惰性氣體檢測
概述
惰性氣體(稀有氣體)是元素周期表上的0族元素所組成的氣體。在常溫常壓下,它們都是無色無味的單原子氣體,很難進行化學(xué)反應(yīng)。稀有氣體共有七種,它們是氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、氡(Rn,放射性)、氣奧(Og,放射性,人造元素)。其中Og是以人工合成的稀有氣體,原子核非常不穩(wěn)定,半衰期很短,只有5毫秒。根據(jù)元素周期律,估計Og比氡更活潑。不過,理論計算顯示,它可能會非?;顫?。然而,碳族元素鈇(Fl)表現(xiàn)出與稀有氣體相似的性質(zhì)
空氣中約含0.94%(體積百分)的稀有氣體,其中絕大部分是氬氣。
稀有氣體都是無色、無臭、無味的,微溶于水,溶解度隨分子量的增加而增大。稀有氣體的分子都是由單原子組成的,它們的熔點和沸點都很低,隨著原子量的增加,熔點和沸點增大。它們在低溫時都可以液化。
稀有氣體原子的最外層電子結(jié)構(gòu)為ns2np6(氦為 1s2),是最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),它們的特性可以用現(xiàn)代的原子結(jié)構(gòu)理論來解釋:它們都具有穩(wěn)定的8電子構(gòu)型。它們的最外電子層的電子已“滿”(即已達成八隅體狀態(tài)),所以它們非常穩(wěn)定,極少進行化學(xué)反應(yīng),至今只成功制備出幾百種稀有氣體化合物。每種稀有氣體的熔點和沸點十分接近,溫度差距小于10 °C(18 °F),因此它們僅在很小的溫度范圍內(nèi)以液態(tài)存在。稀有氣體的電子親合勢都接近于零,與其它元素相比較,它們都有很高的電離勢。因此,稀有氣體原子在一般條件下不容易得到或失去電子而形成化學(xué)鍵。表現(xiàn)出化學(xué)性質(zhì)很不活潑,不僅很難與其它元素化合,而且自身也是以單原子分子的形式存在,原子之間僅存在著微弱的范德華力(主要是色散力)。
經(jīng)氣體液化和分餾方法可從空氣中獲得氖、氬、氪和氙,而氦氣通常提取自天然氣,氡氣則通常由鐳化合物經(jīng)放射性衰變后分離出來。稀有氣體在工業(yè)方面主要應(yīng)用在照明設(shè)備、焊接和太空探測。氦也會應(yīng)用在深海潛水。如潛水深度大于55米,潛水員所用的壓縮空氣瓶內(nèi)的氮要被氦代替,以避免氧中毒及氮麻醉的征狀。另一方面,由于氫氣非常不穩(wěn)定,容易燃燒和爆炸,現(xiàn)今的飛艇及氣球都采用氦氣替代氫氣。
稀有氣體元素的基本性質(zhì)列于下表中。
性 質(zhì) | He | Ne | Ar | Kr | Xe | Rn |
顏 色 | 無色 | 無色 | 無色 | 無色 |
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