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惰性气体特性--高温高压反应釜

惰性气体:又称钝气、稀有气体、贵重气体 [return] 。约占大气组成的0.94%,大部分是氩,其他气体成分很少,而且由于这些气体基本没有活性,因此称为惰性气体。包括:氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、氡(Rn),均为无色、无臭、气态的单原子分子。在元素周期表中为第0族(ⅧA族),外层电子已达饱和,活性极小。

惰性气体共有六种,按照原子量递增的顺序排列,依次是氦、氖、氩、氪、氙、氡。在通常情况下,它们不与其他元素化合,而仅以单个原子的形式存在。事实上,这些原子对于它们自己同类中的其他原子的存在也漠不关心,甚至不愿互相靠近到可以形成液体的程度,因而在常温下,它们都不会液化。它们全是气体,存在于大气之中。
首先被发现的惰性气体是氩,1894年就被探测到。它也是最常见的惰性气体,占大气总量的1%。其他惰性气体几年之后才被发现,它们在地球上的含量很少。当一个原子向另一个原子转移电子或与另一个原子共享电子时,它们便相互化合了。惰性气体不愿这么做,其原因是它们的原子中的电子分布得非常匀称,要想改变其位置就需要输入很大的能量,这种情况是不大可能发生的。
较大的惰性气体原子,例如氡,它的最外层的电子(参与化合反应者)与原子核离得较远。因此,外层电子与原子核之间的吸引力相对来说比较弱。由于这一原因,氡是惰性气体中惰性最弱的,只要化学家创造出合适的条件,也最容易迫使氡参与化合反应。
较小的惰性气体原子,其最外层电子离原子核比较近。这些电子被抓得比较牢固,使其原子难以与其他原子发生化合反应。
事实上,化学家已经迫使原子比较大的惰性气体——氪、氙、氡,与氟和氧那样的原子进行化合,氟与氧特别喜欢接受其他原子的电子。原子更小一些的惰性气体——氦、氖、氩——已经小到惰性十足的程度,迄今为止任何化学家都无法使它们参与化合反应。
原子最小的惰性气体是氦。在所有各类元素中,它是最不喜欢参与化合反应的,也是惰性最强的元素。甚至氦原子本身之间也极不愿意结合,因而直到温度降到4K时,才能变成液态。液态氦是能够存在的温度最低的液体,它对于科学家研究低温是至关重要的。
氦在大气中只有微量的存在,不过当像铀与钍这样的放射性元素衰变时,也能生成氦。这种积聚过程发生在地下,因而在一些油井中能产生氦。这种资源很有限,不过至今尚未耗尽。
每个氦原子只有两个电子,它被氦原子核束缚得如此之紧,以至要想抓走其中的一个电子,比之任何其他原子而言,要付出更多的能量。

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