稀有气体有哪些(化学中稀有气体有哪些)

稀有气体有哪些

稀有气体共有七种，氦（He）、氖（Ne）、氩（Ar）、氪（Kr）、氙（Xe）、氡（Rn，放射性）、气奥（Og，放射性）。其中Og是以人工合成的稀有气体，原子核非常不稳定，半衰期很短，只有5毫秒。稀有气体是指元素周期表上所有0族元素对应的气体，也称为惰性气体。在常温常压下，它们都是无色无味的单原子气体，很难进行化学反应。

应用超广泛的稀有气体，你知道是什么吗？

有这样一类气体，它们在大气中的含量很少，而且极不活泼，很难和其他物质发生反应生成化合物，它们被称为惰性气体，也被称为稀有气体。下面我们要介绍的就是稀有气体中最不稀有的氩（Ar)。

氩无色、无味，本身不能燃烧，也不能助燃，在大气中的含量仅次于氮和氧，比二氧化碳的含量还要高。

氩的应用非常广泛，我们的日常生活中就有它的身影。因其具有化学性质不活泼、导热性差等特点，最广泛的一个用途是被作为照明技术中的填充气体。在灯泡里充入氩，可以延长灯丝的使用寿命。此外，在通电状态下，氩能发出蓝紫光，因此人们常常把氩和其他几种能发出颜色的气体一起充入灯泡，用来制作霓虹灯。除了灯具，有的窗户玻璃里也充满了氩。一些大厦的窗户装有中空玻璃，玻璃之间插入了一层隔热性能很好的气体隔层，里面填充的就是氩气，能够隔绝一些外界的热量，从而大大降低窗户的导热效率。这种方法如今已被广泛应用于高档中空玻璃的中空层材料制造。

在工业生产中，氩常作为保护气体，用于焊接或切割金属：首先，在焊接过程中，由于氩气的热容量和热导率都很小，所以电弧热量在氩气中的损耗很少。在氩气环境中，电弧冷却得很慢，因此电弧燃烧的稳定性较好，可以保持在很高的水平，能够高效地完成焊接。其次，由于氩气的电离电位相对较低，因此，焊接所需的电弧电压也相对较低。这样，我们就可以用比较少的能量，焊接等量的零部件，从而节省能量。再次，氩气的密度比较大，约是空气的1.4倍。氩气从喷嘴喷出后，可以形成稳定的气流层。再加上氩气比空气的密度大，不容易被空气冲散，因此可以稳定地覆盖在金属表面，起到良好的保护作用。

氩在医学中也有应用，例如氩气刀。氩气刀全称是氩等离子体凝固，这种治疗方法是利用氩在高频电流的作用下发生电离，电离后产生的氩等离子体具有导电性，可以把电流从高频输出电极导向组织。这种方法既能避免电极和组织直接接触，又能保证电流可以灵活地进入组织的每一个角落。高频电流接触组织后，将通过热效应使组织失活和凝固。在治疗肿瘤时，根据具体情况，医生会选择氩气刀作为治疗手段。

作为一种稀有气体，氩的用途并不稀有。虽然看不见，摸不着，氩的种种特性却为我们带来了诸多便利。

本文由北京市海淀区教师进修学校附属实验学校中学一级教师牟丹进行科学性把关。

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为什么宇宙中氦的含量仅次于氢，还说氦是稀有气体？

为什么宇宙中氦的含量仅次于氢，还说氦是稀有气体？

答：

氦元素在全宇宙的质量中大约占了24%，但是在地球大气中的浓度为5.2 ppm（1ppm=0.0001％）[1]，因此称它为稀有气体。稀有气体也被称为惰性气体，化学反应上的惰性也是造成氦气在地球上含量低的一个原因。接下来我们分析一下为什么氦气在地球上含量比较低。

一个物体要逃离地球，必须克服地球的引力。

v₂即为第二宇宙速度，物体要逃离地球，需要达到这个速度。那么大气中的氦原子的速度是多少呢？根据麦克斯韦速率分布函数

图源自参考资料2

进一步得到最概然速率

代入氦气的原子质量可以得到氦气在室温的最概然速率在1500m/s左右。尽管这个速度仍然小于第二宇宙速度，但是我们从分布曲线可以看到有一部分氦原子的速度是可以超过第二宇宙速度的，这部分氦原子可以逃离地球，特别是位于大气最外层的氦原子更容易逃离地球。另外，我们由最概然速率分布表达式看到，分子质量越大，越不容易逃离，因此水分子相较于氦原子更难逃离。

最后还有一个问题，氢分子质量比氦原子更小，为什么地球上氢元素含量却很丰富呢？这是因为氢元素可以和其他元素结合形成化合物，比如水，然而氦气是惰性气体，难以形成化合物，往往以单质形式存在，因此氦元素很少，氢元素很多。

参考资料：

氦——维基百科

麦克斯韦-玻尔兹曼分布——维基百科

地球上的水会不会蒸发到太空？

by 有衡