元素。直到1962年，英國化學家N。巴利特才利用強氧化劑PtF6與氙作用，製得了第一種惰性氣體的化合物Xe[PtF6]，以後又陸續合成了其他惰性氣體化合物，並將它的名稱改為稀有氣體。

空氣是製取稀有氣體的主要原料，通過液態空氣分級蒸餾，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。

01 氦

氦氣是除了氫氣以外最輕的氣體，可以代替氫氣裝在飛船里，不會著火和發生爆炸。液態氦的沸點為-269℃，利用液態氦可獲得接近絕對零度（-273。15℃）的超低溫。

氦氣用途廣泛，不僅可以用於超低溫研究，還可以用於氣相分析、焊接、探漏、化學氣相澱積、晶體生長、等離子干刻、特種混合氣等，用作標準氣、平衡氣、醫療氣、氣球電子管潛水服等的充氣。

氦氣可用來代替氮氣作人造空氣，供探海潛水員呼吸，因為在壓強較大的深海里，用普通空氣呼吸，會有較多的氮氣溶解在血液里。當潛水員從深海處上升，體內逐漸恢復常壓時，溶解在血液里的氮氣要放出來形成氣泡，對微血管起阻塞作用，引起「氣塞症」。氦氣在血液里的溶解度比氮氣小得多，用氦跟氧的混合氣體（人造空氣）代替普通空氣，就不會發生上述現象。

02 氖

氖在常溫常壓下為無色無臭無毒氣體，把它放電時呈橙紅色。氖最常用在霓紅燈之中。空氣中含氖約18ppm。不燃。屬零族元素，為稀有氣體的成員之一。氖元素至今未製得穩定化合物，在自然界中全部以單原子分子（氖氣）形式存在。氖可用於霓虹燈、水銀燈、絕緣檢測器、高頻率驗電器、等離子體研究、激光器等，用作低溫冷卻劑、標準氣、特種混合氣等。

世界上第一盞霓虹燈是填充氖氣製成的（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，可以穿過濃霧。因此，氖燈常用在機場、港口、水陸交通線的燈標上。

03 氬

氬氣在常溫常壓下為無色無臭無毒氣體，它不燃燒，無腐蝕性，微溶於水和有機溶劑。氬氣經高能的宇宙射線照射後會發生電離。利用這個原理，可以在人造地球衛星里設置充有氬氣的計數器。當人造衛星在宇宙空間飛行時，氬氣受到宇宙射線的照射。照射得越厲害，氬氣發生電離也越強烈。衛星上的無線電機把這些電離信號自動地送回地球，人們就可根據信號的大小來判定空間宇宙輻射帶的位置和強度。

04 氪

氪無色、無臭、無味，正如其他惰性氣體一樣，化學性質極不活潑，不易與其他物質產生化學作用，把它放電時呈橙紅色，可通過分餾從液態空氣中分離，氪的多條譜線使離子化的氪氣放電管呈白色，注入氪氣的電燈泡是很光亮的白色光源，常用於製作熒光燈。氪能吸收X射線，可用作X射線工作時的遮光材料。還可以用於白熾燈泡、記數管、激光用光源、紫外線源、標準氣、特種混合氣等。

05 氙

06 氡

氡是自然界唯一的天然放射性氣體，氡在作用於人體的同時會很快衰變成人體能吸收的氡子體，進入人體的呼吸系統造成輻射損傷，誘發肺癌。體外輻射主要是指天然石材中的輻射體直接照射人體後產生一種生物效果，會對人體內的造血器官、神經系統、生殖系統和消化系統造成損傷。

然而，氡也有著它的用途，將鈹粉和氡密封在管子內，氡衰變時放出的α粒子與鈹原子核進行核反應，產生的中子可用作實驗室的中子源。氡還可用作氣體示蹤劑，用於檢測管道泄漏和研究氣體運動。

稀有氣體通電時會發光。世界上第一盞霓虹燈是填充氖氣製成的（霓虹燈的英文原意是「氖燈」）。氖燈常用在機場、港口、水陸交通線的燈標上。將燈管里充入氬氣或氦氣，通電時分別發出淺藍色或淡紅色光。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。由於各種氣體的相對含量不伺，便製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，並在內壁塗熒光物質（如鹵磷酸鈣）而製成的。通電時，管內因水銀蒸氣放電而產生紫外線，激發熒光物質，使它發出近似日光的可見光，所以又叫做日光燈。

利用稀有氣體極不活動的化學性質，有的生產部門常用它們來作保護氣。例如，在焊接精密零件或鎂、鋁等活潑金屬，以及製造半導體晶體管的過程中，常用氬作保護氣。原子能反應堆的核燃料鈈，在空氣里也會迅速氧化，也需要在氬氣保護下進行機械加工。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。

隨著工業生產和科學技術的發展，稀有氣體已經廣泛地應用在工業、醫學、尖端科學技術中，同時，它們也深入的應用到我們的日常生活里，與我們越走越近。

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