2025年高考稀有氣體的發(fā)現(xiàn)史

　　周期表中零族元素有氦、氖、氬、氪、氙和氡一共六種，它們都是氣體。

　　六種稀有氣體元素是在1894-1900年間陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)的。發(fā)現(xiàn)稀有氣體的主要功績(jī)應(yīng)歸于英國(guó)化學(xué)家萊姆賽（RamsayW,1852-1916）。下面我們按元素發(fā)現(xiàn)的先后順序，分別簡(jiǎn)介這六種元素的發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)。

　　氬Ar

　　早在1785年，英國(guó)著名科學(xué)家卡文迪什（CavendishH,1731-1810）在研究空氣組成時(shí)，發(fā)現(xiàn)一個(gè)奇怪的現(xiàn)象。當(dāng)時(shí)人們已經(jīng)知道空氣中含有氮、氧、二氧化碳等，卡文迪什把空氣中的這些成分除盡后，發(fā)現(xiàn)還殘留少量氣體，這個(gè)現(xiàn)象當(dāng)時(shí)并沒(méi)有引起化學(xué)家們應(yīng)有的重視。誰(shuí)也沒(méi)有想到，就在這少量氣體里竟藏著一個(gè)化學(xué)元素家族。

　　100多年后，英國(guó)物理學(xué)家瑞利（RayleighJWS,1842-1919）在研究氮?dú)鈺r(shí)發(fā)現(xiàn)從氮的化合物中分離出來(lái)的氮?dú)饷可��?.2508g，而從空氣中分離出來(lái)的氮?dú)庠谙嗤�情況下每升重1.2572g，這0.0064g的微小差別引起了瑞利的注意。他與化學(xué)家萊姆賽合作，把空氣中的氮?dú)夂脱鯕獬�去，用光譜分析鑒定剩余氣體，終于在1894年發(fā)現(xiàn)了氬。由于氬和許多試劑都不發(fā)生反應(yīng)，極不活潑，故被命名為Argon，即“不活潑”之意。中譯名為氬，化學(xué)符號(hào)為Ar。

　　氦He

　　早在1868年，法國(guó)天文學(xué)家簡(jiǎn)森(JanssenPJC,1824-1907)在觀察日全蝕時(shí)，就曾在太陽(yáng)光譜上觀察到一條黃線D，這和早已知道的鈉光譜的D1和D2兩條線不相同。同時(shí)，英國(guó)天文學(xué)家洛克耶爾(LockyerJN,1836-1920)也觀測(cè)到這條黃線D。當(dāng)時(shí)天文學(xué)家認(rèn)為這條線只有太陽(yáng)才有，并且還認(rèn)為是一種金屬元素。所以洛克耶爾把這個(gè)元素取名為Helium，這是由兩個(gè)字拼起來(lái)的，helio是希臘文太陽(yáng)神的意思，后綴-ium是指金屬元素而言。中譯名為氦。

　　1895年，萊姆賽和另一位英國(guó)化學(xué)家特拉弗斯(TraversMW,1872-1961)合作，在用硫酸處理瀝青鈾礦時(shí)，產(chǎn)生一種不活潑的氣體，用光譜鑒定為氦，證實(shí)了氦元素也是一種稀有氣體，這種元素地球上也有，并且是非金屬元素。

　　氪Kr、氖Ne、氙Xe

　　由于氦和氬的性質(zhì)非常相近，而且它們與周期系中已被發(fā)現(xiàn)的其它元素在性質(zhì)上有很大差異，萊姆賽根據(jù)周期系的規(guī)律性，推測(cè)出氦和氬可能是另一族元素，在它們之間一定有一個(gè)性質(zhì)和氦、氬相近的家族。果然，在1898年5月30日萊姆賽和特拉弗斯在大量液態(tài)空氣蒸發(fā)后的殘余物中，用光譜分析首先發(fā)現(xiàn)了比氬重的氪，他們把它命名為Krypton，即隱藏之意。隱藏于空氣中多年才被發(fā)現(xiàn)。

　　1898年6月，萊姆賽和特拉弗斯在蒸發(fā)液態(tài)氬時(shí)收集了最先逸出的氣體，用光譜分析發(fā)現(xiàn)了比氬輕的氖。他們把它命名為neon，源自希臘詞neos，意為新，即從空氣中發(fā)現(xiàn)的新氣體。中譯名為氖。也就是現(xiàn)在氖燈里的氣體。

　　1898年7月12日，萊姆賽和特拉弗斯在分餾液態(tài)空氣，制得了氪和氖后，又把氪反復(fù)地分次萃取，從其中又分出一種質(zhì)量比氪更重的新氣體，他們把它命名為Xenon，源自希臘文xenos，意為陌生人，即為人們所生疏的氣體，因?yàn)樗�在空氣中的含量極少，僅占總體積的一億分之八。

　　氡Rn

　　氡是一種具有天然放射性的稀有氣體，它是鐳、釷和錒這些放射性元素在蛻變過(guò)程中的產(chǎn)物，因此，只有這些元素發(fā)現(xiàn)后才有可能發(fā)現(xiàn)氡。

　　1899年，英國(guó)物理學(xué)家歐文斯(OwensRB)和盧瑟福(RutherfordE,1871-1937)在研究釷的放射性時(shí)發(fā)現(xiàn)釷射氣，即氡-220。1900年，德國(guó)人道恩(DornFE)在研究鐳的放射性時(shí)發(fā)現(xiàn)鐳射氣，即氡-222。1902年，德國(guó)人吉賽爾(GieselFO,1852-1927)在錒的化合物中發(fā)現(xiàn)錒射氣，即氡-219。直到1908年，萊姆賽確定鐳射氣是一種新元素，和已發(fā)現(xiàn)的其它稀有氣體一樣，是一種化學(xué)惰性的稀有氣體元素。其它兩種射氣，是它的同位素。1923年國(guó)際化學(xué)會(huì)議上命名這種新元素為radon，中文音譯成氡，化學(xué)符號(hào)為Rn。

　　至此，氦、氖、氬、氪、氙、氡六種稀有氣體作為一個(gè)家族全被發(fā)現(xiàn)了，它們占據(jù)了元素周期表零族的位置。這個(gè)位置相當(dāng)特殊，在它前面是電負(fù)性最強(qiáng)的非金屬元素，在它后面是電負(fù)性最小的金屬活潑性最強(qiáng)的金屬元素。由于這六種氣體元素的化學(xué)惰性，很久以來(lái)，它們被稱為"隋性氣體"。

　　人類的認(rèn)識(shí)是永無(wú)止境的，經(jīng)過(guò)實(shí)踐的檢驗(yàn)，理論的相對(duì)真理性會(huì)得到發(fā)展和完善。1962年，在加拿大工作的英國(guó)青年化學(xué)家巴特列特(BartlettN,1932~)首先合成出第一個(gè)惰性氣體的化合物──六氟合鉑酸氙Xe[PtF6]，動(dòng)搖了長(zhǎng)期禁錮人們思想。"隋性氣體"也隨之改名"稀有氣體"。

　　稀有氣體的性質(zhì)

　　稀有氣體的化學(xué)性質(zhì)是由它的原子結(jié)構(gòu)所決定的。

　　除氦以外，稀有氣體原子的最外電子層都是由充滿的ns和np軌道組成的，它們都具有穩(wěn)定的8電子構(gòu)型。稀有氣體的電子親合勢(shì)都接近于零，與其它元素相比較，它們都有很高的電離勢(shì)。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）。

　　稀有氣體的熔、沸點(diǎn)都很低，氦的沸點(diǎn)是所有單質(zhì)中最低的。它們的蒸發(fā)熱和在水中的溶解度都很小，這些性質(zhì)隨著原子序數(shù)的增加而逐漸升高。

　　稀有氣體的原子半徑都很大，在族中自上而下遞增。應(yīng)該注意的是，這些半徑都是未成鍵的半徑，應(yīng)該僅把它們與其它元素的范德華半徑進(jìn)行對(duì)比，不能與共價(jià)或成鍵半徑進(jìn)行對(duì)比。

　　氦是所有氣體中最難液化的，溫度在2.2K以上的液氦是一種正常液態(tài)，具有一般液體的通性。溫度在2.2K以下的液氦則是一種超流體，具有許多反常的性質(zhì)。例如具有超導(dǎo)性、低粘滯性等。它的粘度變得為氫氣粘度的百分之一，并且這種液氦能沿著容器的內(nèi)壁向上流動(dòng)，再沿著容器的外壁往下慢慢流下來(lái)。這種現(xiàn)象對(duì)于研究和驗(yàn)證量子理論很有意義。

　　稀有氣體的用途

　　稀有氣體廣泛應(yīng)用到光學(xué)、冶金和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中。例如：氦氖激光器、氬離子激光器等在國(guó)防和科研上有著廣泛的用途。氖在放電管內(nèi)放射出美麗的紅光，加入一些汞蒸氣后又發(fā)射出藍(lán)光，所以，氖被廣泛用來(lái)制造霓虹燈。氙在電場(chǎng)的激發(fā)下能放出強(qiáng)烈的白光，高壓長(zhǎng)弧氙燈經(jīng)常用于電影攝影、舞臺(tái)照明等。在冶金工業(yè)中，氬和氦的最大用途是為熔焊不銹鋼等提供惰性氣氛。氪、氙和氡還能用于醫(yī)療上，氙燈能放出紫外線，氪、氙的同位素還被用來(lái)測(cè)量腦血流量等。氦還被用來(lái)代替氫充填氣象氣球和飛船，由于它不燃燒，比氫安全得多。由于氦的沸點(diǎn)低，還被用于超低溫技術(shù)。

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