最穩(wěn)定的化學(xué)元素
最穩(wěn)定的化學(xué)元素
今天小編給大家?guī)砹俗罘€(wěn)定的化學(xué)元素，希望能幫助到你。
惰性氣體
我們在地球上所見到的一切東西都是由元素化合而成的.而有些元素與其他元素相比.顯得不大愿意參與化合反應(yīng).然而.在1988年年初.一位名叫W·科克(W. Koch)的美國化學(xué)家證明.即使最不合群的元素也可以誘使它參與化合反應(yīng). 最不喜歡結(jié)合的元素是一組被稱作[惰性氣體"的元素([惰性"一詞的英文原意是[高貴".英文中惰性氣體為[inert gas"或[noble gas".[inert"意為[惰性的".而[noble"意為[高貴的".這些元素之所以被以此相稱.是與它們孤傲.排他的特性有關(guān)).也稱稀有氣體(rare gas).因為在地殼和大氣層中含量很少.除氡外都可作為工業(yè)氣體由空氣分離而制得.通常具有化學(xué)惰性.但近年來已能制得氙.氪.氡的一些具有一定穩(wěn)定性的化合物.
惰性氣體共有六種.按照原子量遞增的順序排列.依次是氦.氖.氬.氪.氙.氡.在通常情況下.它們不與其他元素化合.而僅以單個原子的形式存在.
事實上.這些原子對于它們自己同類中的其他原子的存在也漠不關(guān)心.甚至不愿互相靠近到可以形成液體的程度.因而在常溫下.它們都不會液化.它們?nèi)菤怏w.存在于大氣之中.
首先被發(fā)現(xiàn)的惰性氣體是氬.1894年就被探測到.它也是最常見的惰性氣體.占大氣總量的1%.其他惰性氣體幾年之后才被發(fā)現(xiàn).它們在地球上的含量很少.當(dāng)一個原子向另一個原子轉(zhuǎn)移電子或與另一個原子共享電子時.它們便相互化合了.惰性氣體不愿這么做.其原因是它們的原子中的電子分布得非常勻稱.要想改變其位置就需要輸入很大的能量.這種情況是不大可能發(fā)生的.
較大的惰性氣體原子.例如氡.它的最外層的電子(參與化合反應(yīng)者)與原子核離得較遠.因此.外層電子與原子核之間的吸引力相對來說比較弱.由于這一原因.氡是惰性氣體中惰性最弱的.只要化學(xué)家創(chuàng)造出合適的條件.也最容易迫使氡參與化合反應(yīng).
較小的惰性氣體原子.其最外層電子離原子核比較近.這些電子被抓得比較牢固.使其原子難以與其他原子發(fā)生化合反應(yīng).
事實上.化學(xué)家已經(jīng)迫使原子比較大的惰性氣體--氪.氙.氡.與氟和氧那樣的原子進行化合.氟與氧特別喜歡接受其他原子的電子.原子更小一些的惰性氣體--氦.氖.氬--已經(jīng)小到惰性十足的程度.迄今為止任何化學(xué)家都無法使它們參與化合反應(yīng).
原子最小的惰性氣體是氦.在所有各類元素中.它是最不喜歡參與化合反應(yīng)的.也是惰性最強的元素.甚至氦原子本身之間也極不愿意結(jié)合.因而直到溫度降到4K時.才能變成液態(tài).液態(tài)氦是能夠存在的溫度最低的液體.它對于科學(xué)家研究低溫是至關(guān)重要的.
氦在大氣中只有微量的存在.不過當(dāng)像鈾與釷這樣的放射性元素衰變時.也能生成氦.這種積聚過程發(fā)生在地下.因而在一些油井中能產(chǎn)生氦.這種資源很有限.不過至今尚未耗盡.
每個氦原子只有兩個電子.它被氦原子核束縛得如此之緊.以至要想抓走其中的一個電子.比之任何其他原子而言.要付出更多的能量.面對這樣緊的束縛.那么是否能使氦原子放棄一個電子.或與其他原子共享一個電子.從而產(chǎn)生化合反應(yīng)呢?
為了計算電子的行為.化學(xué)家采用了一種被稱為[量子力學(xué)"的數(shù)學(xué)體系.這是在20世紀(jì)20年代創(chuàng)立的.化學(xué)家科克把它的原理應(yīng)用到對氦的研究中.比如.假設(shè)一個鈹原子(有四個電子)與一個氧原子(有八個電子)進行化合反應(yīng).在化合過程中.鈹原子交出兩個電子給氧原子.從而使它們結(jié)合在一起.用量子力學(xué)進行計算的結(jié)果表明.鈹原子中背對著氧原子的那一側(cè)電子出現(xiàn)的幾率非常小.
根據(jù)量子力學(xué)方程.如果一個氦原子參與進來.它就會與鈹原子上電子出現(xiàn)幾率非常小的那一側(cè)共享兩個電子.從而形成氦-鈹-氧的化合物.
迄今為止.還沒有其他原子化合反應(yīng)能夠產(chǎn)生俘獲氦原子的條件.而且即便是氦-鈹-氧.也只有在足以使空氣液化的溫度條件下.或許能結(jié)合在一起.現(xiàn)在對于化學(xué)家來說.必須對在極低溫度條件下的物質(zhì)進行研究.看看是否真能夠通過實踐證實理論.迫使氦參與化合反應(yīng).從而打垮這種惰性最強的元素!
惰性氣體:又稱鈍氣.稀有氣體.貴重氣體
1.鈍氣包括:氦(He).氖(Ne).氬(Ar).氪(Kr).氙(Xe).氡(Rn).均為無色.無臭.氣態(tài)的單原子分子.周期表中為第18族(ⅧA族).外層電子已達飽和.活性極小.
2.一般通性:
(1)原子量.密度.熔點.沸點.原子半徑隨原子序增加而增加.
(2)游離能隨原子序增加而減少.
3.用途:
(1)He:可用作安全氣球或飛船.與氧混合供潛水用.可防止?jié)撍虿?
*在油井中所產(chǎn)天然氣含2%.為工業(yè)用的主要來源.
制備法:將天然氣壓縮及冷卻而液化.He難液化而分離.
(2)Ne:在真空放電管中發(fā)生紅色光.用於廣告燈.
(3)Ar:填充燈泡保護鎢絲.
(4)Kr.Xe:用在照相工業(yè).Kr.Xe在真空放電管中.發(fā)出藍色光.
(5)Rn:為放射性氣體.自然界中幾乎不存在.
4.鈍氣化合物
1962年加拿大巴勒特發(fā)現(xiàn)了第一種鈍氣化合物-Xe之氟化物.接著有數(shù)百種Kr.Xe的化合物相繼合成成功(如XeF2.KrF2).而傳統(tǒng)的"惰性氣體不能形成化合物"的觀念需加以修正.惰性氣體只是不活潑而已
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