“贵族气体”的名字
“贵族气体”并不是贵族散发出来的气味,更不是王公贵族放的屁,它其实指的是一类稀有气体 , 英文名叫“Noble gas” 。可能是由于提取它们很费钱,有很昂贵和高贵的意思 。一开始科学家们认为它在地表自然界中的含量稀少,因此被称为“稀有气体”(rare gases) 。后来化学家们发现氦在宇宙中广泛存在,它的含量仅次于氢;氖也是宇宙中丰度排第五位的化学元素,它的原子总质量竟然比铁还高,所以“稀有气体”并不稀有 。
于是大家又为它换了个名字叫“惰性气体” , 这是因为这类气体很难与其它物质发生化学反应,显出很慵懒的样子 。
惰性气体在元素周期表中的位置
惰性气体通常指氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)和放射性气体氡(Rn)六种元素气体 , 2002年科学家们人工合成了Oganesson(Og) , 它被放置在元素周期表第18族的最下方 , 鉴于寿命最长的2??Og半衰期仅有181毫秒,所以人们对它的研究还不多 。
合成第118号元素Og的俄罗斯核物理学家Yuri Oganessian
“稀有气体”并不稀有,氦占了宇宙中重子质量的23%;氖排在氢、氦、氧和碳之后,它是宇宙中质量第五丰富的化学元素 。只不过,这些气体在地表以及大气层中自然含量极少,并且提取它们很困难 。氩是地球大气中第三丰富的天然气体,为0.934%(9340ppmv) , 它的含量是水蒸气的两倍多,是二氧化碳(400ppmv)的23倍,是氖(18ppmv)的500倍;同时氩是地壳中最丰富的惰性气体 , 占了地壳的0.00015% , 从绝对数量上来看并不少 。
由元素在太阳系中的丰度图可以看出“稀有气体”不稀有
“贵族”为何“惰性”?
为什么“贵族气体”被称为惰性气体呢?这主要是由稀有气体所处的18族原子的组态决定的 。这一族元素的所有原子最外层的电子壳都被占满了,除氦(它只有2个电子)外,第18族中所有原子的最外层都有8个电子,使其具有全价电子壳 。价电子是原子的最外层电子,具有全价电子壳的原子非常稳定,它既不会从外界抢来电子补充空缺,也不容易失去电子,由于几乎没有获得或失去电子的倾向,因此不倾向于形成化学键 。
“电子壳”并不是由电子构成的硬壳,它实际上是某些电子在原子外围所形成的区域,准确地说应该称为“电子层”或电子的“主能级” 。为方便起见,人们常常将其画成一个电子轨道,“壳”是其形象化的称呼,因为拥有相同能级的电子会随机出现在这层区域的任何位置 。
与其它惰性元素一样,氖的价壳很完整
原子最外层的电子壳层被称为“价壳”,它决定了原子的化学性质 。因为每一个壳层能够拥有的电子数量是有限的,如果价壳层没有占满,原子就容易从外面得到电子,原子变成负价;如果价壳层电子只有两三个,它们就容易失去,使原子变成正价;而如果最外层有8个电子,这8个电子又刚好将s层(2个空位)和p层(6个空位)填满,原子不容易得失电子,它就最稳定 。
稀有气体的“惰性”正是由此而来 。除氦(它只有2个电子,填满了1s层,所以很稳定)外,其它所有稀有元素原子最外层电子壳都有8个电子,这8个电子刚好将价壳的s层与p层填满,因此在一般情况下稀有气体很难与其它元素发生化学反应,它们对外显示出惰性 。
序数名称壳层及电子数
2氦(He)2
10氖(Ne)2,8
18氩(Ar)2,8,8
36氪(Kr)2,8,18,8
54氙(Xe)2,8,18,18,8
86氡(Rn)2,8,18,32,18,8
118Og2,8,18,32,32,18,8
惰性气体真的很“懒惰”吗?
其实不然 。到目前为止,科学家们只发现氖没有化合物,其它所有的“惰性气体”存在几百种化合物,并且理论上还能产生更多的化合物 。“惰性气体”名不符实,我们需要给它加上引号 。惰性气体放电的颜色与光谱,最早被用来制作霓虹灯
为什么全出现这种情况?
惰性气体无色、无嗅、无味,在标准条件下不易燃,也不容易与其它物质发生化学反应,因此一开始被称为惰性气体是有道理的 。所有惰性气体都有完整的