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{{地区用词|cn=稀有气体|tw=惰性氣體}}，是指在[[元素週期表]]中同屬第18[[族 (化学)|族]]（舊稱'''ⅧA族'''）的[[化學元素|元素]]。它们性质相似，在[[标准状况|常温常压]]下都是无色无味的单原子[[气体]]，很难进行[[化学反应]]。天然存在的稀有气体有六种，即[[氦]]（He）、[[氖]]（Ne）、[[氩]]（Ar）、[[氪]]（Kr）、[[氙]]（Xe）和具[[放射性]]的[[氡]]（Rn）。而[[人工合成元素|人工合成]]的-{zh-hans:{{缺字|ao4|3|Og}}; zh-hant:{{缺字|ao4|2|Og}}}-（[[Og]]）原子核非常不稳定，[[半衰期]]極短。根据[[元素周期律]]，除了氖的反應活性最低外，其餘惰性氣體的反應活性隨著[[原子序]]的增大而漸高，因此估计-{zh-hant:{{缺字|ao4|2}};zh-hans:{{缺字|ao4|3}}}-應比氡更活泼。而且，理论计算显示，它可能会非常活泼，以至于不一定能称为-{惰性}-气体<ref name="autogenerated2">{{cite book|title=Theoretical Chemistry and Physics of Heavy and Superheavy Elements|first1=Uzi|last1=Kaldor|first2=Stephen|last2=Wilson|page=105|year=2003|publisher=[[施普林格科学+商业媒体|Springer]]|isbn=140201371X}}</ref>。根據預測，和-{zh-hant:{{缺字|ao4|2}};zh-hans:{{缺字|ao4|3}}}-同為第七週期的[[碳族元素]][[鈇]]（Fl）反而能表現出-{惰性}-氣體的性質<ref>{{cite web|title=Flerov laboratory of nuclear reactions|url=http://www1.jinr.ru/Reports/2008/english/06_flnr_e.pdf|accessdate=2009-08-08|publisher=JINR |
{{地区用词|cn=稀有气体|tw=惰性氣體}}，是指在[[元素週期表]]中同屬第18[[族 (化学)|族]]（舊稱'''ⅧA族'''）的[[化學元素|元素]]。它们性质相似，在[[标准状况|常温常压]]下都是无色无味的单原子[[气体]]，很难进行[[化学反应]]。天然存在的稀有气体有六种，即[[氦]]（He）、[[氖]]（Ne）、[[氩]]（Ar）、[[氪]]（Kr）、[[氙]]（Xe）和具[[放射性]]的[[氡]]（Rn）。而[[人工合成元素|人工合成]]的-{zh-hans:{{缺字|ao4|3|Og}}; zh-hant:{{缺字|ao4|2|Og}}}-（[[Og]]）原子核非常不稳定，[[半衰期]]極短。根据[[元素周期律]]，除了氖的反應活性最低外，其餘惰性氣體的反應活性隨著[[原子序]]的增大而漸高，因此估计-{zh-hant:{{缺字|ao4|2}};zh-hans:{{缺字|ao4|3}}}-應比氡更活泼。而且，理论计算显示，它可能会非常活泼，以至于不一定能称为-{惰性}-气体<ref name="autogenerated2">{{cite book|title=Theoretical Chemistry and Physics of Heavy and Superheavy Elements|first1=Uzi|last1=Kaldor|first2=Stephen|last2=Wilson|page=105|year=2003|publisher=[[施普林格科学+商业媒体|Springer]]|isbn=140201371X}}</ref>。根據預測，和-{zh-hant:{{缺字|ao4|2}};zh-hans:{{缺字|ao4|3}}}-同為第七週期的[[碳族元素]][[鈇]]（Fl）反而能表現出-{惰性}-氣體的性質<ref>{{cite web|title=Flerov laboratory of nuclear reactions|url=http://www1.jinr.ru/Reports/2008/english/06_flnr_e.pdf|accessdate=2009-08-08|publisher=JINR}}</ref>。 |
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稀有气体的特性可以用现代的[[原子|原子结构]]理论来解释：它们的最外[[電子層|电子层]]的[[电子]]已「满」（即已达成[[八隅體規則|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[[液体|液态]]存在。 |
稀有气体的特性可以用现代的[[原子|原子结构]]理论来解释：它们的最外[[電子層|电子层]]的[[电子]]已「满」（即已达成[[八隅體規則|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[[液体|液态]]存在。 |
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'''惰性氣體'''在十九世紀被化學家發現以來，由於深入理解其性質而多次改名。最初稱為'''稀有-{}-氣體'''（rare gases），因為化學家認為它們很罕見。不過，這種說法只適用于其中部分气体，並非所有气体都很少見。例如氬氣（Ar, argon）在地球大氣層的含量占0.9%，勝過二氧化碳<ref>{{Cite web|title=argon {{!}} Properties, Uses, Atomic Number, & Facts|url=https://www.britannica.com/science/argon-chemical-element|accessdate=2020-12-22|work=[[大英百科全书|Encyclopedia Britannica]]|language=en}}</ref>；而氦氣（He, helium）在地球大氣層的含量確實很少，但在宇宙卻是相當充沛，它佔有25%，僅次於氫。所以化學家又改稱為'''惰性-{}-氣體'''（又稱'''鈍氣'''，inert gases），表示它們在普通环境下没有反应性，即不发生化学反应，不曾在自然中出現過化合物。對於那些早期需藉由化合物來尋找元素的科學家來說，這些元素是比較難以尋找的。不過，最近研究指出它們是可以和其他元素結合成化合物的（此即[[稀有气体化合物]]<ref>{{harvnb|Ozima|2002|p=30}}</ref>），只是需要借助人工合成的方式。故最後改稱為'''noble gas'''<ref>{{harvnb|Ozima|2002|p=4}}</ref>，這個稱呼是由[[胡戈·埃德曼|雨果·埃德曼]]<ref>{{Cite journal|title=Lehrbuch der anorganischen Chemie|url=https://www.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.13.320.268|last=Renouf|first=E.|date=1901-02-15|journal=[[科学 (期刊)|Science]]|issue=320|doi=10.1126/science.13.320.268|volume=13|pages=268–270|language=en|issn=0036-8075}}</ref>於1898年所用的[[德语]]词Edelgas翻譯而來，表示它們具有极低的反应性，难以發生化學反應，但並非不能產生任何化合物，类比于与具有极低反应性的[[抗腐蚀金属|惰性金属]]（noble metal）<ref name="譯名">{{cite book|author=Peter W. Athkins 著 欧姿涟 译|title=化学元素王国之旅|year=1996|publisher=天下文化出版社|location=台北}}</ref>。 |
'''惰性氣體'''在十九世紀被化學家發現以來，由於深入理解其性質而多次改名。最初稱為'''稀有-{}-氣體'''（rare gases），因為化學家認為它們很罕見。不過，這種說法只適用于其中部分气体，並非所有气体都很少見。例如氬氣（Ar, argon）在地球大氣層的含量占0.9%，勝過二氧化碳<ref>{{Cite web|title=argon {{!}} Properties, Uses, Atomic Number, & Facts|url=https://www.britannica.com/science/argon-chemical-element|accessdate=2020-12-22|work=[[大英百科全书|Encyclopedia Britannica]]|language=en}}</ref>；而氦氣（He, helium）在地球大氣層的含量確實很少，但在宇宙卻是相當充沛，它佔有25%，僅次於氫。所以化學家又改稱為'''惰性-{}-氣體'''（又稱'''鈍氣'''，inert gases），表示它們在普通环境下没有反应性，即不发生化学反应，不曾在自然中出現過化合物。對於那些早期需藉由化合物來尋找元素的科學家來說，這些元素是比較難以尋找的。不過，最近研究指出它們是可以和其他元素結合成化合物的（此即[[稀有气体化合物]]<ref>{{harvnb|Ozima|2002|p=30}}</ref>），只是需要借助人工合成的方式。故最後改稱為'''noble gas'''<ref>{{harvnb|Ozima|2002|p=4}}</ref>，這個稱呼是由[[胡戈·埃德曼|雨果·埃德曼]]<ref>{{Cite journal|title=Lehrbuch der anorganischen Chemie|url=https://www.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.13.320.268|last=Renouf|first=E.|date=1901-02-15|journal=[[科学 (期刊)|Science]]|issue=320|doi=10.1126/science.13.320.268|volume=13|pages=268–270|language=en|issn=0036-8075}}</ref>於1898年所用的[[德语]]词Edelgas翻譯而來，表示它們具有极低的反应性，难以發生化學反應，但並非不能產生任何化合物，类比于与具有极低反应性的[[抗腐蚀金属|惰性金属]]（noble metal）<ref name="譯名">{{cite book|author=Peter W. Athkins 著 欧姿涟 译|title=化学元素王国之旅|year=1996|publisher=天下文化出版社|location=台北}}</ref>。 |
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在中文譯名方面，兩岸三地有著不同的稱呼。中国大陆[[全国科学技术名词审定委员会|全国自然科学名词审定委员会]]於1991年公佈的《化学名词》中正式规定「noble gases」稱為稀有-{}-气体一词<ref>{{cite book|author=[[北京师范大学]]、[[华中师范大学]]、[[南京师范大学]]无机化学教研室|title=无机化学（第四版）||year=2003|publisher=[[高等教育出版社]]|location=北京|isbn=9-787040-115833|pages=P444}}</ref>。香港教育局的《中學化學科常用英漢辭彙》稱「noble gases」為（高）貴-{}-氣體<ref>[http://cd1.edb.hkedcity.net/cd/science/NSSglossaryPDFfiles/ChemGlossary_1999.pdf 中學化學科常用英漢辭彙]</ref>，而一般社會仍有使用惰性-{}-氣體的稱呼<ref>{{cite news|title=氡為放射性惰性氣體|url=http://paper.wenweipo.com/2006/11/17/CH0611170011.htm|accessdate=2012-02-26|newspaper=文匯報|date=2006-11-17 |
在中文譯名方面，兩岸三地有著不同的稱呼。中国大陆[[全国科学技术名词审定委员会|全国自然科学名词审定委员会]]於1991年公佈的《化学名词》中正式规定「noble gases」稱為稀有-{}-气体一词<ref>{{cite book|author=[[北京师范大学]]、[[华中师范大学]]、[[南京师范大学]]无机化学教研室|title=无机化学（第四版）||year=2003|publisher=[[高等教育出版社]]|location=北京|isbn=9-787040-115833|pages=P444}}</ref>。香港教育局的《中學化學科常用英漢辭彙》稱「noble gases」為（高）貴-{}-氣體<ref>[http://cd1.edb.hkedcity.net/cd/science/NSSglossaryPDFfiles/ChemGlossary_1999.pdf 中學化學科常用英漢辭彙]</ref>，而一般社會仍有使用惰性-{}-氣體的稱呼<ref>{{cite news|title=氡為放射性惰性氣體|url=http://paper.wenweipo.com/2006/11/17/CH0611170011.htm|accessdate=2012-02-26|newspaper=文匯報|date=2006-11-17}}</ref>。而台灣方面，由國家教育研究院的[[國立編譯館]]建議常稱「noble gases」為惰性-{}-氣體，比較少用鈍氣（但審定高中以下化學課本統一使用鈍氣）、稀有-{}-氣體等<ref>{{cite web|title=雙語詞彙、學術名詞暨辭書資訊網|url=http://terms.naer.edu.tw/search/?q=noble+gas+&field=ti&op=AND&match=&group=&num=10|accessdate=2013-06-17|author=國家教育研究院}}</ref>，然而最近也有被稱為-{zh-cn:高贵气体;zh-tw:高貴氣體; zh-hk:稀有氣體;zh-sg:高贵气体}-<ref name="譯名" />。 |
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== 发现史 == |
== 发现史 == |
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[[File:Helium spectrum.jpg| |
[[File:Helium spectrum.jpg|thumb|left|300px|科学家最先在太阳的[[发射光谱]]上发现[[氦气]]独特的谱线。]] |
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1868年8月18日，[[皮埃尔·让森]]和[[约瑟夫·诺曼底·洛克伊尔]]在观测[[太阳]]的[[色球|色球层]]时，发现一种[[发射光谱]]中有黄色谱线的物质，他们把该物质命名为“[[氦]]”（{{lang-fr|hélium}}、{{lang-en|helium}}），该词源自希腊语{{lang|el|ήλιος}}(ílios)，意为“太阳”<ref>''Oxford English Dictionary''（1989）,s.v. "helium". Retrieved December 16, 2006, from Oxford English Dictionary Online. Also, from quotation there: Thomson, W. (1872). ''Rep. Brit. Assoc.'' xcix: "Frankland and Lockyer find the yellow prominences to give a very decided bright line not far from D, but hitherto not identified with any terrestrial flame. It seems to indicate a new substance, which they propose to call Helium."</ref>。在他们之前，英国化学及物理学家[[亨利·卡文迪什]]已经在1784年在空气中发现一种微量的物质，其化学反应活性比氮气还低。一个世纪之后的1895年，[[第三代瑞利男爵約翰·斯特拉特|瑞利勋爵]]比较空气中分离出的氮气和化学反应所产生的氮气，发现它们的密度有所不同。瑞利勋爵与[[伦敦大学学院]]的科学家[[威廉·拉姆齐]]合作，推测从空气提取的“氮气”与另一气体混合物。此后，他们通过实验顺利地分离一种新的元素：[[氩]]，此名称源自希腊语{{lang|el|αργός}}(argós)，意思为“不活跃”<ref name="ozima 1">{{harvnb|Ozima|2002|p=1}}</ref>。由此发现，[[元素周期表]]上欠缺一整类的气体。在寻找氩气期间，拉姆齐重复美国地质学家希尔布兰德的实验，即把[[钇铀矿]]放在[[硫酸]]中加热，他通过此法成功的分离出氦气。1902年，[[德米特里·伊万诺维奇·门捷列夫|德米特里·门捷列夫]]接受氦和氩元素的发现，并这些稀有气体纳入他的元素排列之内，分类为第0族，而元素周期表即从该排列演变而来<ref>{{harvnb|Mendeleev|1903|p=497}}</ref>。 |
1868年8月18日，[[皮埃尔·让森]]和[[约瑟夫·诺曼底·洛克伊尔]]在观测[[太阳]]的[[色球|色球层]]时，发现一种[[发射光谱]]中有黄色谱线的物质，他们把该物质命名为“[[氦]]”（{{lang-fr|hélium}}、{{lang-en|helium}}），该词源自希腊语{{lang|el|ήλιος}}(ílios)，意为“太阳”<ref>''Oxford English Dictionary''（1989）,s.v. "helium". Retrieved December 16, 2006, from Oxford English Dictionary Online. Also, from quotation there: Thomson, W. (1872). ''Rep. Brit. Assoc.'' xcix: "Frankland and Lockyer find the yellow prominences to give a very decided bright line not far from D, but hitherto not identified with any terrestrial flame. It seems to indicate a new substance, which they propose to call Helium."</ref>。在他们之前，英国化学及物理学家[[亨利·卡文迪什]]已经在1784年在空气中发现一种微量的物质，其化学反应活性比氮气还低。一个世纪之后的1895年，[[第三代瑞利男爵約翰·斯特拉特|瑞利勋爵]]比较空气中分离出的氮气和化学反应所产生的氮气，发现它们的密度有所不同。瑞利勋爵与[[伦敦大学学院]]的科学家[[威廉·拉姆齐]]合作，推测从空气提取的“氮气”与另一气体混合物。此后，他们通过实验顺利地分离一种新的元素：[[氩]]，此名称源自希腊语{{lang|el|αργός}}(argós)，意思为“不活跃”<ref name="ozima 1">{{harvnb|Ozima|2002|p=1}}</ref>。由此发现，[[元素周期表]]上欠缺一整类的气体。在寻找氩气期间，拉姆齐重复美国地质学家希尔布兰德的实验，即把[[钇铀矿]]放在[[硫酸]]中加热，他通过此法成功的分离出氦气。1902年，[[德米特里·伊万诺维奇·门捷列夫|德米特里·门捷列夫]]接受氦和氩元素的发现，并这些稀有气体纳入他的元素排列之内，分类为第0族，而元素周期表即从该排列演变而来<ref>{{harvnb|Mendeleev|1903|p=497}}</ref>。 |
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拉姆齐继续使用[[分馏|分馏法]]把液态空气分离成不同的成分以寻找其他的稀有气体。他于1898年发现三种新元素：[[氪]]、[[氖]]和[[氙]]。“氪”源自希腊语“{{lang|el|κρυπτός}}(kruptós)”，意为“隐藏”；“氖”源自希腊语“{{lang|el|νέος}}(néos)”，意为“新”；“氙”源自希腊语“{{lang|el|ξένος}}(xénos)”，意为“陌生人”。[[氡]]气于1898年由[[弗里德里希·厄恩斯特·当]]发现<ref>{{Cite journal|title=Discovery of Radon|url=http://www.nature.com/articles/179912a0|last=Partington|first=J. R.|date=1957-05|journal=[[自然 (期刊)|Nature]]|issue=4566|doi=10.1038/179912a0|volume=179|pages=912–912|language=en|issn=0028-0836}}</ref>，最初取名为[[镭]]放射物，但当时并未列为稀有气体。直到1904年才发现它的特性与其他稀有气体相似<ref name="brit">{{Cite web|title=noble gas {{!}} Definition, Elements, Properties, Characteristics, & Facts|url=https://www.britannica.com/science/noble-gas|accessdate=2020-12-22|work=Encyclopedia Britannica|language=en}}</ref>。1904年，瑞利和拉姆齐分别获得[[诺贝尔物理学奖]]和[[诺贝尔化学奖|化学奖]]，以表彰他们在稀有气体领域的发现<ref>{{cite web|title=The Nobel Prize in Physics 1904 Presentation Speech|url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1904/press.html|author=Cederblom, J. E.|year=1904 |
拉姆齐继续使用[[分馏|分馏法]]把液态空气分离成不同的成分以寻找其他的稀有气体。他于1898年发现三种新元素：[[氪]]、[[氖]]和[[氙]]。“氪”源自希腊语“{{lang|el|κρυπτός}}(kruptós)”，意为“隐藏”；“氖”源自希腊语“{{lang|el|νέος}}(néos)”，意为“新”；“氙”源自希腊语“{{lang|el|ξένος}}(xénos)”，意为“陌生人”。[[氡]]气于1898年由[[弗里德里希·厄恩斯特·当]]发现<ref>{{Cite journal|title=Discovery of Radon|url=http://www.nature.com/articles/179912a0|last=Partington|first=J. R.|date=1957-05|journal=[[自然 (期刊)|Nature]]|issue=4566|doi=10.1038/179912a0|volume=179|pages=912–912|language=en|issn=0028-0836}}</ref>，最初取名为[[镭]]放射物，但当时并未列为稀有气体。直到1904年才发现它的特性与其他稀有气体相似<ref name="brit">{{Cite web|title=noble gas {{!}} Definition, Elements, Properties, Characteristics, & Facts|url=https://www.britannica.com/science/noble-gas|accessdate=2020-12-22|work=Encyclopedia Britannica|language=en}}</ref>。1904年，瑞利和拉姆齐分别获得[[诺贝尔物理学奖]]和[[诺贝尔化学奖|化学奖]]，以表彰他们在稀有气体领域的发现<ref>{{cite web|title=The Nobel Prize in Physics 1904 Presentation Speech|url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1904/press.html|author=Cederblom, J. E.|year=1904}}</ref><ref name="nobelchem">{{cite web|title=The Nobel Prize in Chemistry 1904 Presentation Speech|url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1904/press.html|author=Cederblom, J. E.|year=1904}}</ref>。[[瑞典皇家科学院]]主席西德布洛姆致词说：“即使前人未能确认该族中任何一个元素，却依然能发现一个新的元素族，这是在化学历史上独一无二的，对科学发展有本质上的特殊意义<ref name="nobelchem" />。” |
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稀有气体的发现有助于对原子结构一般理解的发展。在1895年，法国化学家[[亨利·莫瓦桑]]尝试进行[[氟]]（[[电负性]]最高的元素）与[[氩]]（稀有气体）之间的反应，但没有成功。直到20世纪末，科学家仍无法制备出氩的化合物，但这些尝试有助于发展新的原子结构理论。由这些实验结果，丹麦物理学家[[尼尔斯·玻尔]]於1913年提出，在原子中的电子以[[電子層|电子层]]形式围绕原子核排列，除了氦气以外的所有稀有气体元素的最外层的电子层总是包含8个电子<ref name="brit" />。1916年，[[吉尔伯特·路易斯]]制定[[八隅体规则]]，指出最外电子层上有8个电子是任何原子最稳定的排布；此电子排布使它们不会与其他元素发生反应，因为它们不需要更多的电子以填满其最外层电子层<ref>{{Cite journal|title=Gilbert N. Lewis and the chemical bond: the electron pair and the octet rule from 1916 to the present day|url=https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17109437|last=Gillespie|first=R. J.|last2=Robinson|first2=E. A.|date=2007-01-15|journal=Journal of Computational Chemistry|issue=1|doi=10.1002/jcc.20545|volume=28|pages=87–97|issn=0192-8651|pmid=17109437}}</ref>。 |
稀有气体的发现有助于对原子结构一般理解的发展。在1895年，法国化学家[[亨利·莫瓦桑]]尝试进行[[氟]]（[[电负性]]最高的元素）与[[氩]]（稀有气体）之间的反应，但没有成功。直到20世纪末，科学家仍无法制备出氩的化合物，但这些尝试有助于发展新的原子结构理论。由这些实验结果，丹麦物理学家[[尼尔斯·玻尔]]於1913年提出，在原子中的电子以[[電子層|电子层]]形式围绕原子核排列，除了氦气以外的所有稀有气体元素的最外层的电子层总是包含8个电子<ref name="brit" />。1916年，[[吉尔伯特·路易斯]]制定[[八隅体规则]]，指出最外电子层上有8个电子是任何原子最稳定的排布；此电子排布使它们不会与其他元素发生反应，因为它们不需要更多的电子以填满其最外层电子层<ref>{{Cite journal|title=Gilbert N. Lewis and the chemical bond: the electron pair and the octet rule from 1916 to the present day|url=https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17109437|last=Gillespie|first=R. J.|last2=Robinson|first2=E. A.|date=2007-01-15|journal=Journal of Computational Chemistry|issue=1|doi=10.1002/jcc.20545|volume=28|pages=87–97|issn=0192-8651|pmid=17109437}}</ref>。 |
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1962年，[[尼尔·巴特利特]]发现首个稀有气体化合物[[六氟合铂酸氙]]<ref name="bartlett">{{Cite journal|title=Proceedings of the Chemical Society. June 1962|url=http://xlink.rsc.org/?DOI=ps9620000197|date=1962|journal=Proceedings of the Chemical Society|issue=June|doi=10.1039/ps9620000197|pages=197|language=en|issn=0369-8718}}</ref>。其他稀有气体化合物随后陆续被发现：在1962年发现氡的化合物[[二氟化氡]]<ref>{{Cite journal|title=Radon Fluoride|url=https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja00880a048|last=Fields|first=Paul R.|last2=Stein|first2=Lawrence.|date=1962-11|journal=Journal of the American Chemical Society|issue=21|doi=10.1021/ja00880a048|volume=84|pages=4164–4165|language=en|issn=0002-7863|last3=Zirin|first3=Moshe H.}}</ref>；并于1963年发现氪的化合物[[二氟化氪]]<ref>{{Cite journal|title=Krypton Tetrafluoride: Preparation and Some Properties|url=https://www.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.139.3559.1047|last=Grosse|first=A. V.|last2=Kirshenbaum|first2=A. D.|date=1963-03-15|journal=[[科学 (期刊)|Science]]|issue=3559|doi=10.1126/science.139.3559.1047|volume=139|pages=1047–1048|language=en|issn=0036-8075|last3=Streng|first3=A. G.|last4=Streng|first4=L. V.}}</ref>。2000年，第一种稳定的氩化合物[[氟氩化氢]]（HArF）在40K（-233.2℃）下成功制备<ref>{{Cite journal|title=A stable argon compound|url=http://www.nature.com/articles/35022551|last=Khriachtchev|first=Leonid|last2=Pettersson|first2=Mika|date=2000-08|journal=[[自然 (期刊)|Nature]]|issue=6798|doi=10.1038/35022551|volume=406|pages=874–876|language=en|issn=0028-0836|last3=Runeberg|first3=Nino|last4=Lundell|first4=Jan|last5=Räsänen|first5=Markku}}</ref>。 |
1962年，[[尼尔·巴特利特]]发现首个稀有气体化合物[[六氟合铂酸氙]]<ref name="bartlett">{{Cite journal|title=Proceedings of the Chemical Society. June 1962|url=http://xlink.rsc.org/?DOI=ps9620000197|date=1962|journal=Proceedings of the Chemical Society|issue=June|doi=10.1039/ps9620000197|pages=197|language=en|issn=0369-8718}}</ref>。其他稀有气体化合物随后陆续被发现：在1962年发现氡的化合物[[二氟化氡]]<ref>{{Cite journal|title=Radon Fluoride|url=https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja00880a048|last=Fields|first=Paul R.|last2=Stein|first2=Lawrence.|date=1962-11|journal=Journal of the American Chemical Society|issue=21|doi=10.1021/ja00880a048|volume=84|pages=4164–4165|language=en|issn=0002-7863|last3=Zirin|first3=Moshe H.}}</ref>；并于1963年发现氪的化合物[[二氟化氪]]<ref>{{Cite journal|title=Krypton Tetrafluoride: Preparation and Some Properties|url=https://www.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.139.3559.1047|last=Grosse|first=A. V.|last2=Kirshenbaum|first2=A. D.|date=1963-03-15|journal=[[科学 (期刊)|Science]]|issue=3559|doi=10.1126/science.139.3559.1047|volume=139|pages=1047–1048|language=en|issn=0036-8075|last3=Streng|first3=A. G.|last4=Streng|first4=L. V.}}</ref>。2000年，第一种稳定的氩化合物[[氟氩化氢]]（HArF）在40K（-233.2℃）下成功制备<ref>{{Cite journal|title=A stable argon compound|url=http://www.nature.com/articles/35022551|last=Khriachtchev|first=Leonid|last2=Pettersson|first2=Mika|date=2000-08|journal=[[自然 (期刊)|Nature]]|issue=6798|doi=10.1038/35022551|volume=406|pages=874–876|language=en|issn=0028-0836|last3=Runeberg|first3=Nino|last4=Lundell|first4=Jan|last5=Räsänen|first5=Markku}}</ref>。 |
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1998年12月，[[俄罗斯]][[杜布纳]]的[[联合核研究所]]的科学家以[[钙]]原子轰击[[钚]]，成功产生114号元素的单一原子<ref>{{Cite journal|title=Synthesis of Superheavy Nuclei in the 48 C a + 244 Pu Reaction|url=https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.83.3154|last=Oganessian|first=Yu. Ts.|last2=Utyonkov|first2=V. K.|date=1999-10-18|journal=[[物理评论快报|Physical Review Letters]]|issue=16|doi=10.1103/PhysRevLett.83.3154|volume=83|pages=3154–3157|language=en|issn=0031-9007|last3=Lobanov|first3=Yu. V.|last4=Abdullin|first4=F. Sh.|last5=Polyakov|first5=A. N.|last6=Shirokovsky|first6=I. V.|last7=Tsyganov|first7=Yu. S.|last8=Gulbekian|first8=G. G.|last9=Bogomolov|first9=S. L.}}</ref>，此元素后来被命名为[[鈇]]<ref>{{cite web|title=Chemical element No. 110 finally gets a name—darmstadtium|url=http://www.post-gazette.com/healthscience/20030506element0506p4.asp|accessdate=2008-06-26|date=2003-05-06|last=Woods|first=Michael|work=Pittsburgh Post-Gazette |
1998年12月，[[俄罗斯]][[杜布纳]]的[[联合核研究所]]的科学家以[[钙]]原子轰击[[钚]]，成功产生114号元素的单一原子<ref>{{Cite journal|title=Synthesis of Superheavy Nuclei in the 48 C a + 244 Pu Reaction|url=https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.83.3154|last=Oganessian|first=Yu. Ts.|last2=Utyonkov|first2=V. K.|date=1999-10-18|journal=[[物理评论快报|Physical Review Letters]]|issue=16|doi=10.1103/PhysRevLett.83.3154|volume=83|pages=3154–3157|language=en|issn=0031-9007|last3=Lobanov|first3=Yu. V.|last4=Abdullin|first4=F. Sh.|last5=Polyakov|first5=A. N.|last6=Shirokovsky|first6=I. V.|last7=Tsyganov|first7=Yu. S.|last8=Gulbekian|first8=G. G.|last9=Bogomolov|first9=S. L.}}</ref>，此元素后来被命名为[[鈇]]<ref>{{cite web|title=Chemical element No. 110 finally gets a name—darmstadtium|url=http://www.post-gazette.com/healthscience/20030506element0506p4.asp|accessdate=2008-06-26|date=2003-05-06|last=Woods|first=Michael|work=Pittsburgh Post-Gazette}}</ref>。初步化学实验已显示鈇可能是第一种位於其他族，却有着稀有气体特性的[[超重元素]]<ref>{{cite web|title=Gas Phase Chemistry of Superheavy Elements|url=http://lch.web.psi.ch/pdf/TexasA&M/TexasA&M.pdf|accessdate=2008-05-31|format=PDF|publisher=[[得克萨斯农工大学|Texas A&M University]]}}</ref>。2006年10月，联合核研究所与美国[[劳伦斯利福摩尔国家实验室]]的科学家成功地以钙原子轰击[[鉳]]的方法<ref name="full">{{Cite journal|title=Synthesis of the isotopes of elements 118 and 116 in the Cf 249 and Cm 245 + Ca 48 fusion reactions|url=https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevC.74.044602|last=Oganessian|first=Yu. Ts.|last2=Utyonkov|first2=V. K.|date=2006-10-09|journal=[[物理评论|Physical Review C]]|issue=4|doi=10.1103/PhysRevC.74.044602|volume=74|pages=044602|language=en|issn=0556-2813|last3=Lobanov|first3=Yu. V.|last4=Abdullin|first4=F. Sh.|last5=Polyakov|first5=A. N.|last6=Sagaidak|first6=R. N.|last7=Shirokovsky|first7=I. V.|last8=Tsyganov|first8=Yu. S.|last9=Voinov|first9=A. A.}}</ref>，人工合成-{zh-hans:{{缺字|ao4|3|Og}};zh-hant:{{缺字|ao4|2|Og}}}-，它是18族的第七个元素<ref name="meaning">{{cite journal|title=Making Meaning in Chemistry Lessons|last=Wilson|first=Elaine|journal=Electronic Journal of Literacy through Science|issue=2|year=2005|volume=4}}</ref>。 |
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== 物理和原子性质 == |
== 物理和原子性质 == |
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! 性质<ref name="brit" /><ref name="greenwood891">{{harvnb|Greenwood|1997|p=891}}</ref>|| [[氦]] || [[氖]] || [[氩]] || [[氪]] || [[氙]] || [[氡]] || -{zh-hans:{{缺字|ao4|3|Og}};zh-hant:{{缺字|ao4|2|Og}}}- |
! 性质<ref name="brit" /><ref name="greenwood891">{{harvnb|Greenwood|1997|p=891}}</ref>|| [[氦]] || [[氖]] || [[氩]] || [[氪]] || [[氙]] || [[氡]] || -{zh-hans:{{缺字|ao4|3|Og}};zh-hant:{{缺字|ao4|2|Og}}}- |
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|align="left" | 主要化合價 || 0 || 不詳<ref>氖仍未合成任何化合物。</ref>|| 0 || 0, +1, +2 || 0, +1, +2, +4, +6, +8 || 0, +2, +6 || -1<ref name="Haire">{{cite book|title=The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements||editor1-last=Morss|editor2-first=Norman M.|editor2-last=Edelstein|editor3-last=Fuger|editor3-first=Jean|last=Haire|first=Richard G.|chapter=Transactinides and the future elements|publisher=[[施普林格科学+商业媒体|Springer Science+Business Media]]|year=2006|page= |
|align="left" | 主要化合價 || 0 || 不詳<ref>氖仍未合成任何化合物。</ref>|| 0 || 0, +1, +2 || 0, +1, +2, +4, +6, +8 || 0, +2, +6 || -1<ref name="Haire">{{cite book|title=The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements||editor1-last=Morss|editor2-first=Norman M.|editor2-last=Edelstein|editor3-last=Fuger|editor3-first=Jean|last=Haire|first=Richard G.|chapter=Transactinides and the future elements|publisher=[[施普林格科学+商业媒体|Springer Science+Business Media]]|year=2006|page=1724|isbn=1-4020-3555-1|location=Dordrecht, The Netherlands|edition=3rd|ref=CITEREFHaire2006}}</ref>, 0, +1<ref name="hydride">{{Cite journal|title=Spin–orbit effects on the transactinide p -block element monohydrides MH (M=element 113–118)|url=http://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.480842|last=Han|first=Young-Kyu|last2=Bae|first2=Cheolbeom|date=2000-02-08|journal=The Journal of Chemical Physics|issue=6|doi=10.1063/1.480842|volume=112|pages=2684–2691|language=en|issn=0021-9606|last3=Son|first3=Sang-Kil|last4=Lee|first4=Yoon Sup}}</ref>, +2<ref name="Kaldor">{{cite book|title=Theoretical Chemistry and Physics of Heavy and Superheavy Elements|first1=Uzi|last1=Kaldor|first2=Stephen|last2=Wilson|page=105|year=2003|publisher=Springer|isbn=140201371X||accessdate=2008-01-18}}</ref>, +4<ref name="Kaldor" />, +6<ref name="Haire" />''(推測)'' |
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|align="left" | [[狀態]]（[[標準狀況|標況]]）|| [[氣體]] || [[氣體]] || [[氣體]] || [[氣體]] || [[氣體]] || [[氣體]] || [[固體]]''(推測)''<ref name="Nash2005">{{Cite journal|title=Atomic and Molecular Properties of Elements 112, 114, and 118|url=https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jp050736o|last=Nash|first=Clinton S.|date=2005-04|journal=The Journal of Physical Chemistry A|issue=15|doi=10.1021/jp050736o|volume=109|pages=3493–3500|language=en|issn=1089-5639}}</ref> |
|align="left" | [[狀態]]（[[標準狀況|標況]]）|| [[氣體]] || [[氣體]] || [[氣體]] || [[氣體]] || [[氣體]] || [[氣體]] || [[固體]]''(推測)''<ref name="Nash2005">{{Cite journal|title=Atomic and Molecular Properties of Elements 112, 114, and 118|url=https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jp050736o|last=Nash|first=Clinton S.|date=2005-04|journal=The Journal of Physical Chemistry A|issue=15|doi=10.1021/jp050736o|volume=109|pages=3493–3500|language=en|issn=1089-5639}}</ref> |
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|align="left" | 沸点和熔点的差距 （K） || 3.45 || 2.6 || 3.8 || 5.7 || 4.9 || 9.3 || 不詳 |
|align="left" | 沸点和熔点的差距 （K） || 3.45 || 2.6 || 3.8 || 5.7 || 4.9 || 9.3 || 不詳 |
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|align="left" | [[汽化热]]（kJ/mol）|| 0.08 || 1.74 || 6.52 || 9.05 || 12.65 || 18.1 || 19.4''(推測)''<ref name="Eichler">{{citation|title=Thermochemical Properties of the Elements Rn, 112, 114, and 118|first1=R.|last1=Eichler|first2=B.|last2=Eichler|publisher=Paul Scherrer Institut|url=http://lch.web.psi.ch/files/anrep03/06.pdf|accessdate=2010-10-23 |
|align="left" | [[汽化热]]（kJ/mol）|| 0.08 || 1.74 || 6.52 || 9.05 || 12.65 || 18.1 || 19.4''(推測)''<ref name="Eichler">{{citation|title=Thermochemical Properties of the Elements Rn, 112, 114, and 118|first1=R.|last1=Eichler|first2=B.|last2=Eichler|publisher=Paul Scherrer Institut|url=http://lch.web.psi.ch/files/anrep03/06.pdf|accessdate=2010-10-23}}</ref> |
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|align="left" | 20 °C时在水中的[[溶解性|溶解度]]（cm<sup>3</sup>/kg）|| 8.61 || 10.5 || 33.6 || 59.4 || 108.1 || 230 || 不詳 |
|align="left" | 20 °C时在水中的[[溶解性|溶解度]]（cm<sup>3</sup>/kg）|| 8.61 || 10.5 || 33.6 || 59.4 || 108.1 || 230 || 不詳 |
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<span class="dablink" style="font-size:smaller; padding-left:0em;">关于更多数据，参见[[稀有氣體性質表]]。</span> |
<span class="dablink" style="font-size:smaller; padding-left:0em;">关于更多数据，参见[[稀有氣體性質表]]。</span> |
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由于稀有气体无[[极性]]且[[分子量|相对分子质量]]较小，因而它们的[[分子间作用力]]非常弱，所以[[熔点]]和[[沸点]]非常低<ref name="wjhxcs">{{cite book|author=冯光熙、黄祥玉|title=无机化学丛书（第一卷）：稀有气体、氢、碱金属|year=1984|publisher=科学出版社|location=北京|pages=P15}}</ref>。它们在[[标准状况]]下都是[[單原子氣體|单原子气体]]，甚至比一般固体元素[[原子量]]更大的氙、氡等也是这样<ref name="brit" />。氦与其它稀有气体元素相比，具有一些独特的性质：它的沸点和熔点低于其它任何已知的物质；它是唯一的一种表现出[[超流体|超流性]]的元素；它是唯一不能在标准状况下冷却凝固的元素——必须在0.95 K（−272.200℃）的温度施加25个[[标准大气压|大气压]]（2,500 kPa）的[[压力]]，才能使它凝固<ref>{{cite web|title=Solid Helium|url=http://www.phys.ualberta.ca/~therman/lowtemp/projects1.htm|accessdate=2008-06-22|publisher=[[阿爾伯塔大學|University of Alberta]] |
由于稀有气体无[[极性]]且[[分子量|相对分子质量]]较小，因而它们的[[分子间作用力]]非常弱，所以[[熔点]]和[[沸点]]非常低<ref name="wjhxcs">{{cite book|author=冯光熙、黄祥玉|title=无机化学丛书（第一卷）：稀有气体、氢、碱金属|year=1984|publisher=科学出版社|location=北京|pages=P15}}</ref>。它们在[[标准状况]]下都是[[單原子氣體|单原子气体]]，甚至比一般固体元素[[原子量]]更大的氙、氡等也是这样<ref name="brit" />。氦与其它稀有气体元素相比，具有一些独特的性质：它的沸点和熔点低于其它任何已知的物质；它是唯一的一种表现出[[超流体|超流性]]的元素；它是唯一不能在标准状况下冷却凝固的元素——必须在0.95 K（−272.200℃）的温度施加25个[[标准大气压|大气压]]（2,500 kPa）的[[压力]]，才能使它凝固<ref>{{cite web|title=Solid Helium|url=http://www.phys.ualberta.ca/~therman/lowtemp/projects1.htm|accessdate=2008-06-22|publisher=[[阿爾伯塔大學|University of Alberta]]}}</ref>。到氙为止的稀有气体都有多个稳定的[[同位素]]，氡和-{zh-hant:{{缺字|ao4|2}};zh-hans:{{缺字|ao4|3}}}-则没有[[稳定同位素]]。氡寿命最长的同位素<sup>222</sup>Rn的[[半衰期]]只有3.8天，氡会衰变为氦和[[钋]]，最终衰变产物则是[[铅]]<ref name="brit" />；而目前已知的-{zh-hant:{{缺字|ao4|2}};zh-hans:{{缺字|ao4|3}}}-同位素的[[半衰期]]均以[[毫秒]]計。 |
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稀有气体原子像大部分族中的原子一样，由于电子层数的增加，原子半径随着[[元素周期|周期]]的增加而增加。原子的大小与影响物质的许多性质。例如，[[电离能]]随着半径的增加而减少，因为较重的稀有气体中的价电子离[[原子核|核]]较远，因此更容易脱离原子核的束缚。稀有气体的电离能是每一个周期中最大的，这反映了它们的电子排布的稳定性，也导致了它们的化学性质不活泼<ref name="greenwood891" />。然而，有些较重的稀有气体的电离能较小，足以与其它元素和[[分子]]相比。巴特利特正是看到了氙的第一电离能与[[氧气|氧分子]]相似，而尝试用[[六氟化铂]]来把氙氧化，因为六氟化铂的氧化性非常强，足以把氧气氧化<ref name="bartlett" />。稀有气体不能得到一个电子，而形成稳定的[[离子#阴离子|阴离子]]；也就是说，它们的[[电子亲合能]]是负值<ref>{{Cite journal|title=Electron Affinities of the Alkaline Earth Metals and the Sign Convention for Electron Affinity|url=https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ed074p123|last=Wheeler|first=John C.|date=1997-01|journal=Journal of Chemical Education|issue=1|doi=10.1021/ed074p123|volume=74|pages=123|language=en|issn=0021-9584}}</ref><ref>{{Cite journal|title=Gas Phase Stabilities of Small Anions: Theory and Experiment in Cooperation|url=https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/cr00032a004|last=Kalcher|first=Josef|last2=Sax|first2=Alexander F.|date=1994-12|journal=[[化学评论|Chemical Reviews]]|issue=8|doi=10.1021/cr00032a004|volume=94|pages=2291–2318|language=en|issn=0009-2665}}</ref>。 |
稀有气体原子像大部分族中的原子一样，由于电子层数的增加，原子半径随着[[元素周期|周期]]的增加而增加。原子的大小与影响物质的许多性质。例如，[[电离能]]随着半径的增加而减少，因为较重的稀有气体中的价电子离[[原子核|核]]较远，因此更容易脱离原子核的束缚。稀有气体的电离能是每一个周期中最大的，这反映了它们的电子排布的稳定性，也导致了它们的化学性质不活泼<ref name="greenwood891" />。然而，有些较重的稀有气体的电离能较小，足以与其它元素和[[分子]]相比。巴特利特正是看到了氙的第一电离能与[[氧气|氧分子]]相似，而尝试用[[六氟化铂]]来把氙氧化，因为六氟化铂的氧化性非常强，足以把氧气氧化<ref name="bartlett" />。稀有气体不能得到一个电子，而形成稳定的[[离子#阴离子|阴离子]]；也就是说，它们的[[电子亲合能]]是负值<ref>{{Cite journal|title=Electron Affinities of the Alkaline Earth Metals and the Sign Convention for Electron Affinity|url=https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ed074p123|last=Wheeler|first=John C.|date=1997-01|journal=Journal of Chemical Education|issue=1|doi=10.1021/ed074p123|volume=74|pages=123|language=en|issn=0021-9584}}</ref><ref>{{Cite journal|title=Gas Phase Stabilities of Small Anions: Theory and Experiment in Cooperation|url=https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/cr00032a004|last=Kalcher|first=Josef|last2=Sax|first2=Alexander F.|date=1994-12|journal=[[化学评论|Chemical Reviews]]|issue=8|doi=10.1021/cr00032a004|volume=94|pages=2291–2318|language=en|issn=0009-2665}}</ref>。 |
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[[File:Ionization energies.svg| |
[[File:Ionization energies.svg|left|thumb|300px|这是一个[[电离能]]对原子序数的图。图中所标示的稀有气体是每一个周期里面电离能最大的。]] |
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稀有气体的[[宏观]][[物理性质]]主要来自原子之间的弱[[范德华力]]。原子之间的吸引力随着原子大小的增加而增加，由于[[极化性]]的增加以及电离能的减少。这就是在第18族从上到下，原子半径和原子间力增加，导致熔点、沸点、[[汽化热]]和[[溶解性|溶解度]]增加的原因。密度的增加则是由于[[原子序数]]的增加<ref name="greenwood891" />。 |
稀有气体的[[宏观]][[物理性质]]主要来自原子之间的弱[[范德华力]]。原子之间的吸引力随着原子大小的增加而增加，由于[[极化性]]的增加以及电离能的减少。这就是在第18族从上到下，原子半径和原子间力增加，导致熔点、沸点、[[汽化热]]和[[溶解性|溶解度]]增加的原因。密度的增加则是由于[[原子序数]]的增加<ref name="greenwood891" />。 |
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稀有气体在标准状况下几乎是[[理想氣體|理想气体]]，但它们与[[理想气体状态方程]]的偏差提供了[[分子间作用力]]的研究的重要线索。[[兰纳-琼斯势]]，通常用来模拟分子间的作用，由[[约翰·兰纳-琼斯]]根据氖的实验数据提出，那时[[量子力学]]还没有发展到可以作为从[[第一性原理]]（即[[量子化学从头计算]]）理解分子间作用力的工具<ref>{{Cite journal|title=John Edward Lennard-Jones, 1894-1954|url=https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsbm.1955.0013|last=Mott|first=Nevill Francis|date=1955-11-01|journal=Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society|doi=10.1098/rsbm.1955.0013|volume=1|pages=174–184}}</ref>。这些作用的理论分析变得易于处理，因为稀有气体是单原子，且原子是球形，这意味着原子之间的作用与方向无关（[[各向同性]]）<ref name="wjhxcs" />。 |
稀有气体在标准状况下几乎是[[理想氣體|理想气体]]，但它们与[[理想气体状态方程]]的偏差提供了[[分子间作用力]]的研究的重要线索。[[兰纳-琼斯势]]，通常用来模拟分子间的作用，由[[约翰·兰纳-琼斯]]根据氖的实验数据提出，那时[[量子力学]]还没有发展到可以作为从[[第一性原理]]（即[[量子化学从头计算]]）理解分子间作用力的工具<ref>{{Cite journal|title=John Edward Lennard-Jones, 1894-1954|url=https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsbm.1955.0013|last=Mott|first=Nevill Francis|date=1955-11-01|journal=Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society|doi=10.1098/rsbm.1955.0013|volume=1|pages=174–184}}</ref>。这些作用的理论分析变得易于处理，因为稀有气体是单原子，且原子是球形，这意味着原子之间的作用与方向无关（[[各向同性]]）<ref name="wjhxcs" />。 |
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== 化学性质 == |
== 化学性质 == |
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[[File:Glühwendel brennt durch.jpg|250px| |
[[File:Glühwendel brennt durch.jpg|250px|thumb|left|惰性气体被用于防止灯丝燃烧。图为惰性气体逃逸后的灯泡氧化燃烧]] |
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[[File:Electron shell 010 Neon.svg| |
[[File:Electron shell 010 Neon.svg|thumb|氖像所与稀有气体一样[[价电子层]]为全满结构。除了氦以外稀有气体的最外层都有八个电子，而氦的最外层有两个电子。]] |
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稀有气体组成了[[元素周期表]]中的第18族。已经确认的元素是[[氦]]（He）、[[氖]]（Ne）、[[氩]]（Ar）、[[氪]]（Kr）、[[氙]]（Xe）、[[氡]]（Rn）和-{zh-hans:{{缺字|ao4|3|Og}};zh-hant:{{缺字|ao4|2|Og}}}-（Og）<ref>{{harvnb|Ozima|2002|p=2}}</ref>，前六者在标准状况下都是无色、无气味、无味道、不可燃的气体。曾经有一段时间，它们被称为元素周期表中的'''第0族'''，因为大家认为它们的[[化合价]]为零，也就是说，它们的[[原子]]不能与其它元素结合而形成[[化合物]]。然而，后来发现有些稀有气体确实可以形成化合物（[[氖]]除外），这样“第0族”的名称便再没有人使用了<ref name="brit" />。目前对第18族的最新元素-{zh-hans:{{缺字|ao4|3|Og}};zh-hant:{{缺字|ao4|2|Og}}}-了解非常少<!-- removed_ref site199 by WaitSpring-bot (template) -->。 |
稀有气体组成了[[元素周期表]]中的第18族。已经确认的元素是[[氦]]（He）、[[氖]]（Ne）、[[氩]]（Ar）、[[氪]]（Kr）、[[氙]]（Xe）、[[氡]]（Rn）和-{zh-hans:{{缺字|ao4|3|Og}};zh-hant:{{缺字|ao4|2|Og}}}-（Og）<ref>{{harvnb|Ozima|2002|p=2}}</ref>，前六者在标准状况下都是无色、无气味、无味道、不可燃的气体。曾经有一段时间，它们被称为元素周期表中的'''第0族'''，因为大家认为它们的[[化合价]]为零，也就是说，它们的[[原子]]不能与其它元素结合而形成[[化合物]]。然而，后来发现有些稀有气体确实可以形成化合物（[[氖]]除外），这样“第0族”的名称便再没有人使用了<ref name="brit" />。目前对第18族的最新元素-{zh-hans:{{缺字|ao4|3|Og}};zh-hant:{{缺字|ao4|2|Og}}}-了解非常少<!-- removed_ref site199 by WaitSpring-bot (template) -->。 |
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{{main|稀有气体化合物}} |
{{main|稀有气体化合物}} |
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[[File:Xenon-tetrafluoride-3D-vdW.png| |
[[File:Xenon-tetrafluoride-3D-vdW.png|thumb|right|XeF<sub>4</sub>的结构，一个早期发现的稀有气体化合物]] |
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稀有气体的化学反应活性极低；因此，目前只制备出了数百个[[稀有气体化合物]]。氦和氖参与[[化学键]]的中性化合物目前还没有成功制备（虽然理论上少数氦的化合物是可以存在的），氡、氙、氪和氩也只表现出极低的活性<ref name="Ngcomp">{{Cite journal|title=Atypical compounds of gases, which have been called ‘noble’|url=http://xlink.rsc.org/?DOI=b702109g|last=Grochala|first=Wojciech|date=2007|journal=Chemical Society Reviews|issue=10|doi=10.1039/b702109g|volume=36|pages=1632|language=en|issn=0306-0012}}</ref>。根据[[电负性|艾伦电负性]]的大小，可知反应活性的顺序为Ne < He < Ar < Kr < Xe < Rn < Og。 |
稀有气体的化学反应活性极低；因此，目前只制备出了数百个[[稀有气体化合物]]。氦和氖参与[[化学键]]的中性化合物目前还没有成功制备（虽然理论上少数氦的化合物是可以存在的），氡、氙、氪和氩也只表现出极低的活性<ref name="Ngcomp">{{Cite journal|title=Atypical compounds of gases, which have been called ‘noble’|url=http://xlink.rsc.org/?DOI=b702109g|last=Grochala|first=Wojciech|date=2007|journal=Chemical Society Reviews|issue=10|doi=10.1039/b702109g|volume=36|pages=1632|language=en|issn=0306-0012}}</ref>。根据[[电负性|艾伦电负性]]的大小，可知反应活性的顺序为Ne < He < Ar < Kr < Xe < Rn < Og。 |
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稀有气体原子除了形成[[共价键|共价分子]]，还能形成[[非共价键|非共价]]化合物。它们的[[包合物]]最早于1949年报道<ref>{{Cite journal|title=An Inert Gas Compound|url=http://www.nature.com/articles/164240b0|last=Powell|first=H. M.|last2=Guter|first2=M.|date=1949-08|journal=Nature|issue=4162|doi=10.1038/164240b0|volume=164|pages=240–241|language=en|issn=0028-0836}}</ref>，这类化合物中一个稀有气体原子被特定的无机或有机配体容纳在[[晶体结构|晶格]]中。它们形成的必要条件是稀有气体原子的大小必须与配体晶格的大小匹配。例如氩、氪和氙能与[[对苯二酚|氢醌]]形成包合物，而氦和氖却不能，因为它们太小并且[[極化性|可极化性]]不够强<ref>{{harvnb|Greenwood|1997|p=893}}</ref>。氖、氩、氪和氙还能形成由冰的晶格容纳稀有气体原子的水合物<ref>{{Cite journal|title=Clathrate hydrates of hydrogen and neon|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0959943699710424|last=Dyadin|first=Yuri A.|last2=Larionov|first2=Eduard G.|date=1999-01|journal=Mendeleev Communications|issue=5|doi=10.1070/MC1999v009n05ABEH001104|volume=9|pages=209–210|language=en|last3=Manakov|first3=Andrei Yu.|last4=Zhurko|first4=Fridrich V.|last5=Aladko|first5=Evgeny Ya.|last6=Mikina|first6=Tamara V.|last7=Komarov|first7=Vladislav Yu.}}</ref>。 |
稀有气体原子除了形成[[共价键|共价分子]]，还能形成[[非共价键|非共价]]化合物。它们的[[包合物]]最早于1949年报道<ref>{{Cite journal|title=An Inert Gas Compound|url=http://www.nature.com/articles/164240b0|last=Powell|first=H. M.|last2=Guter|first2=M.|date=1949-08|journal=Nature|issue=4162|doi=10.1038/164240b0|volume=164|pages=240–241|language=en|issn=0028-0836}}</ref>，这类化合物中一个稀有气体原子被特定的无机或有机配体容纳在[[晶体结构|晶格]]中。它们形成的必要条件是稀有气体原子的大小必须与配体晶格的大小匹配。例如氩、氪和氙能与[[对苯二酚|氢醌]]形成包合物，而氦和氖却不能，因为它们太小并且[[極化性|可极化性]]不够强<ref>{{harvnb|Greenwood|1997|p=893}}</ref>。氖、氩、氪和氙还能形成由冰的晶格容纳稀有气体原子的水合物<ref>{{Cite journal|title=Clathrate hydrates of hydrogen and neon|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0959943699710424|last=Dyadin|first=Yuri A.|last2=Larionov|first2=Eduard G.|date=1999-01|journal=Mendeleev Communications|issue=5|doi=10.1070/MC1999v009n05ABEH001104|volume=9|pages=209–210|language=en|last3=Manakov|first3=Andrei Yu.|last4=Zhurko|first4=Fridrich V.|last5=Aladko|first5=Evgeny Ya.|last6=Mikina|first6=Tamara V.|last7=Komarov|first7=Vladislav Yu.}}</ref>。 |
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[[File:Endohedral fullerene.png| |
[[File:Endohedral fullerene.png|thumb|容纳稀有气体原子的内嵌富勒烯化合物|alt=含有内嵌原子的富勒烯的结构]] |
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稀有气体能形成由[[富勒烯]]分子容纳稀有气体原子的[[富勒烯|内嵌富勒烯]]。1993年时发现60个碳原子的球状分子{{chem|C|60}}，可以与高压的稀有气体反应形成诸如{{chem|He2C|60}}的[[配合物]]（''2''这个记号表示氦原子在{{chem|C|60}}分子内，而不是与它形成共价键）<ref>{{Cite journal|title=Stable Compounds of Helium and Neon: He@C60 and Ne@C60|url=https://www.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.259.5100.1428|last=Saunders|first=M.|last2=Jimenez-Vazquez|first2=H. A.|date=1993-03-05|journal=[[科学 (期刊)|Science]]|issue=5100|doi=10.1126/science.259.5100.1428|volume=259|pages=1428–1430|language=en|issn=0036-8075|last3=Cross|first3=R. J.|last4=Poreda|first4=R. J.}}</ref>。截止2008年，富勒烯与氦、氖、氩、氪和氙的配合物都已制得<ref>{{Cite journal|title=ChemInform Abstract: Incorporation of Helium, Neon, Argon, Krypton, and Xenon into Fullerenes Using High Pressure.|url=http://doi.wiley.com/10.1002/chin.199428026|last=Saunders|first=M.|last2=Jimenez-Vazquez|first2=H. A.|date=2010-08-19|journal=ChemInform|issue=28|doi=10.1002/chin.199428026|volume=25|pages=no–no|language=en|last3=Cross|first3=R. J.|last4=Mroczkowski|first4=S.|last5=Gross|first5=M. L.|last6=Giblin|first6=D. E.|last7=Poreda|first7=R. J.}}</ref>。这些化合物的用途主要是通过稀有气体原子的[[核磁共振波谱法|核磁共振波谱]]来研究富勒烯的结构和反应性<ref>{{Cite journal|title=Effect of xenon on fullerene reactions|url=https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17924634|last=Frunzi|first=Michael|last2=Cross|first2=R. James|date=2007-10-31|journal=[[美国化学会志|Journal of the American Chemical Society]]|issue=43|doi=10.1021/ja075568n|volume=129|pages=13343–13346|issn=0002-7863|pmid=17924634|last3=Saunders|first3=Martin}}</ref>。 |
稀有气体能形成由[[富勒烯]]分子容纳稀有气体原子的[[富勒烯|内嵌富勒烯]]。1993年时发现60个碳原子的球状分子{{chem|C|60}}，可以与高压的稀有气体反应形成诸如{{chem|He2C|60}}的[[配合物]]（''2''这个记号表示氦原子在{{chem|C|60}}分子内，而不是与它形成共价键）<ref>{{Cite journal|title=Stable Compounds of Helium and Neon: He@C60 and Ne@C60|url=https://www.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.259.5100.1428|last=Saunders|first=M.|last2=Jimenez-Vazquez|first2=H. A.|date=1993-03-05|journal=[[科学 (期刊)|Science]]|issue=5100|doi=10.1126/science.259.5100.1428|volume=259|pages=1428–1430|language=en|issn=0036-8075|last3=Cross|first3=R. J.|last4=Poreda|first4=R. J.}}</ref>。截止2008年，富勒烯与氦、氖、氩、氪和氙的配合物都已制得<ref>{{Cite journal|title=ChemInform Abstract: Incorporation of Helium, Neon, Argon, Krypton, and Xenon into Fullerenes Using High Pressure.|url=http://doi.wiley.com/10.1002/chin.199428026|last=Saunders|first=M.|last2=Jimenez-Vazquez|first2=H. A.|date=2010-08-19|journal=ChemInform|issue=28|doi=10.1002/chin.199428026|volume=25|pages=no–no|language=en|last3=Cross|first3=R. J.|last4=Mroczkowski|first4=S.|last5=Gross|first5=M. L.|last6=Giblin|first6=D. E.|last7=Poreda|first7=R. J.}}</ref>。这些化合物的用途主要是通过稀有气体原子的[[核磁共振波谱法|核磁共振波谱]]来研究富勒烯的结构和反应性<ref>{{Cite journal|title=Effect of xenon on fullerene reactions|url=https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17924634|last=Frunzi|first=Michael|last2=Cross|first2=R. James|date=2007-10-31|journal=[[美国化学会志|Journal of the American Chemical Society]]|issue=43|doi=10.1021/ja075568n|volume=129|pages=13343–13346|issn=0002-7863|pmid=17924634|last3=Saunders|first3=Martin}}</ref>。 |
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[[File:XeF2.png|300px| |
[[File:XeF2.png|300px|thumb|left|{{chem|XeF|2}}成键的三中心四电子键模型|alt=成键和反键轨道的示意图]] |
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稀有气体化合物例如[[二氟化氙]]（{{chem|XeF|2}}）被视作[[超价分子]]，因为它们违反了[[超價分子]]。这些化合物的成键可以使用[[三中心四电子键]]模型来解释<ref>{{harvnb|Greenwood|1997|p=897}}</ref><ref>{{harvnb|Weinhold|2005|pp=275–306}}</ref>。这种模型于1951年首次提出，描述了三个共线原子的成键状况。例如{{chem|XeF|2}}中的成键可以用三个原子的p轨道进行[[分子轨道线性组合|线性组合]]形成[[分子轨道]]来描述，氙原子全满的p轨道与每个氟原子半满的p轨道重叠，形成一个全满的[[成键轨道]]、一个全满的非键轨道和一个全空的[[反键轨道]]。[[HOMO/LUMO|最高占有分子轨道]]（HOMO）定域在两个端基原子上，这表明氟的高电负性促进了电荷的定域化<ref>{{Cite journal|title=The Bonding of Trihalide and Bifluoride Ions by the Molecular Orbital Method|url=http://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.1748245|last=Pimentel|first=George C.|date=1951-04|journal=The Journal of Chemical Physics|issue=4|doi=10.1063/1.1748245|volume=19|pages=446–448|language=en|issn=0021-9606}}</ref>。 |
稀有气体化合物例如[[二氟化氙]]（{{chem|XeF|2}}）被视作[[超价分子]]，因为它们违反了[[超價分子]]。这些化合物的成键可以使用[[三中心四电子键]]模型来解释<ref>{{harvnb|Greenwood|1997|p=897}}</ref><ref>{{harvnb|Weinhold|2005|pp=275–306}}</ref>。这种模型于1951年首次提出，描述了三个共线原子的成键状况。例如{{chem|XeF|2}}中的成键可以用三个原子的p轨道进行[[分子轨道线性组合|线性组合]]形成[[分子轨道]]来描述，氙原子全满的p轨道与每个氟原子半满的p轨道重叠，形成一个全满的[[成键轨道]]、一个全满的非键轨道和一个全空的[[反键轨道]]。[[HOMO/LUMO|最高占有分子轨道]]（HOMO）定域在两个端基原子上，这表明氟的高电负性促进了电荷的定域化<ref>{{Cite journal|title=The Bonding of Trihalide and Bifluoride Ions by the Molecular Orbital Method|url=http://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.1748245|last=Pimentel|first=George C.|date=1951-04|journal=The Journal of Chemical Physics|issue=4|doi=10.1063/1.1748245|volume=19|pages=446–448|language=en|issn=0021-9606}}</ref>。 |
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较重稀有气体氪和氙的化学已有了长足的发展，而较轻稀有气体氖和氦仍处于开始阶段，而最稳定的氖至今仍没有一种确认存在的化合物，目前只发现了一些不稳定的阳离子和未经证实的[[水合物]]<ref name="CRC">{{cite book|author=Hammond, C.R.|title=The Elements, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition|publisher=CRC press|year=2000|page=19|isbn=0849304814|url=http://www-d0.fnal.gov/hardware/cal/lvps_info/engineering/elements.pdf |
较重稀有气体氪和氙的化学已有了长足的发展，而较轻稀有气体氖和氦仍处于开始阶段，而最稳定的氖至今仍没有一种确认存在的化合物，目前只发现了一些不稳定的阳离子和未经证实的[[水合物]]<ref name="CRC">{{cite book|author=Hammond, C.R.|title=The Elements, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition|publisher=CRC press|year=2000|page=19|isbn=0849304814|url=http://www-d0.fnal.gov/hardware/cal/lvps_info/engineering/elements.pdf}}</ref>。 |
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== 自然存在与制备 == |
== 自然存在与制备 == |
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稀有气体在宇宙中的[[丰度]]随着[[原子序数]]的增大而降低。氦是宇宙中仅次于氢的最丰富的元素之一，质量分数大约为24%。宇宙中的大部分氦都是在[[太初核合成]]中形成的，但是由于[[恒星核合成]]中的氢的聚变，氦的数量仍在不断增加<ref>{{cite web|title=Elements of the past: Big Bang Nucleosynthesis and observation|url=http://www.einstein-online.info/en/spotlights/BBN_obs/index.html|accessdate=2008-06-23|last=Weiss|first=Achim|publisher=Max Planck Institute for Gravitational Physics |
稀有气体在宇宙中的[[丰度]]随着[[原子序数]]的增大而降低。氦是宇宙中仅次于氢的最丰富的元素之一，质量分数大约为24%。宇宙中的大部分氦都是在[[太初核合成]]中形成的，但是由于[[恒星核合成]]中的氢的聚变，氦的数量仍在不断增加<ref>{{cite web|title=Elements of the past: Big Bang Nucleosynthesis and observation|url=http://www.einstein-online.info/en/spotlights/BBN_obs/index.html|accessdate=2008-06-23|last=Weiss|first=Achim|publisher=Max Planck Institute for Gravitational Physics}}</ref><ref>{{Cite journal|title=Updated Big Bang Nucleosynthesis Compared with Wilkinson Microwave Anisotropy Probe Observations and the Abundance of Light Elements|url=https://iopscience.iop.org/article/10.1086/380121|last=Coc|first=Alain|last2=Vangioni‐Flam|first2=Elisabeth|date=2004-01-10|journal=[[天文物理期刊|The Astrophysical Journal]]|issue=2|doi=10.1086/380121|volume=600|pages=544–552|language=en|issn=0004-637X|last3=Descouvemont|first3=Pierre|last4=Adahchour|first4=Abderrahim|last5=Angulo|first5=Carmen}}</ref>。地球上的丰度则完全不同，氦仅仅是大气中第三丰富的稀有气体。这种不同的原因是大气层中没有[[太初元素|太初]]氦，因为原子质量太小，氦无法被地球的[[引力場|引力场]]吸引在地球表面附近。地球上的氦来自[[地壳]]中重元素（例如[[鈾|铀]]和[[钍]]）的[[α衰变]]，这样产生的氦往往积聚在[[天然气田]]中<ref name="morrison">{{Cite journal|title=RADIOGENIC ORIGIN OF THE HELIUM ISOTOPES IN ROCK|url=http://doi.wiley.com/10.1111/j.1749-6632.1955.tb35366.x|last=Morrison|first=P.|last2=Pine|first2=J.|date=1955-09|journal=Annals of the New York Academy of Sciences|issue=3 Radiogenic Or|doi=10.1111/j.1749-6632.1955.tb35366.x|volume=62|pages=71–92|language=en|issn=0077-8923}}</ref>。另一方面，较丰富的氩来自于[[钾-40]]的[[β衰变]]。[[钾-40]]同样存在于地壳中，它产生的[[氩-40]]是地球上最丰富的氩同位素，尽管它在[[太阳系]]中相当稀少。这个过程是[[钾氩测年法]]的理论基础<ref name="iso">{{cite web|title=<sup>40</sup>Ar/<sup>39</sup>Ar dating and errors|url=http://www.geoberg.de/text/geology/07011601.php|accessdate=2008-06-26|date=2007-01-16|last=Scherer|first=Alexandra|publisher=[[弗莱贝格工业大学|Technische Universität Bergakademie Freiberg]]}}</ref>。氙在大气中的丰度比预想的要低，这被称作“氙失踪问题”（{{lang-en|missing xenon problem}}）。有一种理论认为缺少的氙可能被限制在地壳的矿石中<ref>{{Cite journal|title=Retention of Xenon in Quartz and Earth's Missing Xenon|url=https://www.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.1119070|last=Sanloup|first=C.|date=2005-11-18|journal=[[科学 (期刊)|Science]]|issue=5751|doi=10.1126/science.1119070|volume=310|pages=1174–1177|language=en|issn=0036-8075}}</ref>。[[二氧化氙]]发现后，有研究认为氙能取代[[硅酸]]中的硅从而固定在地壳中。<ref name="irving2011">{{cite web|title=Xenon Dioxide May Solve One of Earth's Mysteries|url=http://www.accn.ca/index.php?ci_id=2583&la_id=1|accessdate=2012-05-18|author=Tyler Irving|date=May 2011|publisher=L’Actualité chimique canadienne (Canadian Chemical News)}}</ref>氡在[[岩石圈]]中通过镭的[[α衰变]]生成。它会通过裂缝逸出石材进入建筑物，并在通风不佳的建筑物内积聚。因为氡的放射性很强，它对人体健康有很大的危害。估计仅在美国每年就有21000人死于氡引发的[[肺癌]]<ref>{{cite web|title=A Citizen's Guide to Radon|url=http://www.epa.gov/radon/pubs/citguide.html|accessdate=2008-06-26|date=2007-11-26|publisher=U.S. Environmental Protection Agency}}</ref>。至於-{zh-hant:{{缺字|ao4|2}};zh-hans:{{缺字|ao4|3}}}-則不存在於自然界中，只能透過[[粒子加速器]]人工合成。 |
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|align="left"|太阳系（以硅原子为相对标准）<ref>{{Cite journal|title=Solar System Abundances and Condensation Temperatures of the Elements|url=https://iopscience.iop.org/article/10.1086/375492|last=Lodders|first=Katharina|date=2003-07-10|journal=[[天文物理期刊|The Astrophysical Journal]]|issue=2|doi=10.1086/375492|volume=591|pages=1220–1247|language=en|issn=0004-637X}}</ref>|| 2343 || 2.148 || 0.1025 || 5.515 × 10<sup>−5</sup> || 5.391 × 10<sup>−6</sup> || – |
|align="left"|太阳系（以硅原子为相对标准）<ref>{{Cite journal|title=Solar System Abundances and Condensation Temperatures of the Elements|url=https://iopscience.iop.org/article/10.1086/375492|last=Lodders|first=Katharina|date=2003-07-10|journal=[[天文物理期刊|The Astrophysical Journal]]|issue=2|doi=10.1086/375492|volume=591|pages=1220–1247|language=en|issn=0004-637X}}</ref>|| 2343 || 2.148 || 0.1025 || 5.515 × 10<sup>−5</sup> || 5.391 × 10<sup>−6</sup> || – |
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|align="left"|地球大气（体积分数，单位：[[百萬分率|ppm]]）<ref name="nws">{{cite web|title=The Atmosphere|url=http://www.srh.noaa.gov/jetstream//atmos/atmos_intro.htm|accessdate=2008-06-01|publisher=[[国家气象局 (美国)|National Weather Service]] |
|align="left"|地球大气（体积分数，单位：[[百萬分率|ppm]]）<ref name="nws">{{cite web|title=The Atmosphere|url=http://www.srh.noaa.gov/jetstream//atmos/atmos_intro.htm|accessdate=2008-06-01|publisher=[[国家气象局 (美国)|National Weather Service]]}}</ref>|| 5.20 || 18.20 || 9340.00 || 1.10 || 0.09 || (0.06–18) × 10<sup>−19</sup><ref name="ullmann">{{Cite book|chapter=Noble Gases|title=Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry|url=http://doi.wiley.com/10.1002/14356007.a17_485|publisher=Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA|date=2001-03-15|location=Weinheim, Germany|isbn=978-3-527-30673-2|pages=a17_485|doi=10.1002/14356007.a17_485|language=en|first=Peter|last=Häussinger|first2=Reinhard|last2=Glatthaar|first3=Wilhelm|last3=Rhode|first4=Helmut|last4=Kick|first5=Christian|last5=Benkmann|first6=Josef|last6=Weber|first7=Hans-Jörg|last7=Wunschel|first8=Viktor|last8=Stenke|first9=Edith|last9=Leicht|editor-last=Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA}}</ref> |
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|align="left"|火成岩（质量分数，单位：ppm）<ref name="greenwood891" />|| 3 × 10<sup>−3</sup> || 7 × 10<sup>−5</sup> || 4 × 10<sup>−2</sup> || – || – || 1.7 × 10<sup>−10</sup> |
|align="left"|火成岩（质量分数，单位：ppm）<ref name="greenwood891" />|| 3 × 10<sup>−3</sup> || 7 × 10<sup>−5</sup> || 4 × 10<sup>−2</sup> || – || – || 1.7 × 10<sup>−10</sup> |
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== 应用 == |
== 应用 == |
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[[File:Modern 3T MRI.JPG| |
[[File:Modern 3T MRI.JPG|thumb|left|液氦用于冷却现代[[核磁共振成像]]扫描系统中的[[超导磁铁]]|alt=一个中央有孔的大立方体圆筒，侧面安装有把手。]] |
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<!-- 低温学 --> |
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<!-- 潜水 --> |
<!-- 潜水 --> |
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因为氦在液体尤其是[[脂质]]中的[[溶解性|溶解度]]较低，它在潜水员的呼吸气体中代替了氮气。人受到类似于[[水肺潜水]]的压力时，气体会被[[血液]]和[[组织 (生物学)|人体组织]]吸收，这会造成[[氮醉|氮麻醉]]的严重后果<ref name="Fowler">{{Cite journal|title=Effects of inert gas narcosis on behavior--a critical review|url=https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/4082343|last=Fowler|first=B.|last2=Ackles|first2=K. N.|date=1985-12|journal=Undersea Biomedical Research|issue=4|volume=12|pages=369–402|issn=0093-5387|pmid=4082343|last3=Porlier|first3=G.}}</ref>。因为溶解度远比氮气小，少量的氦被带入[[细胞膜]]。而用氦代替呼吸混合气中的部分成分时（例如[[三混气]]和[[氦氧混合剂]]），潜入较深后上浮时的麻醉反应可以大大减轻<ref>{{harvnb|Bennett|1998|p=176}}</ref>。氦的低溶解性为[[减压病]]提供了很好的解决方案<ref name="brit" /><ref name="38uhms">{{cite journal|title=The Physiological Basis of Decompression|author=|url=http://archive.rubicon-foundation.org/6853|last=Vann|first=R. D. (ed)|journal=38th Undersea and Hyperbaric Medical Society Workshop|accessdate=2008-05-31|year=1989|volume=75(Phys)6-1-89|pages=437 |
因为氦在液体尤其是[[脂质]]中的[[溶解性|溶解度]]较低，它在潜水员的呼吸气体中代替了氮气。人受到类似于[[水肺潜水]]的压力时，气体会被[[血液]]和[[组织 (生物学)|人体组织]]吸收，这会造成[[氮醉|氮麻醉]]的严重后果<ref name="Fowler">{{Cite journal|title=Effects of inert gas narcosis on behavior--a critical review|url=https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/4082343|last=Fowler|first=B.|last2=Ackles|first2=K. N.|date=1985-12|journal=Undersea Biomedical Research|issue=4|volume=12|pages=369–402|issn=0093-5387|pmid=4082343|last3=Porlier|first3=G.}}</ref>。因为溶解度远比氮气小，少量的氦被带入[[细胞膜]]。而用氦代替呼吸混合气中的部分成分时（例如[[三混气]]和[[氦氧混合剂]]），潜入较深后上浮时的麻醉反应可以大大减轻<ref>{{harvnb|Bennett|1998|p=176}}</ref>。氦的低溶解性为[[减压病]]提供了很好的解决方案<ref name="brit" /><ref name="38uhms">{{cite journal|title=The Physiological Basis of Decompression|author=|url=http://archive.rubicon-foundation.org/6853|last=Vann|first=R. D. (ed)|journal=38th Undersea and Hyperbaric Medical Society Workshop|accessdate=2008-05-31|year=1989|volume=75(Phys)6-1-89|pages=437}}</ref>。由于溶解在体内的气体减少，上浮时由于减压而形成的气泡将大大减少。另一种稀有气体氩被视作水中呼吸器潜水最好的防水衣填充气体<ref>{{cite web|title=Why Argon?|url=http://www.decompression.org/maiken/Why_Argon.htm|accessdate=2008-06-26|date=2004-08-01|last=Maiken|first=Eric|publisher=Decompression}}</ref>。氦也用作核反应堆中核燃料棒的填充气体<ref>{{Cite journal|title=Thermal behaviour of CANDU type fuel rods during steady state and transient operating conditions|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0306454999000225|last=Horhoianu|first=G|last2=Ionescu|first2=D.V|date=1999-11|journal=Annals of Nuclear Energy|issue=16|doi=10.1016/S0306-4549(99)00022-5|volume=26|pages=1437–1445|language=en|last3=Olteanu|first3=G}}</ref>。 |
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<!-- 飞行 --> |
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[[File:Goodyear-blimp.jpg| |
[[File:Goodyear-blimp.jpg|thumb|right|飞艇|alt=侧面有“Good Year”字样的一艘雪茄形的飞艇]] |
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自从1937年的[[興登堡號飛船|兴登堡灾难]]以来<ref>{{cite news|title=Disaster Ascribed to Gas by Experts|work=[[纽约时报|The New York Times]]|date=1937-05-07|page=1}}</ref>，尽管相对氢气会使浮力降低8.6%，但因密度小且不可燃，各国仍使用氦气代替氢气填充[[飞艇 (轻航空器)|飞艇]]和[[气球]]<ref name="brit" /><ref>{{cite web|title=How Blimps Work|url=http://science.howstuffworks.com/blimp2.htm|accessdate=2008-07-03|last=Freudenrich|first=Craig|year=2008|publisher=HowStuffWorks |
自从1937年的[[興登堡號飛船|兴登堡灾难]]以来<ref>{{cite news|title=Disaster Ascribed to Gas by Experts|work=[[纽约时报|The New York Times]]|date=1937-05-07|page=1}}</ref>，尽管相对氢气会使浮力降低8.6%，但因密度小且不可燃，各国仍使用氦气代替氢气填充[[飞艇 (轻航空器)|飞艇]]和[[气球]]<ref name="brit" /><ref>{{cite web|title=How Blimps Work|url=http://science.howstuffworks.com/blimp2.htm|accessdate=2008-07-03|last=Freudenrich|first=Craig|year=2008|publisher=HowStuffWorks}}</ref>。 |
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<!-- 科学和杂项用途 --> |
<!-- 科学和杂项用途 --> |
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稀有气体在许多场合中用于提供惰性气氛。氩在化学合成时常用于保护[[气敏化合物|对氮气敏感的化合物]]。固态氩也用于研究[[活性中間體]]等非常不稳定的化合物，方法是在超低温下将其隔离在固态氩构成的[[基质隔离|基质]]中<ref>{{Cite journal|title=The matrix isolation technique and its application to organic chemistry|url=http://xlink.rsc.org/?DOI=cs9800900001|last=Dunkin|first=I. R.|date=1980|journal=Chemical Society Reviews|issue=1|doi=10.1039/cs9800900001|volume=9|pages=1|language=en|issn=0306-0012}}</ref>。氦是[[气相色谱法]]中的载色剂、温度计的填充气，并用于[[盖革计数器]]和[[气泡室]]等辐射测量设备中<ref name="kirk" />。氦和氩都用作[[焊接电弧]]的保护气和[[贱金属]]的焊接及切割的惰性保护气。它们在其他冶金过程和半导体工业中硅的生产中同样有着广泛应用<ref name="ullmann" />。 |
稀有气体在许多场合中用于提供惰性气氛。氩在化学合成时常用于保护[[气敏化合物|对氮气敏感的化合物]]。固态氩也用于研究[[活性中間體]]等非常不稳定的化合物，方法是在超低温下将其隔离在固态氩构成的[[基质隔离|基质]]中<ref>{{Cite journal|title=The matrix isolation technique and its application to organic chemistry|url=http://xlink.rsc.org/?DOI=cs9800900001|last=Dunkin|first=I. R.|date=1980|journal=Chemical Society Reviews|issue=1|doi=10.1039/cs9800900001|volume=9|pages=1|language=en|issn=0306-0012}}</ref>。氦是[[气相色谱法]]中的载色剂、温度计的填充气，并用于[[盖革计数器]]和[[气泡室]]等辐射测量设备中<ref name="kirk" />。氦和氩都用作[[焊接电弧]]的保护气和[[贱金属]]的焊接及切割的惰性保护气。它们在其他冶金过程和半导体工业中硅的生产中同样有着广泛应用<ref name="ullmann" />。 |
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[[File:Xenon short arc 1.jpg| |
[[File:Xenon short arc 1.jpg|thumb|left|[[IMAX]]放映机中使用的15,000瓦[[短弧氙灯]]|alt=玻璃椭球有两个相对的金属电极，一头较钝，另一头较尖锐的。]] |
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[[File:在辉光球作用下发出橙光的一管氖气.jpg| |
[[File:在辉光球作用下发出橙光的一管氖气.jpg|thumb|稀有气体可用于制作辉光球等装饰品，图为一支在辉光球旁发光的氖气管。]] |
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<!-- 照明 --> |
<!-- 照明 --> |
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由于化学活性很低，稀有气体广泛的应用于[[照明]]领域。氩和氮的混合气体是[[電燈泡|白炽灯]]中填充的保护气。氪可降低灯丝的蒸发率而常用于[[色温]]和效率更高性能白炽灯，特别在[[鹵素燈|卤素灯]]中可将氪与少量[[碘]]或[[溴]]的化合物混合充入。此外，在[[放电灯]]中填充不同的稀有气体，可以产生不同颜色的光，如[[霓虹燈|霓虹灯]]中常见的[[霓虹燈|氖灯]]。尽管称为氖灯，其中通常含有其他气体和磷，它们在氖发出的橙红色光的基础上加入了其他颜色。氙通常用于[[氙弧灯]]，因为它们的近[[连续光谱]]与日光相似。这种灯可用于电影放映机和汽车前灯等<ref name="ullmann" />。 |
由于化学活性很低，稀有气体广泛的应用于[[照明]]领域。氩和氮的混合气体是[[電燈泡|白炽灯]]中填充的保护气。氪可降低灯丝的蒸发率而常用于[[色温]]和效率更高性能白炽灯，特别在[[鹵素燈|卤素灯]]中可将氪与少量[[碘]]或[[溴]]的化合物混合充入。此外，在[[放电灯]]中填充不同的稀有气体，可以产生不同颜色的光，如[[霓虹燈|霓虹灯]]中常见的[[霓虹燈|氖灯]]。尽管称为氖灯，其中通常含有其他气体和磷，它们在氖发出的橙红色光的基础上加入了其他颜色。氙通常用于[[氙弧灯]]，因为它们的近[[连续光谱]]与日光相似。这种灯可用于电影放映机和汽车前灯等<ref name="ullmann" />。 |
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=== 注脚 === |
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=== 参考书目 === |
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{{化學元素分類}} |
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[[Category:稀有气体| ]] |
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