零族元素

化学元素周期表上第零族元素的总称。
零族元素也就是稀有气体元素。
它们分别是氦（He），氖（Ne），氩（Ar），氪（Kr），氙（Xe），氡（Rn），这六种稀有气体元素是在1894年—1900年间陆续发现的。发现稀有气体的主要功绩应归于英国化学家莱姆赛（Ramsay W.）。下面我们按元素发现的先后顺序，分别简价这六种元素的发现经过。其原子的最外层电子构型除氦为1s2(上标)外，其余均为稳定的8电子构型ns2np6(均为上标)。稀有气体的化学性质很不活波，所以过去人们曾认为他们与其他元素之间不会发生化学反应，将他们列为周期表中的零族，并称之为“惰性气体”。然而正是这种绝对的概念束缚了人们的思想，阻碍了对稀有气体化合物的研究。1962年，在加拿大工作的26岁的英国青年化学家N.Bartlett合成了第一个稀有气体化合物Xe[PtF6](6为下标),引起了化学界的很大兴趣和重视。许多化学家竞相开展这方面的工作，先后陆续合成了多种“稀有气体化合物”，促进了稀有气体化学的发展。
1. 氩 Ar
早在1785年，英国著名科学家卡文迪许（Cavendish H.，1732—1810）在研究空气组成时，就发现了一个奇怪现象。当时人们已经知道空气中含有氮、氧、二氧化碳等，卡文迪许把空气中的这些成分除尽后，发现还残留少量气体。这个现象当时并没有引起化学家们的重视，谁也没有想到，就在这少量气体里竟藏着整整一个族的化学元素。
100多年后，英国物理学家瑞利（Rayleigh J.W.S.，1842—1919）在研究氮气时发现，从氮的化合物中分离出来的氮气每升重1.2508g，而从空气中分离出来的氮气在相同情况下每升重1.2572g，这0.0064g的微小差别引丐了瑞利的注意。他与化学家莱姆赛合作，把空气中的氮气和氧气除去，用光谱分析鉴定乘余气体，终于在1894年发现了氩。由于氩和许多试剂都不发生反应，极不活泼，故命名为 Argon。在希腊文中是“懒惰”的意思，中译为氩，元素符号是 Ar。
2. 氦 He
早在1868年，法国天文学家简森（Janssen P.J.C.，1824—1907）在观察日全蚀时，就曾在太阳光谱中观察到一条黄线 D3，这和早已知道的钠光谱的 D1 和 D2两条线不相同。同时，英国天文学家洛克耶尔（Lockyer J.N.，1836—1920）也观测到这条黄线 D3。当时天文学家认为，这条线只有太阳才有，并且还认为是一种金属元素。所以洛克耶尔把这个元素取名为 Helium （这是由两个字拼起来的，helio 在希腊文是太阳神的意思，后缀 -ium 指的金属元素）
1895年，莱姆赛和另一位英国化学家特拉弗斯（Travers M.W.，1872—1961）合作，在用硫酸处理沥清铀矿时，产生一种不活泼的报导体，用光谱鉴定为氦，并证实了氦元素也是一种稀有气体。这种元素在地球上也有，并且是非金属元素。
3. 氪 Kr、氖 Ne、氙 Xe
由于氦和氩的性质非常相近，而且它们与周期系中已被发现的其他元素在性质上有很大差异，因此莱姆赛根据周期系的规律性，推测氦和氩可能是另一族元素，并且他们之间一定有一个与其性质相似的家族。果然，1898年5月30日，莱姆赛和物特拉弗斯在大量液态空气蒸发后的残余物中，用光谱分析首先发现了比氩重的氪，他们把它命名为 Krypton（即“隐藏”之意。它隐藏于空气中多年才被发现）。
1898年6月，莱姆赛和特拉弗斯在蒸发液态氩时收集了最先逸出的气体，用光谱分析发出了比氩轻的氖。他们把它命名为 Neon（Neon 源自希腊词 neos，意为“新的”，即从空气中发现的新气体。中译名为氖，也就是现在霓虹灯里的气体）。
1898年7月12日，莱姆赛和特拉弗斯在分馏液态空气、制得了氪和氖后，又把氪反复地分次萃取，从其中又分出一种质量比氪更重的新气体，他们把它命名为 Xenon（源自希腊文 Xenos，意为“陌生的”，即人们所生疏的气体。中译名为氙。它在空气中的含量极少，仅占总体积的一亿分之八）。
4. 氡 Rn
氡是一种具有天然放射性的稀有气体，它是镭、钍和锕等放射性元素蜕变过程中的产物，因此，只有这些元素发现后才有可能发现氡。
1899年，英国物理学家欧文斯（Owens R.B.，1842—1936）和卢瑟福（Rutherford E.，1871—1937）在研究钍的放射性时发现钍射气，即氡—220。1900年，德国人道恩（Dorn F.E.）在研究镭的放射性时发现镭射气，即氡—219。直到1908年，莱姆赛确定镭射气是一种新元素，和已发现的其它稀有气体一样，是一种化学惰性的稀有气体元素。其他两种气体，是它的同位素。在1923年国际化学会议上命名这种新元素为 Radon，中文音译成氡。
至此，氦、氖、氩、氪、氙、氡六种稀有气体作为一定族全被发现了。它们占元素周期表零族的位置。这个位置相当物殊，在它前面的是电负性最强的非金属元素，在它后面是电负性最小的最强金属元素。而其本身则是电离最大的一族元素。由于这六种气体元素的化学惰性，因此很久以来它们被称为“惰性气体元素”，直到 Xe 被 PtF6 氧化后，“惰性气体”也随之改名为“稀有气体”。
稀有气体，又称作惰性气体或贵气体，是指元素周期表上的第18族元素(IUPAC新规定，即原来的0族)，它们在常温下全部是以单原子为分子的气体。
包括氦、氖、氩、氪、氙、氡6个元素，属周期系零族元素。曾称惰性气体。在稀有气体发现的初期，认为这6种元素在地壳中的含量很少，故称为稀有气体。根据现有资料，氩的含量并不稀少，而且在太阳中，氦是蕴藏量仅次于氢的元素。因此，稀有气体只能作为历史名称而被沿用下来。稀有气体是19世纪末、20世纪初陆续由英国W.拉姆齐等从空气中发现的。
空气中约含1％（体积百分）稀有气体，其中绝大部分是氩。稀有气体都是无色、无臭、无味的，微溶于水，溶解度随分子量的增加而增大。稀有气体的分子都是由单原子组成的，它们的熔点和沸点都很低，随着原子量的增加，熔点和沸点增大。它们在低温时都可以液化。稀有气体原子的最外层电子结构为ns2np6（氦为1s2），是最稳定的结构，因此，在通常条件下不与其他元素作用，长期以来被认为是化学性质极不活泼，不能形成化合物的惰性元素^[1]。直到1962年，英国化学家N.巴利特才利用强氧化剂PtF6与氙作用，制得了第一种惰性气体的化合物XePtF6，以后又陆续合成了其他惰性气体化合物，并将它的名称改为稀有气体。空气是制取稀有气体的主要原料，通过液态空气分级蒸馏，可得稀有气体混合物，再用活性炭低温选择吸附法，就可以将稀有气体分离开来。
将城市的夜晚打扮得流光溢彩的是霓虹灯，这是一种气体放电灯。在制作霓虹灯时，首先将封装有电极的细长玻璃管内的气体抽出，然后充入情性气体（氦气、氖气、氮气）或水银蒸气。这样，当霓虹灯的电极被加上高电压后，电极中的电子在电场的作用下逸出并撞击气体原子，大量的气体原子被激发和电离，从而“充满”能量。这些能量以光辐射射的形式被释放，霓虹灯就会发出光了。
霓红灯的颜色是由充入的气体种类决定的：
霓虹灯放光颜色
所充气体 光的颜色
He 白（带蓝绿色）
O2 黄
Ne 红 紫
空气 桃红
Ar 红
H2O 蔷薇色
Hg 绿
H2 蔷薇色
K 黄 红 Kr 黄 绿
Na 金黄
Co 白
Na 黄 红
Co2 灰 白