惰性气体(稀有气体)元素

惰性气体也叫稀有气体,是指元素周期表上所有0族元素对应的气体单质,也称为惰性气体。在常温常压下,它们都是无色无味的单原子气体,很难进行化学反应。稀有气体共有7种,它们是氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)、氪气(Kr)、氙气(Xe)、氡气(Rn,放射性)、(气奥)(Og,放射性,人造元素)。其中Og是以人工合成的稀有气体,原子核非常不稳定,半衰期很短,只有5毫秒。

惰性气体命名由来

“noble gases”在十九世纪被化学家发现以来,由于深入理解其性质而多次改名。原本它们被称为稀有气体(rare gases),因为化学家认为它们是很罕见的。不过,这种说法只适用其中部分元素,并非所有都很少见。例如氩气(Ar, argon)在地球大气层的含量占0.923%,胜过二氧化碳(0.03%);而氦气(He, helium)在地球大气层的含量确实很少,但在宇宙却是相当充沛,它占有23%,仅次于氢(75%)。所以化学家又改称为惰性气体(又称钝气,inert gases),表示它们的反应性很低,不曾在自然中出现化合物过。对于那些早期需借由化合物来寻找元素的科学家,这些元素是比较难以寻找的。不过,最近的研究指出他们是可以和其他元素结合成化合物(此即稀有气体化合物),只是需要借助人工合成的方式。故最后改称为贵重气体(又称贵族气体、贵气体或高贵气体,noble gases),这个称呼是源自德语的Edelgas所翻译来的,是由雨果·埃德曼于1898年所定名。“noble”与黄金等的“贵金属”类似,表示它们不易发生化学反应,但并非不能产生任何化合物。

在中文译名方面,两岸三地有着不同的称呼。中国大陆全国自然科学名词审定委员会于1991年公布的《化学名词》中正式规定“noble gases”称为稀有气体一词。香港教育局的《中学化学科常用英汉词汇》称“noble gases”为(高)贵气体,而一般社会仍有使用惰性气体的称呼。而台湾方面,由国立编译馆的国家教育研究院建议常称“noble gases”为惰性气体,比较少用钝气、稀有气体等,然而也有被称为高贵气体。

惰性气体元素的基本性质

性 质 He Ne Ar Kr Xe Rn
颜 色 无色 无色 无色 无色 无色 无色
光谱颜色(放电管中) 粉红 蓝紫 蓝绿 亮白色 -
气体密度(g/L) 0.1785 0.9002 1.7809 3.708 5.851 9.73
熔点(K) 0.95 24.5 84.0 116.6 161.2 202.2
沸点(K) 4.25 27.3 87.5 120.3 166.1 208.2
溶解度(mol/L,293K) 13.8 14.7 37.9 73 110.9 -
临界温度(K) 5.25 44.45 153.15 210.65 289.75 377.65
气化热(kJ/mol) 0.09 1.8 6.3 9.7 13.7 18.0
原子序数 2 10 18 36 54 86
原子量 4.00 20.18 39.95 83.80 131.3 222.0
价电子结构 1s 2s2p 3s3p 4s4p 5s5p 6s6p
原子(范得华)半径(pm) 122 160 191 198 - -
第Ⅰ电离势(kJ/mol) 2372 2081 1521 1351 1170 1037
第Ⅱ电离势(kJ/mol) 5250 3952 2666 2350 2046 -
恒压热容Cp(J/K·mol) 20.79 20.79 20.79 20.79 20.79 20.79
热容商Cp/CV 1.65 1.64 1.66 1.69 1.67 -

最新版元素周期表图请点击:元素周期表(最新版)