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为什么稀有气体曾被叫作惰性气体?

地球大气层的主要成分是氮气(约占总体积的78%),其次为氧气(约占21%)。还有氦、氖、氩、氪、氙、氡等六种气体,约占0.94%,由于它们在大气中的含量较低,人们将其统称为稀有气体。与氮气、氧气相比,这些气体占总体积不到1%的比例确实不算多,不过大气中还有更“稀有”的气体呢。例如,氩气在大气中的含量达到0.9%,和大气中的二氧化碳(约占0.03%)相比,前者是后者的30倍呢!氦气在地球大气层中的含量虽然稀少,但是在宇宙中的含量却并不低,约为27%,仅次于氢。

人们很早就想知道空气中有什么东西了,到18世纪70年代,化学家终于发现并认识了空气中能助燃、助呼吸的氧气,还发现了较不活泼的氮气。由于稀有气体更不活泼,所以在发现了氧气、氮气、二氧化碳等气体之后的整整100年内,人们还是不知道它们的存在。直到19世纪末,科学家才陆续发现了氦、氖、氩、氪、氙等元素,不久又发现了有放射性的氡。

当初化学家在研究这些元素时发现,它们原子的最外层电子数都呈饱和状态。这是一种稳定的电子层结构,所以它们的化学性质都非常不活泼。在通常状况下,这些元素很难与其他物质发生反应,形成一般电子转移或电子共用形式的化合物。即便是这些元素本身的原子间彼此也不结合,因而它们的分子都是由单个原子构成,不像氢气、氧气、氮气等由双原子构成。正是由于这些气体的化学性质显得特别“懒惰”,而且化学性质相似,人们给它们起名为“惰性气体”。也由于这一特性,它们的化合价都为零,在元素周期表中被列入零族元素。

然而到了1962年,一位年轻的英国化学家巴特利特首次合成出了一种含氙的化合物——六氟合铂酸氙(XePtF6),改写了惰性气体没有化合物的历史,使持续70年之久的关于稀有气体在化学上完全惰性的传统说法被推翻了。这在当时引起了科学界的很大兴趣和重视。之后,多种惰性气体化合物如雨后春笋般地被合成出来,从而使“惰性气体”的名称不再完全符合事实。因此,现在更多人把这六种气体称为稀有气体。