稀有气体是分子还是原子
原子。
稀有气体是指元素周期表上所有0族元素对应的气体单质,也称为惰性气体。在常温常压下,它们都是无色无味的单原子气体,很难进行化学反应。稀有气体共有7种,它们是氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)、氪气(Kr)、氙气(Xe)、氡气(Rn,放射性)、(气奥)(Og,放射性,人造元素)。其中Og是以人工合成的稀有气体,原子核非常不稳定,半衰期很短,只有5毫秒。
在惰性气体元素的原子中,电子在各个电子层中的排列,刚好达到稳定数目。因此原子不容易失去或得到电子,也就很难与其他物质发生化学反应,因此这些元素被称为“惰性气体元素”。
在原子量较大、电子数较多的惰性气体原子中,最外层的电子离原子核较远,所受的束缚相对较弱。如果遇到吸引电子强的其他原子,这些最外层电子就会失去,从而发生化学反应。
1933年,美国著名化学家鲍林(ing)通过对离子半径的计算,曾预言可以制得六氟化氙(XeF6)、六氟化氪(KrF6)、氙酸及其盐。扬斯特(D.M.Younst)受阿因托波夫的第一个报道和鲍林预言的启发,用紫外线照射和放电法试图合成氟化氙和氯化氙,均未成功。他在放电法合成氟化氙的实验中将氟和氙按一定比例混合后,在铜电极间施以30000伏的电压,进行火花放电,但未能检验出氟化氙的生成。令人遗憾的是,到了1961年,鲍林也否定了自己原来的预言,认为“氙在化学上是完全不反应的,它无论如何都不能生成通常含有共价键或离子键化合物的能力”。
空气中约含0.94%(体积百分)的稀有气体,其中绝大部分是氩气。
稀有气体都是无色、无臭、无味的,微溶于水,溶解度随分子量的增加而增大。稀有气体的分子都是由单原子组成的,它们的熔点和沸点都很低,随着原子量的增加,熔点和沸点增大。它们在低温时都可以液化。
稀有气体在高压电场下
稀有气体原子的最外层电子结构为ns2np6(氦为1s2),是最稳定的结构,它们的特性可以用现代的原子结构理论来解释:它们都具有稳定的8电子构型。它们的最外电子层的电子已“满”(即已达成八隅体状态),所以它们非常稳定,极少进行化学反应,至今只成功制备出几百种稀有气体化合物。每种稀有气体的熔点和沸点十分接近,温度差距小于10 °C(18 °F),因此它们仅在很小的温度范围内以液态存在。稀有气体的电子亲合势都接近于零,与其他元素相比较,它们都有很高的电离势。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,不仅很难与其它元素化合,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(主要是色散力)。
利用稀有气体极不活泼的化学性质,有的生产部门常用它们来作保护气。例如,在焊接精密零件或镁、铝等活泼金属,以及制造半导体晶体管的过程中,常用氩作保护气。原子能反应堆的核燃料钚,在空气里也会迅速氧化,也需要在氩气保护下进行机械加工。电灯泡里充氩气可以减少钨丝的气化和防止钨丝氧化,以延长灯泡的使用寿命。氦是气相色谱法中的载色剂、温度计的填充气,并用于盖革计数器和气泡室等辐射测量设备中。氦和氩都用作焊接电弧的保护气和贱金属的焊接及切割的惰性保护气。它们在其他冶金过程和半导体工业中硅的生产中同样有着广泛应用。
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