稀有氣體元素

空氣中約含0.94%(體積百分)稀有氣體，其中絕大部分是氬。稀有氣體都是無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)味的，微溶于水，溶解度隨分子量的增加而增大。稀有氣體的分子都是由單原子組成的，它們的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)都很低，隨著原子量的增加，熔點(diǎn)和沸點(diǎn)增大。它們?cè)诘蜏貢r(shí)都可以液化。稀有氣體原子的最外層電子結(jié)構(gòu)為ns2np6(氦為 1s2)，是最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，因此，在通常條件下不與其他元素作用，長(zhǎng)期以來(lái)被認(rèn)為是化學(xué)性質(zhì)極不活潑，不能形成化合物的惰性元素。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)。直到1962年，英國(guó)化學(xué)家N.巴利特才利用強(qiáng)氧化劑PtF6與氙作用，制得了第一種惰性氣體的化合物Xe[PtF6]，以后又陸續(xù)合成了其他惰性氣體化合物，并將它的名稱改為稀有氣體?？諝馐侵迫∠∮袣怏w的主要原料，通過(guò)液態(tài)空氣分級(jí)蒸餾，可得稀有氣體混合物，再用活性炭低溫選擇吸附法，就可以將稀有氣體分離開來(lái)。

隨著工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，稀有氣體越來(lái)越廣泛地應(yīng)用在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、尖端科學(xué)技術(shù)以至日常生活里。

利用稀有氣體極不活動(dòng)的化學(xué)性質(zhì)，有的生產(chǎn)部門常用它們來(lái)作保護(hù)氣。例如，在焊接精密零件或鎂、鋁等活潑金屬，以及制造半導(dǎo)體晶體管的過(guò)程中， 常用氬作保護(hù)氣。原子能反應(yīng)堆的核燃料钚，在空氣里也會(huì)迅速氧化，也需要在氬氣保護(hù)下進(jìn)行機(jī)械加工。電燈泡里充氬氣可以減少鎢絲的氣化和防止鎢絲氧化，以 延長(zhǎng)燈泡的使用壽命。

稀有氣體通電時(shí)會(huì)發(fā)光。世界上第一盞霓虹燈是填充氖氣制成的(霓虹燈的英文原意是"氖燈")。氖燈射出的紅光，在空氣里透射力很強(qiáng)，可以穿過(guò)濃霧。因此，氖燈常用在機(jī)場(chǎng)、港口、水陸交通線的燈標(biāo)上。燈管里充入氬氣或氦氣，通電時(shí)分別發(fā)出淺藍(lán)色或淡紅色光。有的燈管里充入了氖、氬、氦、水銀蒸氣等四種氣體(也有三種或兩種的)的混合物。由于各種氣體的相對(duì)含量不伺，便制得五光十色的各種霓虹燈。人們常用的熒光燈，是在燈管里充入少量水銀和氬氣，并 在內(nèi)壁涂熒光物質(zhì)(如鹵磷酸鈣)而制成的。通電時(shí)，管內(nèi)因水銀蒸氣放電而產(chǎn)生紫外線，激發(fā)熒光物質(zhì)，使它發(fā)出近似日光的可見(jiàn)光，所以又叫做日光燈。

利用稀有氣體可以制成多種混合氣體激光器。氦-氖激光器就是其中之一。氦氖混合氣體被密封在一個(gè)特制的石英管中，在外界高頻振蕩器的激勵(lì)下，混合氣體的原子間發(fā)生非彈性碰撞，被激發(fā)的原子之間發(fā)生能量傳遞，進(jìn)而產(chǎn)生電子躍遷，并發(fā)出與躍遷相對(duì)應(yīng)的受激輻射波，近紅外光。氦-氖激光器可應(yīng)用于測(cè)量和通訊。

氦氣是除了氫氣以外最輕的氣體，可以代替氫氣裝在飛船里，不會(huì)著火和發(fā)生爆炸。

液態(tài)氦的沸點(diǎn)為-269℃，是所有氣體中最難液化的，利用液態(tài)氦可獲得接近絕對(duì)零度(-273.15℃)的超低溫。氦氣還用來(lái)代替氮?dú)庾魅嗽炜諝猓┨胶撍畣T呼吸，因?yàn)樵趬簭?qiáng)較大的深海里，用普通空氣呼吸，會(huì)有較多的氮?dú)馊芙庠谘豪铩．?dāng)潛水員從深海處上升，體內(nèi)逐漸恢復(fù)常壓時(shí)，溶解在血液里的氮?dú)庖懦鰜?lái)形成氣泡， 對(duì)微血管起阻塞作用，引起"氣塞癥"。氦氣在血液里的溶解度比氮?dú)庑〉枚?，用氦跟氧的混合氣體(人造空氣)代替普通空氣，就不會(huì)發(fā)生上述現(xiàn)象。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。

氬氣經(jīng)高能的宇宙射線照射后會(huì)發(fā)生電離。利用這個(gè)原理，可以在人造地球衛(wèi)星里設(shè)置充有氬氣的計(jì)數(shù)器。當(dāng)人造衛(wèi)星在宇宙空間飛行時(shí)，氬氣受到宇宙射線的照射。照射得越厲害，氬氣發(fā)生電離也越強(qiáng)烈。衛(wèi)星上的無(wú)線電機(jī)把這些電離信號(hào)自動(dòng)地送回地球，人們就可根據(jù)信號(hào)的大小來(lái)判定空間宇宙輻射帶的位置和 強(qiáng)度。

氪能吸收X射線，可用作X射線工作時(shí)的遮光材料。

氙燈還具有高度的紫外光輻射，可用于醫(yī)療技術(shù)方面。氙能溶于細(xì)胞質(zhì)的油脂里，引起細(xì)胞的麻醉和膨脹，從而使神經(jīng)末梢作用暫時(shí)停止。人們?cè)囉?0%氙和20%氧組成的混合氣體，作為無(wú)副作用的麻醉劑。在原子能工業(yè)上，氙可以用來(lái)檢驗(yàn)高速粒子、粒子、介子等的存在。

氪、氙的同位素還被用來(lái)測(cè)量腦血流量等。

氡是自然界唯一的天然放射性氣體，氡在作用于人體的同時(shí)會(huì)很快衰變成人體能吸收的氡子體，進(jìn)入人體的呼吸系統(tǒng)造成輻射損傷，誘發(fā)肺癌。一般在劣質(zhì)裝修材料中的釷雜質(zhì)會(huì)衰變釋放氡氣體，從而對(duì)人體造成傷害。體外輻射主要是指天然石材中的輻射體直接照射人體后產(chǎn)生一種生物效果，會(huì)對(duì)人體內(nèi)的造血器官、神經(jīng)系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)和消化系統(tǒng)造成損傷。

然而，氡也有著它的用途，將鈹粉和氡密封在管子內(nèi)，氡衰變時(shí)放出的α粒子與鈹原子核進(jìn)行核反應(yīng)，產(chǎn)生的中子可用作實(shí)驗(yàn)室的中子源。氡還可用作氣體示蹤劑，用于檢測(cè)管道泄漏和研究氣體運(yùn)動(dòng)。

稀有氣體的單質(zhì)在常溫下為氣體，且除氬氣外，其余幾種在大氣中含量很少(尤其是氦)，故得名"稀有氣體"，歷史上稀有氣體曾被稱為"惰性氣體"，這是因?yàn)樗鼈兊脑幼钔鈱与娮訕?gòu)型除氦為1s2(上標(biāo))外，其余均為8電子構(gòu)型(ns2np6，均為上標(biāo))，而這兩種構(gòu)型均為穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。因此，稀有氣體的化學(xué)性質(zhì)很不活潑，所以過(guò)去人們?cè)J(rèn)為他們與其他元素之間不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，稱之為"惰性氣體"。然而正是這種絕對(duì)的概念束縛了人們的思想，阻礙了對(duì)稀有氣體化合物的研究。1962年，在加拿大工作的26歲的英國(guó)青年化學(xué)家N.Bartlett合成了第一個(gè)稀有氣體化合物Xe[PtF6]，引起了化學(xué)界的很大興趣和重視。許多化學(xué)家競(jìng)相開展這方面的工作，先后陸續(xù)合成了多種"稀有氣體化合物"，促進(jìn)了稀有氣體化學(xué)的發(fā)展。而"惰性氣體"一名也不再符合事實(shí)，故改稱稀有氣體。

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(Ramsay W,1852-1916)。二百多年前，人們已經(jīng)知道，空氣里除了少量的水蒸氣、二氧化碳外，其余的就是氧氣和氮?dú)狻?785年，英國(guó)科學(xué)家卡文迪許在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，把不含水蒸氣、二氧化碳的空氣除去氧氣和氮?dú)夂螅杂泻苌倭康臍堄鄽怏w存在。這種現(xiàn)象在當(dāng)時(shí)并沒(méi)有 引起化學(xué)家的重視。一百多年后，英國(guó)物理學(xué)家雷利測(cè)定氮?dú)獾拿芏葧r(shí)，發(fā)現(xiàn)從空氣里分離出來(lái)的氮?dú)饷可|(zhì)量是1.2572克/升，而從含氮物質(zhì)制得的氮?dú)饷可|(zhì)量是1.2505克/升。經(jīng)多次測(cè)定，兩者質(zhì)量相差仍然是幾毫克?？少F的是雷利沒(méi)有忽視這種微小的差異，他懷疑從空氣分離出來(lái)的氮?dú)饫锖袥](méi)被發(fā)現(xiàn)的較重的氣體。于是，他查閱了卡文迪許過(guò)去寫的資料，并重新做了實(shí)驗(yàn)。1894年，他在除掉空氣里的氧氣和氮?dú)庖院?，得到了很少量的極不活潑的氣體。與此同時(shí)，雷利的朋友、英國(guó)化學(xué)家萊姆塞用其它方法從空氣里也得到了這樣的氣體。經(jīng)過(guò)分析，判斷該氣體是一種新物質(zhì)。由于這氣體極不活潑，所以命名為氬(拉丁文原 意是"懶惰")。以后幾年里，拉姆塞等人又陸續(xù)從空氣里發(fā)現(xiàn)了氦氣、氖氣(名稱原意是"新的"意思)、氪氣(名稱原意是"隱藏"意思)和氙氣(名稱原意是"奇異"意思)。

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(Owens R B)和盧瑟福(Rutherford E,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(Dorn F E)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(Giesel F O,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。

芬蘭赫爾辛基大學(xué)的科學(xué)家在24日出版的英國(guó)《自然》雜志上報(bào)告說(shuō)，他們首次合成了惰性氣體元素氬的穩(wěn)定化合物--氟氬化氫，分子式為HArF。

這樣，6種惰性氣體元素氦、氖、氬、氪、氙和氡中，就只有原子量最小的氦和氖尚未被合成穩(wěn)定化合物了。惰性氣體可廣泛應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)療、光學(xué)應(yīng)用等領(lǐng)域，合成惰性氣體穩(wěn)定化合物有助于科學(xué)家進(jìn)一步研究惰性氣體的化學(xué)性質(zhì)及其應(yīng)用技術(shù)。

在惰性氣體元素的原子中，電子在各個(gè)電子層中的排列，剛好達(dá)到穩(wěn)定數(shù)目。因此原子不容易失去或得到電子，也就很難與其它物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此這些元素被稱為"惰性氣體元素"。

在原子量較大、電子數(shù)較多的惰性氣體原子中，最外層的電子離原子核較遠(yuǎn)，所受的束縛相對(duì)較弱。如果遇到吸引電子強(qiáng)的其他原子，這些最外層電子就會(huì)失去，從而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。1962年，加拿大化學(xué)家首次合成了氙和氟的化合物。此后，氡和氪各自的化合物也出現(xiàn)了。

原子越小，電子所受約束越強(qiáng)，元素的"惰性"也越強(qiáng)，因此合成氦、氖和氬的化合物更加困難。赫爾辛基大學(xué)的科學(xué)家使用一種新技術(shù)，使氬與氟化氫在特定條件下發(fā)生反應(yīng)，形成了氟氬化氫。它在低溫下是一種固態(tài)穩(wěn)定物質(zhì)，遇熱又會(huì)分解成氬和氟化氫?？茖W(xué)家認(rèn)為，使用這種新技術(shù)，也可望分別制取出氦和氖的穩(wěn)定化合物。

自19世紀(jì)末以來(lái)，稀有氣體元素不能生成熱力學(xué)穩(wěn)定化合物的結(jié)論給科學(xué)家人為地劃定了一個(gè)禁區(qū)，致使絕大多數(shù)化學(xué)家不愿再涉獵這一被認(rèn)為是荒涼貧瘠的不毛之地，關(guān)于稀有氣體化學(xué)性質(zhì)的研究被忽略了。盡管如此，仍有少數(shù)化學(xué)家試圖合成稀有氣體化合物。1932年，前蘇聯(lián)的阿因托波夫(A.R.Antropoff)曾報(bào)道，他在液體空氣冷卻器內(nèi)，用放電法使氪與氯、溴反應(yīng)，制得了較氯易揮發(fā)的暗紅色物質(zhì)，并認(rèn)為是氪的鹵化物。但當(dāng)有人采用他的方法重復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí)卻未獲成功。阿因托波夫就此否定了自己的報(bào)道，認(rèn)為所謂氪的鹵化物實(shí)際上是氧化氮和鹵化氫，并非氪的鹵化物。1933年，美國(guó)著名化學(xué)家鮑林(L.Pauling)通過(guò)對(duì)離子半徑的計(jì)算，曾預(yù)言可以制得六氟化氙(XeF6)、六氟化氪(KrF6)、氙酸及其鹽。揚(yáng)斯特(D.M.Younst)受阿因托波夫的第一個(gè)報(bào)道和鮑林預(yù)言的啟發(fā)，用紫外線照射和放電法試圖合成氟化氙和氯化氙，均未成功。他在放電法合成氟化氙的實(shí)驗(yàn)中將氟和氙按一定比例混合后，在銅電極間施以30000伏的電壓，進(jìn)行火花放電，但未能檢驗(yàn)出氟化氙的生成。揚(yáng)斯特由于對(duì)傳統(tǒng)觀念心有余悸，沒(méi)有堅(jiān)持繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使一個(gè)極有希望的方法半途而廢。一系列的失敗，致使在以后的30多年中很少有人再涉足這一領(lǐng)域。令人遺憾的是，到了1961年，鮑林也否定了自己原來(lái)的預(yù)言，認(rèn)為"氙在化學(xué)上是完全不反應(yīng)的，它無(wú)論如何都不能生成通常含有共價(jià)鍵或離子鍵化合物的能力"。

歷史的發(fā)展頗具戲劇性，就在鮑林否定其預(yù)言的第二年，第一個(gè)稀有氣體化合物--六氟合鉑酸氙(XePtF6)竟奇跡般地出現(xiàn)了，并以它獨(dú)特的經(jīng)歷和風(fēng)姿震驚了整個(gè)化學(xué)界，標(biāo)志著稀有氣體化學(xué)的建立，開創(chuàng)了稀有氣體化學(xué)研究的嶄新領(lǐng)域。

在加拿大工作的英國(guó)年輕化學(xué)家巴特列特(N.Bartlett)一直從事無(wú)機(jī)氟化學(xué)的研究。自1960年以來(lái)，文獻(xiàn)上報(bào)道了數(shù)種新的鉑族金屬氟化物，它們都是強(qiáng)氧化劑，其中高價(jià)鉑的氟化物六氟化鉑(PtF6)的氧化性甚至比氟還要強(qiáng)。巴特列特首先用PtF6與等摩爾氧氣在室溫條件下混合反應(yīng)，得到了一種深紅色固體，經(jīng)X射線衍射分析和其他實(shí)驗(yàn)確認(rèn)此化合物的化學(xué)式為O2PtF6，其反應(yīng)方程式為:

O2+PtF6→O2PtF6

這是人類第一次制得O+2的鹽，證明PtF6是能夠氧化氧分子的強(qiáng)氧化劑。巴特列特頭腦機(jī)敏，善于聯(lián)想類比和推理。他考慮到O2的第一電離能是1175.7千焦/摩爾，氙的第一電離能是1175.5千焦/摩爾，比氧分子的第一電離能還略低，既然O2可以被PtF6氧化，那么氙也應(yīng)能被PtF6氧化。他同時(shí)還計(jì)算了晶格能，若生成XePtF6，其晶格能只比O2PtF6小41.84千焦/摩爾。這說(shuō)明XePtF6一旦生成，也應(yīng)能穩(wěn)定存在。于是巴特列特根據(jù)以上推論，仿照合成O2PtF6的方法，將PtF6的蒸氣與等摩爾的氙混合，在室溫下竟然輕而易舉地得到了一種橙黃色固體XePtF6:

Xe+PtF6→XePtF6

該化合物在室溫下穩(wěn)定，其蒸氣壓很低。它不溶于非極性溶劑四氯化碳，這說(shuō)明它可能是離子型化合物。它在真空中加熱可以升華，遇水則迅速水解，并逸出氣體:

2XePtF6+6H2O→2Xe↑+O2↑+2PtO2+12HF

這樣，具有歷史意義的第一個(gè)含有化學(xué)鍵的"惰性"氣體化合物誕生了，從而很好地證明了巴特列特的正確設(shè)想。1962年6月，巴特列特在英國(guó)Proccedings of the Chemical Society雜志上發(fā)表了一篇重要短文，正式向化學(xué)界公布了自己的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，一下震動(dòng)了整個(gè)化學(xué)界。持續(xù)70年之久的關(guān)于稀有氣體在化學(xué)上完全惰性的傳統(tǒng)說(shuō)法，首先從實(shí)踐上被推翻了?；瘜W(xué)家們開始改變了原來(lái)的觀念，摘掉了冠以稀有氣體頭上名不副實(shí)的"惰性"的帽子，拆除了人為的樊籬，很快形成了一個(gè)合成和研究新的稀有氣體化合物的熱潮，開辟了一個(gè)稀有氣體化學(xué)的新天地。

認(rèn)識(shí)上的障礙一旦拆除，更多的稀有氣體化合物很快被陸續(xù)合成出來(lái)。就在同年8月，柯拉森(H.H.Classen)在加熱加壓的情況下，以1∶5體積比混合氙與氟時(shí)，直接得到了XeF4，年底又制得了XeF2和XeF6。氙的氟化物的直接合成成功，更加激發(fā)了化學(xué)家合成稀有氣體化合物的熱情。在此后不長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，人們相繼又合成了一系列不同價(jià)態(tài)的氙氟化合物、氙氟氧化物、氙氧酸鹽等，并對(duì)其物理化學(xué)性質(zhì)、分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵本質(zhì)進(jìn)行了廣泛的研究和探討，從而大大豐富和拓寬了稀有氣體化學(xué)的研究領(lǐng)域。到1963年初，關(guān)于氪和氡的一些化合物也陸續(xù)被合成出來(lái)了。至今，人們已經(jīng)合成出了數(shù)以百計(jì)的稀有氣體化合物，但卻僅限于原子序數(shù)較大的氪、氙、氡，至于原子序數(shù)較小的氦、氖、氬，目前仍未制得它們的化合物，但有人已從理論上預(yù)測(cè)了合成這些化合物的可能性。1963年，皮門陶(Pimentaw)等人根據(jù)HeF2的電子排布與穩(wěn)定的HF-2離子相似這一點(diǎn)，提出了利用核反應(yīng)制備HeF2的3種設(shè)想:(1)制取TF-2，再利用氚〔3H(T)〕的β衰變合成HeF2:TF-2→HeF2+β;(2)用熱中子輻射LiF，生成HeF2;(3)直接用α粒子轟擊固態(tài)氟而產(chǎn)生HeF2。但毛姆等人則認(rèn)為，HeF2和HF-2的電子排布雖然相似，但HF-2可以看成是一個(gè)H-跟兩個(gè)F原子作用成鍵，H-的電離能僅為22.44千焦/摩爾，而He的電離能卻高達(dá) 801.5千焦/摩爾，因此是否存在HeF2，在理論上是值得懷疑的，氦能否形成化合物，至今仍是個(gè)不解之謎。

化合物的制成

1962年6月，英國(guó)青年化學(xué)家巴特利特發(fā)表了合成Xe(PtF6)的簡(jiǎn)報(bào)，使科學(xué)界大為震驚，從此打破了人為劃定的不存在"稀有氣體元素"化合物的禁區(qū)，使"稀有氣體元素"化學(xué)得到了飛躍的發(fā)展。至今，已合成了四百多種"稀有體元素"化合物，其中有的并不需要精密的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，如氙和氟的混和氣體只需要放在日光下照射，即可生成二氟化氙。

低溫下穩(wěn)定的氪氮化合物制備成功

1988年，加拿大麥克馬斯特大學(xué)的施陶貝根宣稱，他首次制備并表征了含有氪-氮鍵的化合物。他用二氟化氪(KrF2)和質(zhì)子化的氫氰酸鹽進(jìn)行反應(yīng)，把這兩種化合物放入氫氟酸中，并以液氮冷卻。然后讓反應(yīng)溫度緩慢上升，使這兩種化合物溶解，并發(fā)生相互作用，在約-60 ℃時(shí)生成含有氪-氮鍵的白色固體化合物。這種氪-氮化合物與其他氙同系物相比是相當(dāng)不穩(wěn)定的，它似乎不能在高于-50 ℃的溫度下存在

在一定條件下，Xe可與F2發(fā)生反應(yīng)，生成三種穩(wěn)定的Xe的氟化物。XeF2、XeF4和XeF6:

Xe+nF2→XeF2n(n=1、2、3)

其中XeF4在堿性溶液中迅速分解.

6XeF4+12H2O→2XeO3+4Xe+24HF+3O2

XeF6不完全水解，產(chǎn)物為XeOF4

XeF6+3H2O→XeFO4+6HF

Xe的含氧化物除了XeO3，XeOF4外還有XeF4，HXeO4-和(XeO6)4-等

XeO3+OH- →HXeO4-

2HXeO4-+2OH-→(XeO6)4-+Xe+O2+2H2O

氙金屬化合物

三氟化金與氙和原子態(tài)氫反應(yīng)，生成了一種新的黑色晶體，經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)這種晶體的成分是新的化合物四氙化金。

氯是鹵族元素氙為惰性氣體，在正常情況下氯和氙是不會(huì)發(fā)生反應(yīng)的，在自然界中也不存在氯和氙的化合物，但在高壓和強(qiáng)電場(chǎng)作用下氯可以接受氙的一個(gè)電子，形成氯化氙分子，氯化氙不穩(wěn)定維持的時(shí)間很短，很快會(huì)解離成為氯和氙，這中不穩(wěn)定的分子稱為準(zhǔn)分子，由不穩(wěn)定的氯化氙準(zhǔn)分子受激發(fā)而發(fā)出的波長(zhǎng)為308nm的紫外線激光。

穩(wěn)定的氙碳化合物首次制成

1989年，聯(lián)邦德國(guó)多特蒙德大學(xué)首次制備出一種穩(wěn)定的氙碳化合物。這種化合物是在乙腈液體中和0 ℃下，使二氟化氙和三(五氯酚氟代苯基)甲硼烷反應(yīng)生成的。研究人員已用核磁共振裝置研究了這種含氙碳鍵化合物的結(jié)構(gòu)。

氟化氙分三種:二氟化氙，四氟化氙和六氟化氙。他們均為無(wú)色晶體，其中二氟化氙熔點(diǎn)為129℃，四氟化氙為113℃，六氟化氙為89℃。XeF2在堿溶液中易被還原成Xe。XeF4則在水中岐化為XeO3+Xe。XeF6則水解成XeO3。氟化氙能被氫氣還原為Xe。XeF2能將Cl-變?yōu)镃l2，BrO3-變?yōu)锽rO4-。都可以用氙和氟直接化合生成，也可做氟化劑。

易升華，前二者氣態(tài)無(wú)色，后者黃色?；瘜W(xué)活潑性、氧化性和氟化性依次遞增。如XeF2 和XeF4 不和SiO2 反應(yīng)，而XeF6 最終反應(yīng)生成XeO3 。XeF2 可用作有機(jī)物的氟化劑，選擇性較好，產(chǎn)率較高。XeF4 及XeF6 和某些有機(jī)物接觸會(huì)引起燃燒或爆炸。改性的XeF6 為有前途的氟化劑。XeF2 可用作氧化鈾的氟化劑，以分離鈾235。用生成氟化氙除去核反應(yīng)堆裂變產(chǎn)物放射性氙的小型試驗(yàn)已獲成功。用135 XeF4 作核反應(yīng)堆的減速劑正在試驗(yàn)?？刂撇煌臏囟?，壓力等條件，可由氙和氟直接反應(yīng)制得上述三種氟化氙。還可通過(guò)放電、輻射、光化學(xué)反應(yīng)等制備。

稀有氣體元素之一，無(wú)色，無(wú)臭，無(wú)味，氣體密度0.9092克/升，液體密度1.204克/厘米3，熔點(diǎn)-248.67℃，沸點(diǎn)-245.9℃，化學(xué)性質(zhì)極不活潑，電離能21.564電子伏特，不能燃燒，也不助燃，在一般情況下不生成化合物，氣態(tài)氖為單原子分子，氖還有一個(gè)特殊性質(zhì)是氣體與液體體積之比，大多數(shù)深冷液態(tài)氣體在室溫條件下產(chǎn)生500到800體積的氣體，而氖則生成大于1400體積的氣體。這就為它的貯藏和運(yùn)輸帶來(lái)方便。100升空氣中含氖約1.818毫升。

由空氣分離塔在制取氧氮?dú)獾耐瑫r(shí)，從中可以提取氖氦的混合氣體，在經(jīng)液氫冷凝法或活性炭硅膠的吸附作用，便可得到氖。

大量用于高能物理研究，讓氖充滿火花室來(lái)探測(cè)和微粒的行徑。也是制造霓虹燈和指示燈的好原料，和氬混合使用會(huì)有美麗的藍(lán)光產(chǎn)生，也可用來(lái)填充水銀燈和鈉蒸氣燈。液體氖還用來(lái)做制冷劑。

萊姆塞在發(fā)現(xiàn)氬和氦后，研究了它們的性質(zhì)，測(cè)定了它們的原子量。接著他考慮它們?cè)谠刂芷诒碇械奈恢谩Ｒ驗(yàn)?，氦和氬的性質(zhì)與已發(fā)現(xiàn)的其他元素都不相似，所以他提議在化學(xué)元素周期表中列入一族新的化學(xué)元素，暫時(shí)讓氦和氬作為這一族的成員。他還根據(jù)門捷列夫提出的關(guān)于元素周期分類的假說(shuō)，推測(cè)出該族還應(yīng)該有一個(gè)原子量為20的元素。

在1896~1897年間，萊姆塞在特拉威斯的協(xié)助下，試圖用找到氦的同樣方法，加熱稀有金屬礦物來(lái)獲得他預(yù)言的元素。他們?cè)囼?yàn)了大量礦石，但都沒(méi)有找到。最后他們想到了，從空氣中分離出這種氣體。但要將空氣中的氬除去是很困難的，化學(xué)方法基本無(wú)法使用。只有把空氣先變成液體狀態(tài)，然后利用組成它成分的沸點(diǎn)不同，讓它們先后變成氣體，一個(gè)一個(gè)地分離出來(lái)。把空氣變成液體，需要較大的壓力和很低的溫度。而正是在19世紀(jì)末，德國(guó)人林德和英國(guó)人漢普森同時(shí)創(chuàng)造了致冷機(jī)，獲得了液態(tài)空氣。1898年5月24日萊姆塞獲得漢普森送來(lái)的少量液態(tài)空氣。萊姆塞和特拉威斯從液態(tài)空氣中首先分離出了氪。接著他們又對(duì)分離出來(lái)的氬氣進(jìn)行了反復(fù)液化、揮發(fā)，收集其中易揮發(fā)的組分。1898年6月12日他們終于找到了氖(neon)，元素符號(hào)Ne，來(lái)自希臘文neos(新的)。

氖，原子序數(shù)10，原子量為20.1797，是一種稀有的惰性氣體。1898年由英國(guó)科學(xué)家拉母賽和特拉弗斯發(fā)現(xiàn)。在大氣中的含量按體積算為0.001818%。有三種同位素:氖20、氖21和氖22。其中氖20占90.92%。

氖在通常條件下為無(wú)色、無(wú)味的氣體;熔點(diǎn)-248.67°C，沸點(diǎn)-245.9°C，氣體密度0.9002克/升;水中溶解度10.5微升/千克水。