根据稀有气体的性质,它们被应用于生产和科学研究。氦不能燃烧,质量又轻,可以代替易燃的氢气填充高空气球和飞艇。由于稀有气体的化学性质很不活泼,常用做工业生产中的保护气。例如,用电弧焊接火箭、飞机、导弹、舰船等所使用的不锈钢、铝合金材料时,可以用高纯度氩气充当保护气,防止高温下金属和空气中的氧气等发生反应。常用的白炽灯泡内是充入氩气和氮气的混合气体作保护气,保护灯丝,以延长灯泡的使用寿命。稀有气体在低压放电时会发出多种颜色的光,如氖会发出红色辉光,氩会发出紫蓝色辉光,氦会发出粉红色辉光,因此可以利用稀有气体制成五光十色的霓虹灯,把现代都市的夜晚装扮得繁花似锦。氖灯发出的红光,能透射过浓雾,常用做航空、航海和铁路交通的指示灯。稀有气体在高科技领域方面正大显身手,氦的沸点是所有已知物质中最低的,液氦常用做超低温研究中的致冷剂,氦在原子反应堆中也可用做致冷剂。氖气、氪气、氙气还用于制激光器等。
稀有气体是指元素周期表上所有0族元素对应的气体,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(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、氡(Rn,放射性)、(气奥)(Og,放射性,人造元素)。
惰性气体的性质
惰性气体都是无色、无臭、无味的,微溶于水,溶解度随分子量的增加而增大。惰性气体的分子都是由单原子组成的,它们的熔点和沸点都很低,随着原子量的增加,熔点和沸点增大。它们在低温时都可以液化。
惰性气体原子的最外层电子结构为ns2np6(氦为 1s2),是最稳定的结构,它们的特性可以用现代的原子结构理论来解释:它们都具有稳定的8电子构型。它们的最外电子层的电子已“满”(即已达成八隅体状态),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。
惰性气体的用处在工业生产中,常常用稀有气体作保护气。例如,用电弧焊接火箭、飞机、轮船、导弹等用的不锈钢、铝或铝合金等时,可以用氩气来隔绝空气。还可以把氩气和氮气混合充入灯泡里,使灯泡经久耐用。
随着工业生产和科学技术的发展,稀有气体越来越广泛地应用在工业、医学、尖端科学技术以至日常生活里。利用稀有气体极不活动的化学性质,有的生产部门常用它们来作保护气。例如,在焊接精密零件或镁、铝等活泼金属,以及制造半导体晶体管的过程中,常用氩作保护气。
稀有气体通电时会发光。世界上第一盏霓虹灯是填充氖气制成的(霓虹灯的英文原意是“氖灯”)。氖灯射出的红光,在空气里透射力很强,可以穿过浓雾。因此,氖灯常用在机场、港口、水陆交通线的灯标上。
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