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稀有气体有哪些

稀有气体有哪些

2023-09-18 11:37:27 322浏览

稀有气体,又称惰性气体,在自然界中的含量极少。常温下均为无色无味的气体,在水中的溶解度极低。又因为除氦以外,稀有气体原子的最外电子层都是由充满的ns和np轨道组成的,所以都具有稳定的8电子构型,因此化学性质很不活泼,不易发生化学反应。

稀有气体有哪些?

稀有气体包括 氦 、 氖 、 氩 、 氪 、 氙 、 氡 等6种元素,其原子的最外层电子构型除氦为1s2(上标)外,其余均为稳定的8电子构型ns2np6(均为上标)。

稀有气体的发现历史:

1、氩的发现

人类首先发现的稀有气体是氩。

在十九世纪,当英国物理学家瑞利研究大气中各种气体的密度时,发现从空气中除去氧以后,得到“氮气”的密度是1.2572g/L,然而从氮化物中制得氮的密度是1.2507g/L,这其中的误差吸引了英国化学家拉姆塞的兴趣。后来经过拉姆塞和瑞利的研究发现,这最后残余气体的体积约占原空气体积的1%,且比氮气稍重,经过光谱分析后断定这种气体是一种新元素。之后在1894年,瑞利和拉姆塞宣布了这一元素的发现,并将其命名为argon,希腊文原意是“不活泼的、惰性的”,中文译名是氩,元素符号为Ar。

2、氦的发现

氦是唯一先在地球之外发现的一个元素。

早在1868年,法国天文学家詹森在印度观察日食时,从太阳光谱中得到一条波长587.49nm的橙黄色光谱线。刚开始他认为这是钠的发射线,但经过对比之后发现,这条发射线与钠的发射线似乎有些差异。同时,英国天文学家洛克耶成功地在大白天观察到这条黄线。后来经过二人共同对比,他们认为这是一个地球上不存在,只存在于太阳上的元素,并将其命名为Helium,希腊文原意为“太阳”,中文译名为氦,元素符号为He。

3、氖的发现

1894年瑞利和拉姆塞发现了氩,1895年拉姆塞发现地球上也有氦的存在,但在当时的元素周期表中,并没有这两个元素的位置,拉姆塞根据周期表的规律性以及两个元素的性质,推测氦和氩可能是另一族的新元素,而且在氦和氩之间,很可能有另外一种新的元素。

最初,拉姆塞和他的助手特拉弗斯认为新元素可能存在于稀有矿物中。于是,他们对地球上所能得到的矿物都做了实验,但都未能成功。后来,在拉姆塞和特拉弗斯想通过减压空气以液化氩气这个实验来发现空气中的氦气时,他们发现最先逸出的那一部分气体的发射线并不是氦气的发射线,而且这个气体发射的光线异常明亮。之后,拉姆塞和特拉弗斯测定这种气体的光谱,确认了这是一个全新的元素。最终在1898年6月从空气中提取出这个气体,并将其命名为Neon,希腊文原意为“新的”,中文译名为氖,元素符号为Ne。

4、氪的发现

稀有气体氪是在寻找氖的期间发现的。

1898年5月30日,拉姆塞想在液态空气分馏产物中寻找氖,于是蒸发液态空气到最后只剩下很少的一部分,再把其中的氮气和氧气去掉,最后留下来的是一种比空气重的不活泼气体,然后拉姆塞测定了该气体的光谱,发现和以往任何光谱都无法对应,于是确定这是一个新元素,并指出这种元素的原子量应该介于溴和铷之间,这说明氪、氦和氩应是同类,都是稀有气体之一。最后拉姆塞将这种气体命名为Krypton,希腊文原意为“隐藏”,中文译名是氪,元素符号为Kr。

5、氙的发现

1898年7月,拉姆塞和特拉弗斯用新的空气液化机,制备了大量的液态空气,并将其分馏制得氪和氖,又把氪反复地分次液化、挥发,从其中又分出一种质量比氪更重的新气体,二人检测了一下该气体的光谱,发现又是一个新的元素,他们命名为Xenon,希腊文原意为“陌生的、奇异的”,中文译名氙,元素符号为Xe。

稀有气体的物理性质:

1、稀有气体元素都是无色无味的气体,微溶于水,其溶解度随相对分子质量的增加而增大。气体分子均由单原子组成,熔点和沸点都很低,并随相对原子质量增加而升高。

2、稀有气体的原子半径都很大,在族中自上而下递增,且这些半径都是未成键的半径,故不能将其与共价或成键半径进行对比,而应与其他元素的范德华半径对比。

3、它们在低温时可被液化,除氦以外,其他5种气体都可在低温下凝固,氦则要在25个大气压或更大的气压下于0K~1K温度区间内凝固。稀有气体原子的最外层电子结构为均为ns²np⁶(除氦为1s²),使稀有气体一般不具备化学活性,故过去又称惰性气体。下面依次简要介绍其物理性质。

稀有气体的化学性质:

稀有气体的化学性质是由它的原子结构所决定的。除氦以外,稀有气体原子的最外电子层都是由充满的ns和np轨道组成的,它们都具有稳定的8电子构型。与其它元素相比较,稀有气体的电子亲合势都接近于零,具有很高的电离势。因此,稀有气体原子在一般条件下不容易得到或失去电子而形成化学键,表现出化学性质很不活泼,不仅难与其它元素化合,而且自身也是以单原子分子的形式存在,原子之间仅存在着微弱的范德华力。