我們(men)都(dou)知道稀有氣體(ti)(ti)包括(kuo)氦、氖、氬、氪、氙、氡。在常溫下,稀有氣體(ti)(ti)的單質為氣體(ti)(ti),且除氬氣外,其(qi)馀幾種在大氣中含量很少(尤其(qi)是氦),故得(de)名「稀有氣體(ti)(ti)」。
歷(li)史上(shang)稀(xi)(xi)(xi)(xi)有氣(qi)體(ti)(ti)曾被稱為(wei)(wei)(wei)(wei)「惰(duo)性氣(qi)體(ti)(ti)」,這是因為(wei)(wei)(wei)(wei)它們的(de)(de)原子(zi)最外(wai)(wai)層電子(zi)構型除氦為(wei)(wei)(wei)(wei)1s2(上(shang)標)外(wai)(wai),其馀均(jun)(jun)為(wei)(wei)(wei)(wei)8電子(zi)構型(ns2np6,均(jun)(jun)為(wei)(wei)(wei)(wei)上(shang)標),而(er)這兩種(zhong)構型均(jun)(jun)為(wei)(wei)(wei)(wei)穩(wen)定的(de)(de)結構。因此,稀(xi)(xi)(xi)(xi)有氣(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)化學(xue)(xue)(xue)性質很不活潑,所(suo)以(yi)過去人(ren)們曾認為(wei)(wei)(wei)(wei)他們與其他元素之間不會(hui)發(fa)生化學(xue)(xue)(xue)反應,稱之為(wei)(wei)(wei)(wei)「惰(duo)性氣(qi)體(ti)(ti)」。然而(er)正是這種(zhong) 的(de)(de)概念束縛(fu)了(le)(le)(le)人(ren)們的(de)(de)思想,阻礙(ai)了(le)(le)(le)對稀(xi)(xi)(xi)(xi)有氣(qi)體(ti)(ti)化合(he)(he)物(wu)(wu)的(de)(de)研究。1962年,在(zai)加拿大(da)工作的(de)(de)26歲(sui)的(de)(de)英國青年化學(xue)(xue)(xue)家N。Bartlett合(he)(he)成了(le)(le)(le) 個稀(xi)(xi)(xi)(xi)有氣(qi)體(ti)(ti)化合(he)(he)物(wu)(wu)Xe[PtF6](6為(wei)(wei)(wei)(wei)下標),引起了(le)(le)(le)化學(xue)(xue)(xue)界(jie)的(de)(de)很大(da)興(xing)趣和(he)重(zhong)視。許(xu)多化學(xue)(xue)(xue)家競相開(kai)展這方面的(de)(de)工作,先(xian)后(hou)陸續合(he)(he)成了(le)(le)(le)多種(zhong)「稀(xi)(xi)(xi)(xi)有氣(qi)體(ti)(ti)化合(he)(he)物(wu)(wu)」,促進了(le)(le)(le)稀(xi)(xi)(xi)(xi)有氣(qi)體(ti)(ti)化學(xue)(xue)(xue)的(de)(de)發(fa)展。而(er)「惰(duo)性氣(qi)體(ti)(ti)」一名(ming)也不再符合(he)(he)事實,故改稱稀(xi)(xi)(xi)(xi)有氣(qi)體(ti)(ti)。
稀有氣(qi)體的物理性質和(he)化學性質
空(kong)氣(qi)中(zhong)約含(han)1%(體積百分)稀(xi)有氣(qi)體,其(qi)中(zhong)絕大部(bu)分是(shi)(shi)氬。稀(xi)有氣(qi)體都是(shi)(shi)無(wu)色、無(wu)臭、無(wu)味的(de)(de)(de)(de),微溶于水,溶解(jie)度隨分子量的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)而增(zeng)大。稀(xi)有氣(qi)體的(de)(de)(de)(de)分子都是(shi)(shi)由(you)單原(yuan)子組成的(de)(de)(de)(de),它(ta)們的(de)(de)(de)(de)熔點(dian)(dian)(dian)和沸(fei)點(dian)(dian)(dian)都很(hen)低,隨著原(yuan)子量的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia),熔點(dian)(dian)(dian)和沸(fei)點(dian)(dian)(dian)增(zeng)大。它(ta)們在低溫時都可以液化(hua)。稀(xi)有氣(qi)體原(yuan)子的(de)(de)(de)(de)最外層電子結(jie)構(gou)為(wei)ns2np6(氦(hai)為(wei) 1s2),是(shi)(shi)最穩定(ding)的(de)(de)(de)(de)結(jie)構(gou),因(yin)此,在通常(chang)條件下(xia)不(bu)與其(qi)他(ta)元(yuan)素作(zuo)用(yong),長期以來被(bei)認(ren)為(wei)是(shi)(shi)化(hua)學性(xing)質極不(bu)活潑,不(bu)能形(xing)成化(hua)合(he)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)惰(duo)性(xing)元(yuan)素。直到1962年,英(ying)國化(hua)學家(jia)N。巴(ba)利(li)特才利(li)用(yong)強氧化(hua)劑PtF6與氙作(zuo)用(yong),製得(de)了 種(zhong)惰(duo)性(xing)氣(qi)體的(de)(de)(de)(de)化(hua)合(he)物(wu)(wu)(wu)Xe[PtF6],以后又陸續(xu)合(he)成了其(qi)他(ta)惰(duo)性(xing)氣(qi)體化(hua)合(he)物(wu)(wu)(wu),并將它(ta)的(de)(de)(de)(de)名稱改為(wei)稀(xi)有氣(qi)體。
空氣(qi)是製取稀(xi)有氣(qi)體(ti)(ti)的(de)主(zhu)要原料,通過液態空氣(qi)分級蒸餾(liu),可得稀(xi)有氣(qi)體(ti)(ti)混合(he)物,再用活性炭低(di)溫(wen)選(xuan)擇吸附法,就(jiu)可以(yi)將稀(xi)有氣(qi)體(ti)(ti)分離開來。