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惰性气体检测

概述

惰性气体(稀有气体)是元素周期表上的0族元素所组成的气体。在常温常压下,它们都是无色无味的单原子气体,很难进行化学反应。稀有气体共有七种,它们是氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、氡(Rn,放射性)、气奥(Og,放射性,人造元素)。其中Og是以人工合成的稀有气体,原子核非常不稳定,半衰期很短,只有5毫秒。根据元素周期律,估计Og比氡更活泼。不过,理论计算显示,它可能会非常活泼。然而,碳族元素鈇(Fl)表现出与稀有气体相似的性质

空气中约含0.94%(体积百分)的稀有气体,其中绝大部分是氩气。

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,它们的特性可以用现代的原子结构理论来解释:它们都具有稳定的8电子构型。它们的最外电子层的电子已“满”(即已达成八隅体状态),所以它们非常稳定,极少进行化学反应,至今只成功制备出几百种稀有气体化合物。每种稀有气体的熔点和沸点十分接近,温度差距小于10 °C(18 °F),因此它们仅在很小的温度范围内以液态存在。稀有气体的电子亲合势都接近于零,与其它元素相比较,它们都有很高的电离势。因此,稀有气体原子在一般条件下不容易得到或失去电子而形成化学键。表现出化学性质很不活泼,不仅很难与其它元素化合,而且自身也是以单原子分子的形式存在,原子之间仅存在着微弱的范德华力(主要是色散力)。

经气体液化和分馏方法可从空气中获得氖、氩、氪和氙,而氦气通常提取自天然气,氡气则通常由镭化合物经放射性衰变后分离出来。稀有气体在工业方面主要应用在照明设备、焊接和太空探测。氦也会应用在深海潜水。如潜水深度大于55米,潜水员所用的压缩空气瓶内的氮要被氦代替,以避免氧中毒及氮麻醉的征状。另一方面,由于氢气非常不稳定,容易燃烧和爆炸,现今的飞艇及气球都采用氦气替代氢气。

稀有气体元素的基本性质列于下表中。

性 质

He

Ne

Ar

Kr

Xe

Rn

颜 色

无色

无色

无色

无色

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