为什么惰性气体并不惰

五光十色的霓虹灯里充了一种特殊的气体,在通电时,它们就能发出有颜色的光。粉红色的灯里充的是氦气,红色的灯里充的是氖气,紫蓝色的灯里充的是氩气……这形形色色的气体就是惰性气体。


其实,人们每天都在接触惰性气体,因为它们就弥漫在广褒的空气之中,只是没有被我们觉察而已。19世纪末,英国物理学家拉姆赛在研究空气时,发现了它们的存在。原来,它们一共有五兄弟:氦、氖、氩、氪和氙。合起来约占空气的1%。

奇怪的是,这些气体和别的气体如氧气、氮气不一样,喜欢独个儿在空气中游荡,而不容易跟其它物质反应,性质十分“懒惰”,因此长期以来它们一直被称作惰性气体。

但是,随着科学技术的发展,人们逐渐发现惰性气体的性质并不“惰”。在一定条件下,它们能摆脱“惰性”,跟其它元素拉起手来,形成惰性气体的化合物。例如,1962年加拿大化学家巴特列制得了六氟合铂化氙。这是人类首次制得的惰性气体化合物。以后人们又陆续制得了二氟化氙、四氟化氙、三氧化氙等。

惰性气体从“惰”到“不惰”,使我们大开眼界。原来,元素原子之间的结合,是一种通过原子核外电子的相互“争夺”、“抛赠”,从而达到一定稳定结构的过程。惰性气体原子核外电子的排列是一种稳定结构,一般情况下它不“争夺”其它原子的电子,也不“抛出”自己的电子,因而很难跟其它原子结合。从这一点上说,它们的确是一种“惰”性的气体。但是,如果遇到像氧、氟(比氧更活泼的一种元素),由于它们夺取电子的能力很强,靠着这种“抢夺”别人电子的本领,这些元素的原子硬是把惰性气体原子核外的电子“拉”了出来。另外,惰性气体中各个元素保住自己电子的能力也不一样,像个儿比较大的氙,原子核对核外电子的吸引就比较弱,往往管不住自己核外的电子,被氧、氟夺去后,结果就形成了一系列化合物。

由此可见,对惰性气体来说,它们并不是不能发生反应,只是发生反应的条件苛刻一些而已。因此,惰性气体具有“惰性”是相对的,它们的“不惰”才是绝对的。人类对自然的认识就是这样螺旋形地上升的。因此,现在人们已把惰性气体改称为稀有气体了。

然而,需要说明的是,在一般情况下,惰性气体还是很懒惰的。人们利用这一特性,在工业生产中,往往把它们用作保护气。例如,用电弧焊接飞机、轮船、火箭上的铝合金、不锈钢时,就用氩气来隔绝空气,防止在高温下这些金属跟氧、氮的反应。另外,氩气还能被充在白炽灯中,使灯泡更经久耐用。