出轨迷涂君:惰性气体是什么意思

就是稀有气体，氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气。

就是很难发生反应的气体
它们的结构都是稳定的
现在已经发现的惰性气体有：氦、氖、氩、氪、氙、氡

很难与其它物质发生反应的气体。除了稀有气体（氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气）以外还有氮气等

1916年，美国化学家路易斯根据壳层的结构，找出了一些较
简单元素的性质和化学行为的类似关系。首先有充分证据说明，
根据泡利不相容原理，最内层的电子被限定为2个，氢只有1个电
子，因此其壳层尚未填满。原子的倾向是填满该K层，它可以若
干方式这样做。例如，两个氢原子可以共享它们的单一电子和共
用两个电子相互填满它们的K层。因此，氢几乎总是以一对原子
的形式——氢分子存在。要把氢分子分解成原子态的氢，需要很
多能量。通用电子公司的朗缪尔独立地找出了包括电子和化学行
为的相似型式，并表现出氢原子强烈地倾向于维持它的电子层填
满的实际证明。他让氢通过电弧使氢分子中的原子分开而做成了
原子氢火炬；当氢原子通过电弧再结合时，会放出分开成原子态
时所吸收的能量，这样会产生高达3400℃的高温。

在第二个元素氦中，其K壳层已由两个电子填满；因此，氦
原子是稳定的并不与其他的原子结合。对第三号元素锂，我们发
现它的2个电子填充K壳层，第三个电子开始L壳层。而后继的元
素把电子一个接一个地填入此层：铍在L层有2个电子、硼有3个。
碳4个、氮5个、氧6个、氟7个、氖8个。正如泡利所证明的，L层
的极限是8个；因此氖和氦对应，它们最外层电子刚好填满。的
确它的性质像氦，也是一种惰性气体。

每个外层未填满的原子有与其他原子结合的倾向，以这种方
式丢失电子以具有填满的外层。例如，锂原子容易失去1个L层电
子，以致它的外层是填满的K层，而氟倾向于抓住1个电子和它的
7个电子合起来完成L层。因此锂和氟互相有亲和力；在它们结合
时，锂把L层电子供给氟以填满氟的L层。由于原子内部的正电荷
不改变，减去一个电子的锂现在带一个净的正电荷，而氟附加一个
电子带一个净的负电荷。

反电荷互相吸引，使得这两个离子紧密地结合在一起，此化
合物被称为氟化钾（见图6—1）。

L层电子可以共用和转移。例如，两个氟原子中的每一个都
可与另外一个原子共用它们的1个电子，以致每个原子的L层包括
共用电子在内都共有8个电子。同样，两个氧原子合用4个电子以
填满L层；两个氮原子可共用6个电子。因此氟、氧和氮都形成双
原子分子。

图6—1 电子的转移和共用。在结合成氟化锂时，锂把外
层电子转移给氟，于是每个原子都有填满的外层。氟分子中，两
个电子被共用，填满了的两个氟原子的外层

碳原子的L层里只有4个电子，和不同的氢原子共用每一个电
子，因此把4个氢原子的K层填满，并由共用它们的电子依次填满
碳自己的 L层。这种稳定的排列是甲烷分子 CH4。

同样，三个氮原子会和3个氢原子共用电子生成氨:1个氧原
子和2个氢原子共用电子生成水；而1个碳原子和2个氧原子共用
电子生成二氧化碳，等等。由周期表前面部分的元素所生成的化
合物几乎都可以根据丢掉电子、接受电子或共用电子等方式填满
最外层的倾向来说明。

在氖之后的元素钠有11个电子，第11个电子必须开始第3层。
后面的镁在M层有2个电子，铝有3个，硅有4个，磷有5个，硫有6
个，氯7个，氩8个。

现在这一族的每个元素都与前一列的每个元素相对应。在M
层内有8个电子的氩的性质像氖（在L层有8个电子）并且是个惰
性气体。氯在它的外层有7个电子，化学性质类似氟。同样地，
硅类似碳，钠类似锂，等等。

这种情形贯穿了整个周期表。例如，由于每个元素的化学行
为都取决于它最外层的电子构型，因而所有在外层有一个电子的
元素化学反应极为相像，因此周期表第一行的所有元素——锂、
钠、钾、铷、艳，甚至放射性元素钫——它们的化学性质非常相
似。锂L层有1个电子，钠在M层有1个、钾在N层有1个、铷在O层
有五个。铯在P层有1个和钫在Q层有1个电子。此外，有关的外层
有7个电子的所有元素——氟、氯、溴、碘和砹——相互相似。
对周期表的最后一行也同样正确，其封闭壳层包括氦、氖、氩、
氪、氙、氡。

路易斯一朗缪尔的概念如此美好，以至于即使以它的原始形
式仍适用于解释元素间较简易而直接的不同行为。但是，并非所
有的行为都如想象的那么简单和直接。

例如，每个惰性气体——氦、氖、氩、氪、氙和氡——最外
层都有8个电子（除氦在它的壳层有2个电子外），这是最稳定的
可能情况。这些元素的原子得到或丢掉电子的倾向最小，参加化
学反应的倾向也最小，像它们的名字表明的一样，这些气体都是
惰性的。

然而“最小倾向”不是真的“没有倾向”，但是大部分的科
学家忽略了这个事实，因而认为惰性气体根本不能在形成化合物
中起作用。这对它们全体都不是真的。早在1932年，美国化学家
泡令已考虑到从不同的元素除去电子的情况，并注意到所有的元
素都不例外，即使是惰性气体也可能被夺去电子。但是移去惰性
气体的电子所需耗费的能量要比周期表中靠近它们的元素高。

在任何一族元素之间移去电子所需要的能量都随原子量的增
加而减少，因此，对最重的惰性气体氙和氡，没有显著地高要求。
例如，从氙除去五个电子并不比从氧原子移去困难。

泡令因此预言，比较重的惰性气体也许能与具有特别倾向于
接受电子的元素形成化合物。最渴望接受电子的元素是氟，因此
氟似乎是天然的对象。
最重的惰性气体氡是放射性的，只能微量使用。然而，次重
的氙既稳定在大气层内又有少量存在，因此，最佳的机会是设法
在氙和氟之间形成化合物。但是，30年来这方面始终毫无进展，
主要是因为氙很贵，而氟又很难处理，化学家们觉得做其他研究
比追逐这种捉摸不定的东西要实际得多。

然而在1962年，英国血统的加拿大化学家巴特勒特研究一种
新的化合物：六氟化铂（PtF6），发现这个化合物非常渴望得到
电子，几乎与氟本身一样。此化合物会夺走氧的电子，但氧在正
常情况下却是一种渴望得到电子而不是丢掉电子的元素。如果六
氟化铂可以从氧带走电子，它也应该可能从氙带走电子，因此试
着做了此项实验，发现了氟铂酸氛（XePtF6）这个化合物，它是
被发现的第一个惰性气体的化合物。

另外一些化学家立刻投入此项竞赛中，并生成许多与氟、氧
或是两者的氯化合物，其中最稳定的是一氟化氙（XeF2)。另外
还生成了氪和氟的化合物，四氟化氢（KrF4）和氟化氡。也与氧
生成化合物，例如有四氟氧化氙（XEOF4）、氙酸（HeXeO4）和
高氙酸钠（Na4XeO4）等，最值得注意的也许是易于爆炸的和有
危险的三氧化二氙（Xe2O3）。较小的惰性气体——氩、氖和氦，
比较大的惰性气体更抗拒共用它们的电子，对所有的化学家仍保
持其情性。