元素中的“隐士”-惰性气体-从宇宙到原子
氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)等气体,以“懒惰”出名,叫做惰性气体。
1984年8月13日,英国化学家拉姆赛和物理学家瑞利在一次会议上报告,他们发现了一种性质奇特的新元素。这种元素以气体状态存在,对于任何最活泼的、作用力最强的物质,它都无动于衷,因给它取名叫氩,意思就是“懒惰”。之后,又发现了几种元素,也有类似的性质,它们像是元素中的“隐士”,从来不同其他元素进行化学反应。
这究竟是什么原因呢?原来,除了氦原子是以2个电子为稳定结构的以外,其他气体的原子最外层都有8个电子的稳定结构。那时的化学理论认为,具有这结构的元素,是不能发生化学反应的。所以,化学家下结论说,惰性气体元素不可能形成化合物。
1962年,英国年轻化学家巴特列特在进行铂族金属和氟反应的实验时,意外地得到了一深红色的固体,经过分析才知道它是六氟铂酸氧的化合物(O2PtF6),并从这个化合物中看到这样一个事实:已经达到8个电子稳定结构的氧分子居然能失去一个电子的,形成阳离子。而氧是很难失去电子的,它的第一电离能(即原子失去电子的困难程度)比氙的第一电离能还大些。那么,惰性元素氙是否也能形成阳离子呢?再说,六氟化铂是一种强氧化剂,如果让六氟铂同氙作用,又会怎样呢?
巴特列特仿照合成六氟铂酸氧的条件和方法,在常温下把六氟化铂蒸气和过量氙气混合,结果得到六氟铂酸氙的橙黄色固体。这是世界上第一个惰性气体化合物。之后,氙的氟化物、氯化物、氧化物也相继问世,现在,氟化氡、二氟化氩等惰性气体化合物已有数年百种之多。
惰性气体化合物的合成,给了科学家又一次启示:科学是无止境的,今天的真理,明天很可能变成谬误。只有勇于探索,才能永远站在真理一边。