p区元素(三):卤素与稀有气体

稀有气体(第18族)

/ NOH-bul /

在元素周期表最右边、贪婪的卤素之后,坐着一群淡定的家伙:氦、氖、氩、氪、氙,还有放射性的氡。这些就是稀有气体,是每个周期的「收尾」元素。它们是无色、无味的单原子气体,在化学史的大半时间里似乎拒绝一切反应——这正是它们旧称「惰性气体」的由来,而现代名「稀有/高贵」则借自那些不易锈蚀的贵金属。

它们的超然来自一个事实:每一个都拥有完全填满的最外层。氦的构型是 1s2;其余都以 ns2 np6 收尾,即著名的满八隅体。填满的壳层意味着既没有低能量的空位再容纳一个电子,也没有松散到能拱手让出的电子,所以原子从成键里几乎无所可得。这体现在它们极端的性质上——每个周期里最高的电离能、几乎为零的电子亲和能——又因为原子各自独行(彼此之间没有化学键,只有微弱的伦敦色散力),它们的沸点极低,其中氦是已知沸点最低的物质。

稀有气体之所以重要,既因为它们是化学家心目中「稳定」的图像——别的原子拼命成键要够到的那个「八隅体」,不过就是一种稀有气体构型——也因为它们是有用的材料:氩用来保护焊缝、充入灯泡,氦用来升空气球、冷却超导磁体,氖在霓虹灯里发光,氙在相机闪光灯里闪亮。一句关键的老实更正:把「惰性」当作绝对是错的。自 1962 年起我们已经造出了氙和氪的真正化合物,所以这个家族是不活泼,却并非真正惰性,较重的成员可以被「哄」着进入真正的化学反应。

氩约占空气的百分之一,因极不活泼而被充入灯泡、铺在熔融金属之上以隔绝氧气;可同一族里位置更低的氙,却能生成稳定的氟化物——可见「高贵」只是程度问题。

不活泼但并非真正惰性:氩对什么都不动心,氙却能生成真正的化合物。

别把「惰性」当成绝对——氙和氪能形成真正的化合物。稀有气体只是不活泼,并非完全不能成键。

又称
inert gasesrare gases惰性气体惰性氣體