第九章稀有气体 Chapter 9 The rare gases Helium(He)太阳 Neon(Ne)新的 Argon(Ar)懒惰的 Krypton(Kr)稳定的 Xenon(Xe)陌生的 Radon(Rn)发光的 Electronic configuration: ns'np except He ls 从1894-1900年期间上面稀有气体相继全部被发现,其中 Ramsay功绩最大,他荣获 1904年 Nobel化学奖。1892年,JW.S. Rayleigh发现从空气中分离出来的氮气密度比从化 合物中分离出来的氮气密度略重(1.2565/1.2507),但不知其原因。 W. Ramsay紧随其后 以敏锐的观察力和高超的实验技术,与合作者经过几年的艰苦努力,终于发现和离析了几 乎一整族稀有气体 、 General Properties: 1.它们都是单原子分子( monatomic molecular),在通常条件下,它们都是气体,也称为 惰性气体( noble or inert gases) 2.蒸发热、在水中的溶解度以及熔、沸点都很小,并且随着原子序数的增加而逐渐升高。 氦是所有气体中最难液化的物质。He的沸点为42K,H2的沸点为204K。氦冷却至 2178K,则变成第二种液体( helium In,发生无粘度流动,称为超流体( ( superfluidity)。 He-I的热传导是He-的10倍,比热传导最优的金属银强得多 3.由于稀有气体的最外电子层都有相对饱和的结构( octet rule),这种电子结构是相当 稳定的,其电子亲合势都接近于零,而且都有很高的电离势,因此它们在化学性质上 表现为惰性 4.在自然界中的分布:在接近地球表面的空气中,每1000升空气中约含9.3升氩、18 毫升氖、5毫升氦、1毫升氪和0.8升氙,所以液态空气是提取稀有气体的主要原料 5.用途:氪、氙的同位素在医学上被用来测量脑血流量和硏究肺功能,计算胰岛素分泌量。 、 Chemical Properties 在稀有气体发现后一段时间内(1900-1960年),把它们作为化学性质上绝对惰性的 直到1962年, Bartlett将PtF6的蒸气与等摩尔的氙混合,在室温下制得了 XeptF6的橙黄色 固体,推翻了持续了近70年之久的关于稀有气体完全化学惰性的传统说法 下面我们主要讨论氙的氟化物和含氧化合物 1.氙的氟化物( Fluorides of xenon)XeF2、XeF4、XeF6 (1)preparation Xe(g)+F,(g)- am XeF, (s) (由Xe在缺F2情况下加压反应) Xe(g)+2F,(g)- 较易制得,在如上条件下加入Xe和F2(1:5)混合物,几十小时后便制得 Xe(g)+3F, (g)u aum XeF (s) (Xe: F2=1: 20) 或XeF(s)+F2(g)XeF6(s)(在常压下) Irradiating a xenon-fluorine mixture with ultra-violet light at ordinary temperature produces XeF2(together with some XeF4) 为什么Xe与F2混合如此容易化合但六十多年间却没有能合成出Xe的化合物? 主要有这几方面原因:当时拥有的ⅹe的量太少:绝对干燥的玻璃仪器不能获得 实验技术落后,更重要的是思想上有框框149 第九章 稀有气体 Chapter 9 The Rare Gases Helium (He) 太阳 Neon (Ne) 新的 Argon (Ar) 懒惰的 Krypton (Kr) 稳定的 Xenon (Xe) 陌生的 Radon (Rn) 发光的 Electronic configuration：ns 2np 6 except He 1s2 从 1894-1900 年期间上面稀有气体相继全部被发现，其中 Ramsay 功绩最大，他荣获 1904 年 Nobel 化学奖。1892 年，J.W.S.Rayleigh 发现从空气中分离出来的氮气密度比从化 合物中分离出来的氮气密度略重（1.2565/1.2507），但不知其原因。W.Ramsay 紧随其后， 以敏锐的观察力和高超的实验技术，与合作者经过几年的艰苦努力，终于发现和离析了几 乎一整族稀有气体。 一、General Properties: 1．它们都是单原子分子(monatomic molecular)，在通常条件下，它们都是气体，也称为 惰性气体(noble or inert gases)。 2．蒸发热、在水中的溶解度以及熔、沸点都很小，并且随着原子序数的增加而逐渐升高。 氦是所有气体中最难液化的物质。He 的沸点为 4.2K，H2的沸点为 20.4K。氦冷却至 2.178K，则变成第二种液体(helium II)，发生无粘度流动，称为超流体(superfluidity)。 He-II 的热传导是 He-I 的 106 倍，比热传导最优的金属银强得多。 3．由于稀有气体的最外电子层都有相对饱和的结构（octet rule），这种电子结构是相当 稳定的，其电子亲合势都接近于零，而且都有很高的电离势，因此它们在化学性质上 表现为惰性。 4．在自然界中的分布：在接近地球表面的空气中，每 1000 升空气中约含 9.3 升氩、18 毫升氖、5 毫升氦、1 毫升氪和 0.8 升氙，所以液态空气是提取稀有气体的主要原料。 5．用途：氪、氙的同位素在医学上被用来测量脑血流量和研究肺功能，计算胰岛素分泌量。 二、Chemical Properties 在稀有气体发现后一段时间内（1900-1960 年），把它们作为化学性质上绝对惰性的。 直到 1962 年，Bartlett 将 PtF6 的蒸气与等摩尔的氙混合，在室温下制得了 XePtF6 的橙黄色 固体，推翻了持续了近 70 年之久的关于稀有气体完全化学惰性的传统说法。 下面我们主要讨论氙的氟化物和含氧化合物。 1．氙的氟化物（Fluorides of xenon）XeF2、XeF4、XeF6 (1) preparation 400 C,1atm Xe(g) F (g) XeF (s) 2 2  + ⎯⎯⎯⎯→ （由 Xe 在缺 F2 情况下加压反应） 600 C,6atm Xe(g) F (g) XeF (s) 2 4 2  + ⎯⎯⎯⎯→ 较易制得，在如上条件下加入 Xe 和 F2 (1:5)混合物，几十小时后便制得。 300 C,60atm Xe(g) F (g) XeF (s) 2 6 3  + ⎯⎯⎯⎯→ （Xe : F2 = 1:20） 或 XeF (s) F (g) XeF (s) 4 2 6 + ⎯⎯→ （在常压下） Irradiating a xenon-fluorine mixture with ultra-violet light at ordinary temperature produces XeF2 (together with some XeF4) 为什么 Xe 与 F2 混合如此容易化合但六十多年间却没有能合成出 Xe 的化合物？ 主要有这几方面原因：当时拥有的 Xe 的量太少；绝对干燥的玻璃仪器不能获得； 实验技术落后，更重要的是思想上有框框