p區元素(三):鹵素與惰性氣體
稀有氣體(第18族)
/ NOH-bul /
在元素週期表最右邊、貪婪的鹵素之後,坐著一群淡定的傢伙:氦、氖、氬、氪、氙,還有放射性的氡。這些就是稀有氣體,是每個週期的「收尾」元素。它們是無色、無味的單原子氣體,在化學史的大半時間裡似乎拒絕一切反應——這正是它們舊稱「惰性氣體」的由來,而現代名「稀有/高貴」則借自那些不易鏽蝕的貴金屬。
它們的超然來自一個事實:每一個都擁有完全填滿的最外層。氦的組態是 1s2;其餘都以 ns2 np6 收尾,即著名的滿八隅體。填滿的殼層意味著既沒有低能量的空位再容納一個電子,也沒有鬆散到能拱手讓出的電子,所以原子從成鍵裡幾乎無所可得。這體現在它們極端的性質上——每個週期裡最高的電離能、幾乎為零的電子親和能——又因為原子各自獨行(彼此之間沒有化學鍵,只有微弱的倫敦色散力),它們的沸點極低,其中氦是已知沸點最低的物質。
稀有氣體之所以重要,既因為它們是化學家心目中「穩定」的圖像——別的原子拼命成鍵要夠到的那個「八隅體」,不過就是一種稀有氣體組態——也因為它們是有用的材料:氬用來保護焊縫、充入燈泡,氦用來升空氣球、冷卻超導磁體,氖在霓虹燈裡發光,氙在相機閃光燈裡閃亮。一句關鍵的老實更正:把「惰性」當作絕對是錯的。自 1962 年起我們已經造出了氙和氪的真正化合物,所以這個家族是不活潑,卻並非真正惰性,較重的成員可以被「哄」著進入真正的化學反應。
氬約佔空氣的百分之一,因極不活潑而被充入燈泡、鋪在熔融金屬之上以隔絕氧氣;可同一族裡位置更低的氙,卻能生成穩定的氟化物——可見「高貴」只是程度問題。
不活潑但並非真正惰性:氬對什麼都不動心,氙卻能生成真正的化合物。
別把「惰性」當成絕對——氙和氪能形成真正的化合物。稀有氣體只是不活潑,並非完全不能成鍵。
又稱
另見