物質的穩定性和什麼最有關,稀有氣體為什麼不容易和其他氣體產生反應(本質是什麼

時間 2021-10-27 23:44:30

1樓:匿名使用者

首先,物質的穩定性和原子的穩定性不是一個概念。物質可以是原子、分子、離子等等,範圍很廣。

稀有氣體比較特殊,它是單原子分子,所以可以藉助其原子穩定性來進行討論。其原子外圍是2、8或18電子結構,電子填滿了該週期的所有軌道,所以很穩定(全充滿狀態是穩態,理論來自洪特規則,參見大學無機化學或普通化學原理),一般不與別的物質反應。(但在特殊條件下,可能生成氟化物)。

關於原子穩定性,可以參見我另外一處回答

其它物質,比如co、co2這類分子,就難以從原子穩定性解釋。co2明顯比co穩定,因為後者易燃、具有毒性(與血紅蛋白髮生反應)。這該如何解釋?

解釋可燃性,可從co與o2反應燃燒,標準吉布斯自由能是負值來解釋,即反應有自發進行的趨勢;而毒性的解釋,大概要藉助分子軌道理論,簡而言之,把co分子作為整體,類比原子研究,可發現它可以作為配體,可以與血紅蛋白結合,從而導致中毒。

而離子穩定性,又與配位常數、溶度積常數等有關,但究其本質,是離子間的相互作用不同

2樓:

物質的穩定性涉及的方面太多,這裡不討論。

單純的稀有氣體是因為它們的核外電子排布已經達到穩定結構 以原子的形式存在著。

3樓:玻璃小佳

指氦、氖、氬、氪、氙、氡以及不久前發現的uuo7種元素,又因為它們在元素週期表上位於最右側的零族,因此亦稱零族元素。稀有氣體單質都是由單個原子構成的分子組成的,所以其固態時都是分子晶體。

除氦以外,稀有氣體原子的最外電子層都是由充滿的ns和np軌道組成的,它們都具有穩定的8電子構型。稀有氣體的電子親合勢都接近於零,與其它元素相比較,它們都有很高的電離勢。因此,稀有氣體原子在一般條件下不容易得到或失去電子而形成化學鍵。

表現出化學性質很不活潑,不僅很難與其它元素化合,而且自身也是以單原子分子的形式存在,原子之間僅存在著微弱的範德華力(主要是色散力)。

在原子量較大、電子數較多的惰性氣體原子中,最外層的電子離原子核較遠,所受的束縛相對較弱。如果遇到吸引電子強的其他原子,這些最外層電子就會失去,從而發生化學反應。

原子越小,電子所受約束越強,元素的「惰性」也越強。

4樓:匿名使用者

與原子核中最外層電子數有關,當最外層電子數打到2個(只限有1個電子曾)或者8個(至少2個電子層)時,元素處於穩定的狀態,不容易發生化學反應

為什麼稀有氣體曾被叫做惰性氣體?

5樓:

稀有氣體或惰性氣體是指元素週期表上的18族元素(iupac新規定,即原來的0族)。在常溫常壓下,它們都是無色無味的單原子氣體,很難進行化學反應。天然存在的稀有氣體有六種,即氦(he)、氖(ne)、氬(ar)、氪(kr)、氙(xe)和具放射性的氡(rn)。

而og是以人工合成的稀有氣體,原子核非常不穩定,半衰期很短(5毫秒)。根據元素週期律,估計og比氡更活潑。不過,理論計算顯示,它可能會非常活潑,並不一定能稱為惰性氣體。

然而,碳族元素鈇(fl,原臨時命名為uuq)表現出與稀有氣體相似的性質 。

"noble gases"在十九世紀被化學家發現以來,由於深入理解其性質而多次改名。原本它們被稱為稀有氣體(rare

gases),因為化學家認為它們是很罕見的。不過,這種說法只適用其中部分元素,並非所有都很少見。例如氬氣(ar,

argon)在地球大氣層的含量佔0.923%,勝過二氧化碳(0.03%);而氦氣(he,

helium)在地球大氣層的含量確實很少,但在宇宙卻是相當充沛,它佔有23%,僅次於氫(75%)。所以化學家又改稱為惰性氣體(又稱鈍氣,inert

gases),表示它們的反應性很低,不曾在自然**現化合物過。對於那些早期需藉由化合物來尋找元素的科學家,這些元素是比較難以尋找的。不過,最近的研究指出他們是可以和其他元素結合成化合物(此即稀有氣體化合物),只是需要藉助人工合成的方式。

故最後改稱為貴重氣體(又稱貴族氣體、貴氣體或高貴氣體,noble

gases),這個稱呼是源自德語的edelgas所翻譯來的,是由雨果·埃德曼於2023年所定名。"noble"與**等的"***"類似,表示它們不易發生化學反應,但並非不能產生任何化合物。

在中文譯名方面,兩岸三地有著不同的稱呼。中國大陸全國自然科學名詞審定委員會於2023年公佈的《化學名詞》中正式規定"noble

gases"稱為稀有氣體一詞。香港教育局的《中學化學科常用英漢詞彙》稱"noble

gases"為(高)貴氣體,而一般社會仍有使用惰性氣體的稱呼。而臺灣方面,由國立編譯館的國家教育研究院建議常稱"noble

gases"為惰性氣體,比較少用鈍氣、稀有氣體等,然而也有被稱為高貴氣體。

發現史,2023年,天文學家在太陽的光譜中發現一條特殊的黃色譜線d3,這和早已知道的鈉元素的d1和d2兩條黃色譜線不同,由此預言在太陽中可能有一種未知元素存在。後來將這種元素命名為"氦",意為"太陽元素"

。20多年後,拉姆塞證實了地球上也存在氦元素。2023年,美國地質學家希爾布蘭德觀察到釔鈾礦放在硫酸中加熱會產生一種不能自燃、也不能助燃的氣體。

他認為這種氣體可能是氮氣或氬氣,但沒有繼續研究。拉姆塞知道這一實驗後,用釔鈾礦重複了這一實驗,得到少量氣體。在用光譜分析法檢驗該氣體時,原以為能看到氬的譜線,卻意外地發現一條黃線和幾條微弱的其他顏色的亮線。

拉姆塞把它與已知的譜線對照,沒有一種同它相似。經過苦苦思索,終於想起27年前發現的太陽上的氦。氦的光譜正是黃線,如果這兩條黃線能夠重合,那麼釔鈾礦中放出的氣體應是太陽元素氦了。

拉姆塞十分謹慎,請當時英國最著名的光譜專家克魯克斯幫助檢驗,證實拉姆塞所得的未知氣體即為"太陽元素"氣體。2023年3月,拉姆塞在《化學新聞》上首先發表了在地球上發現氦的簡報,同年在英國化學年會上正式宣佈這一發現。後來,人們在大氣中、水中、天然氣中、石油氣中以及鈾和外的礦石中,甚至在隕石中也發現了氦。

2023年,德米特里·門捷列夫接受了氦和氬元素的發現,並這些稀有氣體納入他的元素排列之內,分類為第18族,而元素週期表即從該排列演變而來

。拉姆塞繼續使用分餾法把液態空氣分離成不同的成分以尋找其他的稀有氣體。他於2023年發現了三種新元素:

氪、氖和氙。"氪"源自希臘語"κρυπτ(kruptós)",意為"隱藏";"氖"源自希臘語"νο(néos)",意為"新";"氙"源自希臘語"ξνο(xénos)",意為"陌生人"。氡氣於2023年由弗里德里希·厄恩斯特·當發現,最初取名為鐳放射物,但當時並未列為稀有氣體[1] 。

直到2023年才發現它的特性與其他稀有氣體相似。2023年,瑞利和拉姆塞分別獲得諾貝爾物理學獎和化學獎,以表彰他們在稀有氣體領域的發現[2] 。瑞典皇家科學院主席西德布洛姆致詞說:

"即使前人未能確認該族中任何一個元素,卻依然能發現一個新的元素族,這是在化學歷史上獨一無二的,對科學發展有本質上的特殊意義。

稀有氣體的發現有助於對原子結構一般理解的發展。在2023年,法國化學家亨利·莫瓦桑嘗試進行氟(電負性最高的元素)與氬(稀有氣體)之間的反應,但沒有成功。直到20世紀末,科學家仍無法制備出氬的化合物,但這些嘗試有助於發展新的原子結構理論。

由這些實驗結果,丹麥物理學家尼爾斯·玻爾在2023年提出,在原子中的電子以電子層形式圍繞原子核排列,除了氦氣以外的所有稀有氣體元素的最外層的電子層總是包含8個電子。2023年,吉爾伯特·牛頓·路易斯制定了八隅體規則,指出最外電子層上有8個電子是任何原子最穩定的排布;此電子排布使它們不會與其他元素髮生反應,因為它們不需要更多的電子以填滿其最外層電子層。

但到了2023年,尼爾·巴特利特發現了首個稀有氣體化合物六氟合鉑酸氙。其他稀有氣體化合物隨後陸續被發現:在2023年發現了氡的化合物二氟化氡;並於2023年發現氪的化合物二氟化氪。

2023年,第一種穩定的氬化合物氟氬化氫(harf)在40k(-233.2℃)下成功製備。

2023年12月,俄羅斯杜布納的聯合核研究所的科學家以鈣原子轟擊鈽來產生114號元素的單一原子,後來被命名為fl。初步化學實驗已顯示該元素可能是第一種超重元素,儘管它位於元素週期表的第14族,卻有著的稀有氣體特性。2023年10月,聯合核研究所與美國勞倫斯利福摩爾國家實驗室的科學家成功地以鈣原子轟擊鉲的方法,人工合成了uuo,它是18族的第七個元素

。2023年12月12日,兩個研究超新星**殘骸的國際科研小組分別在美國《科學》雜誌上報告說,他們在宇宙中首次發現了惰性氣體分子,並在恆星**的中心首次觀測到生命的六大基本元素之一--磷的形成。

英國倫敦大學學院教授邁克·巴洛與同事利用歐洲航天局的赫舍爾太空望遠鏡,在遠紅外波段觀測距地球6500光年的蟹狀星雲,結果發現了氬氫分子。他們所觀測到的是氬的同位素氬36,來自蟹狀星雲中心的中子星的能量令其發生電離,然後與氫形成氬氫分子。這一發現也同時支援氬36同位素起源於超新星中心的理論。

在另一項研究中,韓國與美國研究人員發現銀河系內已知最年輕的超新星殘骸仙后座a中存在大量的磷。他們利用美國加州帕洛馬山天文臺5米口徑的黑爾望遠鏡進行的觀測表明,仙后座a中磷與鐵56同位素的比率比銀河系其他地方高出100倍,這說明磷也是在超新星中產生的。

在2023年以前,科學家已觀測到生命的另五大基本元素碳、氫、氧、氮與硫在宇宙中的起源。

大約氮氣發現的百年之後,英國化學家瑞利(rayleigh,j.w.s.

1842-1919),一方面從空氣中除掉氧氣、二氧化碳、水蒸氣得到氮氣;另一方面從氮化物分解制得氮氣。他把這兩種**不同的氮氣進行比較,發現在正常狀態下前者的密度是1.2572克/升,後者的密度是1.

2508克/升,為什麼空氣中的氮氣密度要大些呢?是不是其中還有較重的不活潑氣體?英國化學家萊姆大塞(ramsay,w.

1852-1916)用燃燒的鎂與空氣中的氮氣作用,以除去空氣中的氮,結果剩下少量的稀有氣體。經光譜檢驗,證明是一種新的氣體元素叫做氬。後幾年他用分級蒸餾法,從粗製的氬中分離出其它三種稀有氣體──氖、氪、氙。

2023年,萊姆塞用硫酸處理瀝青油礦,產生一種氣體,用光譜鑑定為氦。由於他先後發現氦、氖、氪、氬、氙,獲得了2023年諾貝爾化學獎。

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