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快看!稀有气体家庭小成员来喽~

发布者: L先生 | 发布时间: 2019-9-10 17:40| 查看数: 39| 评论数: 0|帖子模式

我们都知道稀有气体包括氦、氖、氩、氪、氙、氡。在常温下,稀有气体的单质为气体,且除氩气外,其余几种在大气中含量很少(尤其是氦),故得名“稀有气体”。

历史上稀有气体曾被称为“惰性气体”,这是因为它们的原子最外层电子构型除氦为1s2(上标)外,其余均为8电子构型(ns2np6,均为上标),而这两种构型均为稳定的结构。因此,稀有气体的化学性质很不活泼,所以过去人们曾认为他们与其他元素之间不会发生化学反应,称之为“惰性气体”。然而正是这种绝对的概念束缚了人们的思想,阻碍了对稀有气体化合物的研究。1962年,在加拿大工作的26岁的英国青年化学家N。Bartlett合成了第一个稀有气体化合物Xe[PtF6](6为下标),引起了化学界的很大兴趣和重视。许多化学家竞相开展这方面的工作,先后陆续合成了多种“稀有气体化合物”,促进了稀有气体化学的发展。而“惰性气体”一名也不再符合事实,故改称稀有气体。

稀有气体的物理性质和化学性质
空气中约含1%(体积百分)稀有气体,其中绝大部分是氩。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。稀有气体原子的最外层电子结构为ns2np6(氦为 1s2),是最稳定的结构,因此,在通常条件下不与其他元素作用,长期以来被认为是化学性质极不活泼,不能形成化合物的惰性元素。直到1962年,英国化学家N。巴利特才利用强氧化剂PtF6与氙作用,制得了第一种惰性气体的化合物Xe[PtF6],以后又陆续合成了其他惰性气体化合物,并将它的名称改为稀有气体。

空气是制取稀有气体的主要原料,通过液态空气分级蒸馏,可得稀有气体混合物,再用活性炭低温选择吸附法,就可以将稀有气体分离开来。
01  氦
氦气是除了氢气以外最轻的气体,可以代替氢气装在飞船里,不会着火和发生爆炸。液态氦的沸点为-269℃,利用液态氦可获得接近绝对零度(-273。15℃)的超低温。
氦气用途广泛,不仅可以用于超低温研究,还可以用于气相分析、焊接、探漏、化学气相淀积、晶体生长、等离子干刻、特种混合气等,用作标准气、平衡气、医疗气、气球电子管潜水服等的充气。
氦气可用来代替氮气作人造空气,供探海潜水员呼吸,因为在压强较大的深海里,用普通空气呼吸,会有较多的氮气溶解在血液里。当潜水员从深海处上升,体内逐渐恢复常压时,溶解在血液里的氮气要放出来形成气泡, 对微血管起阻塞作用,引起“气塞症”。氦气在血液里的溶解度比氮气小得多,用氦跟氧的混合气体(人造空气)代替普通空气,就不会发生上述现象。
02  氖
氖在常温常压下为无色无臭无毒气体,把它放电时呈橙红色。氖最常用在霓红灯之中。空气中含氖约18ppm。不燃。属零族元素,为稀有气体的成员之一。氖元素至今未制得稳定化合物,在自然界中全部以单原子分子(氖气)形式存在。氖可用于霓虹灯、水银灯、绝缘检测器、高频率验电器、等离子体研究、激光器等,用作低温冷却剂、标准气、特种混合气等。
世界上第一盏霓虹灯是填充氖气制成的(霓虹灯的英文原意是“氖灯”)。氖灯射出的红光,在空气里透射力很强,可以穿过浓雾。因此,氖灯常用在机场、港口、水陆交通线的灯标上。
03  氩
氩气在常温常压下为无色无臭无毒气体,它不燃烧,无腐蚀性,微溶于水和有机溶剂。氩气经高能的宇宙射线照射后会发生电离。利用这个原理,可以在人造地球卫星里设置充有氩气的计数器。当人造卫星在宇宙空间飞行时,氩气受到宇宙射线的照射。照射得越厉害,氩气发生电离也越强烈。卫星上的无线电机把这些电离信号自动地送回地球,人们就可根据信号的大小来判定空间宇宙辐射带的位置和强度。
04  氪
氪无色、无臭、无味,正如其他惰性气体一样,化学性质极不活泼,不易与其他物质产生化学作用,把它放电时呈橙红色,可通过分馏从液态空气中分离,氪的多条谱线使离子化的氪气放电管呈白色,注入氪气的电灯泡是很光亮的白色光源,常用于制作荧光灯。氪能吸收X射线,可用作X射线工作时的遮光材料。还可以用于白炽灯泡、记数管、激光用光源、紫外线源、标准气、特种混合气等。

05  氙
氙在常温常压下为无色无臭无毒的气体。空气中含氙约90ppm。不燃烧。作为麻醉剂,氙气在医学上很受重视。氙能溶于细胞质的油脂里,引起细胞的麻醉和膨胀,从而使神经末梢作用暂时停止。人们曾试用80%氙气和20%氧气组成的混合气体,作为无副作用的麻醉剂。氙灯还具有高度的紫外光辐射,可用于医疗技术方面。在原子能工业上,氙可以用来检验高速粒子、粒子、介子等的存在。

06  氡
氡是自然界唯一的天然放射性气体,氡在作用于人体的同时会很快衰变成人体能吸收的氡子体,进入人体的呼吸系统造成辐射损伤,诱发肺癌。体外辐射主要是指天然石材中的辐射体直接照射人体后产生一种生物效果,会对人体内的造血器官、神经系统、生殖系统和消化系统造成损伤。
然而,氡也有着它的用途,将铍粉和氡密封在管子内,氡衰变时放出的α粒子与铍原子核进行核反应,产生的中子可用作实验室的中子源。氡还可用作气体示踪剂,用于检测管道泄漏和研究气体运动。
稀有气体通电时会发光。世界上第一盏霓虹灯是填充氖气制成的(霓虹灯的英文原意是“氖灯”)。氖灯常用在机场、港口、水陆交通线的灯标上。将灯管里充入氩气或氦气,通电时分别发出浅蓝色或淡红色光。有的灯管里充入了氖、氩、氦、水银蒸气等四种气体(也有三种或两种的)的混合物。由于各种气体的相对含量不伺,便制得五光十色的各种霓虹灯。人们常用的荧光灯,是在灯管里充入少量水银和氩气,并在内壁涂荧光物质(如卤磷酸钙)而制成的。通电时,管内因水银蒸气放电而产生紫外线,激发荧光物质,使它发出近似日光的可见光,所以又叫做日光灯。
利用稀有气体极不活动的化学性质,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。
随着工业生产和科学技术的发展,稀有气体已经广泛地应用在工业、医学、尖端科学技术中,同时,它们也深入的应用到我们的日常生活里,与我们越走越近。


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