并非等于零
并非等于零
氩气发现后不到1年,即1895年3月,著名的拉姆塞又从钇铀矿中找到了另一种惰性气体——氦。其实,氦的发现比这要早得多,氦是惰性气体中发现得最早的元素。
1868年,德国天文学家詹森和英国物理学家洛克厄用光谱分析法研究太阳光谱时,发现了一种新元素,命名为氦(希腊语是“太阳”的意思)。不过,当时这种元素并没有引起人们的注意。
氩和氦的发现在化学界引起了一片混乱。按照当时的元素周期表,每种元素在周期表内都有它各自的位置。氩和氦应排在哪儿呢?门捷列夫的周期表中没有任何一族能够安插它们。如果按原子量大小,硬把它们插进去,就会破坏全表的秩序。有些化学家想要打破这种尴尬的局面,就设法论证氦和氩根本不是新元素。他们武断地把氩称为氮元素的变种,门捷列夫也否认氩的存在。
1895年3月14日,门捷列夫在俄国化学学会上宣布:“氩的原子量(是40)不符合周期系,也没有新发现气体的位置。所以,氩是冷凝了的N3”然而,拉姆塞并没有想要以氩和氦的发现去推翻周期律,他以其远见卓识,大胆地对周期表提出补充:“为什么不可以把这两个特殊的元素列入新的一族呢?”他建议把惰性气体排在每一周期的最后,并预言,在氦和氩之间还存在一种未被发现的惰性气体元素,它的原子量大约是20。
后来,科学证明,拉姆塞的见解是正确的,而且他的预言也被证实了。1898年,拉姆塞在蒸发液态氩时,从最先逸出的气体光谱中发现了“氖”,取名涵义为“新的”。用光谱分析蒸发后所剩下的残余气体时,又发现了“氪”(希腊语为“隐匿”的意思)和氙(希腊语为“生疏的人”之意)。
1900年,德国科学家道恩在研究镭蜕变后产生的气体时,又发现了具有放射性的元素氡,命名的含义为“放射气”之意。至此,周期表中这个新族的6位成员都找齐了。这族元素叫做零族元素,意思是它们的化合价为零,不会跟其他元素化合,彼此也不相结合,它们都是单原子分子。惰性气体在空气中的含量都很稀少,因此也叫稀有气体。在100升空气中只含有934毫升的氩,其他就更少了。据计算,在空气中每得到100万个氩分子时,在这样量的空气中还能找到1500个氖分子、500个氦分子、50个氪分子,而氙只有1个。由此可知,惰性气体的发现为什么经历了那样漫长的过程。(https://www.daowen.com)
现在我们已经知道,惰性气体原子的最外层都有8个电子(氦是2个),是一种稳定结构,所以它们般不跟其他物质反应,因而留下“懒惰”的称号。但惰性气体并非一点不能跟其他物质化合,六氟化铂酸氙、二氟化氙、四氟化氪等都是它们的化合物。
由于惰性气体的一些特殊性质,它们的应用也越来越广泛了,除工业上常用作保护气外,它们各自还有一些特殊用途。
氦气是除氢气外最轻的气体,但它比氢安全,常用以填充气球和飞艇。氦气是最难被液化的气体,它的沸点是-268℃,凝固点是-272℃,利用液态氦可获得接近绝对温度(-273.15℃)的超低温。
在电场的激发下,氖能发出红光。氖灯射出的红光,在空气中透射力很强,可以穿过浓雾,常用作航海、航空的灯标。氖和氩常被用来制作霓虹灯。用氖填充的霓虹灯是红色的;如在灯管内壁涂上蓝色的荧光粉,通入氩气和水银,就发出鲜蓝色的光。
氙在电场的激发下,能射出强烈的白光,类似太阳的光辉,高压长弧氙灯又称“人造小太阳”。一盏6万瓦氙灯的亮度,相当于900盏100瓦的普通灯泡。