稀有气体在自然界中含量极少,并且因为其理化性质相近,均不易与其他物质发生反应,故将其称之为稀有气体。稀有气体的发现共经历了一个多世纪。
人类首先发现的稀有气体是氩。
在十九世纪,当英国物理学家瑞利研究大气中各种气体的密度时,发现从空气中除去氧以后,得到“氮气”的密度是1.2572g/L,然而从氮化物中制得氮的密度是1.2507g/L,这其中的误差吸引了英国化学家拉姆塞的兴趣。后来经过拉姆塞和瑞利的研究发现,这最后残余气体的体积约占原空气体积的1%,且比氮气稍重,经过光谱分析后断定这种气体是一种新元素。之后在1894年,瑞利和拉姆塞宣布了这一元素的发现,并将其命名为argon,希腊文原意是“不活泼的、惰性的”,中文译名是氩,元素符号为Ar。
氦是唯一先在地球之外发现的一个元素。
早在1868年,法国天文学家詹森在印度观察日食时,从太阳光谱中得到一条波长587.49nm的橙黄色光谱线。刚开始他认为这是钠的发射线,但经过对比之后发现,这条发射线与钠的发射线似乎有些差异。同时,英国天文学家洛克耶成功地在大白天观察到这条黄线。后来经过二人共同对比,他们认为这是一个地球上不存在,只存在于太阳上的元素,并将其命名为Helium,希腊文原意为“太阳”,中文译名为氦,元素符号为He。
1894年瑞利和拉姆塞发现了氩,1895年拉姆塞发现地球上也有氦的存在,但在当时的元素周期表中,并没有这两个元素的位置,拉姆塞根据周期表的规律性以及两个元素的性质,推测氦和氩可能是另一族的新元素,而且在氦和氩之间,很可能有另外一种新的元素。
最初,拉姆塞和他的助手特拉弗斯认为新元素可能存在于稀有矿物中。于是,他们对地球上所能得到的矿物都做了实验,但都未能成功。后来,在拉姆塞和特拉弗斯想通过减压空气以液化氩气这个实验来发现空气中的氦气时,他们发现最先逸出的那一部分气体的发射线并不是氦气的发射线,而且这个气体发射的光线异常明亮。之后,拉姆塞和特拉弗斯测定这种气体的光谱,确认了这是一个全新的元素。最终在1898年6月从空气中提取出这个气体,并将其命名为Neon,希腊文原意为“新的”,中文译名为氖,元素符号为Ne。
稀有气体氪是在寻找氖的期间发现的。
1898年5月30日,拉姆塞想在液态空气分馏产物中寻找氖,于是蒸发液态空气到最后只剩下很少的一部分,再把其中的氮气和氧气去掉,最后留下来的是一种比空气重的不活泼气体,然后拉姆塞测定了该气体的光谱,发现和以往任何光谱都无法对应,于是确定这是一个新元素,并指出这种元素的原子量应该介于溴和铷之间,这说明氪、氦和氩应是同类,都是稀有气体之一。最后拉姆塞将这种气体命名为Krypton,希腊文原意为“隐藏”,中文译名是氪,元素符号为Kr。
1898年7月,拉姆塞和特拉弗斯用新的空气液化机,制备了大量的液态空气,并将其分馏制得氪和氖,又把氪反复地分次液化、挥发,从其中又分出一种质量比氪更重的新气体,二人检测了一下该气体的光谱,发现又是一个新的元素,他们命名为Xenon,希腊文原意为“陌生的、奇异的”,中文译名氙,元素符号为Xe。
氡是一种具有天然放射性的稀有气体,它是镭、钍和锕这些放射性元素在衰变过程中的产物,因此,只有发现这些元素后才有可能发现氡。
1899年,英国物理学家欧文斯和卢瑟福在研究钍的放射性时发现钍射气,即Rn₂₂₀。1900年,德国物理学家道恩在研究镭的放射性时发现镭射气,即Rn₂₂₂。1903年,德国化学家吉赛尔在锕的化合物中发现锕射气,即Rn₂₁₉。之后在1904年,拉姆塞获得了该气体的光谱,发现这又是一个全新的元素。直到1908年,拉姆塞才收集到足够多的镭射气测定其性质,发现这种气体和之前的五种元素一样,不会与现阶段任何物质发生反应,是一种具有化学惰性的稀有气体元素,而其他的两种射气是它的同位素。又因为该气体具有放射性,可以使某些物质发光,因此他们将此元素命名为nition,意为“发光”,直到1923年在国际化学会议上才正式把它改名为Radon,希腊文原意为“闪光的”,中文译为氡,元素符号为Rn。
作为唯一一个人工合成的稀有气体,2016年6月8日,国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)宣布,将化学元素第118号气奥(Og)提名为新的化学元素。2006年10月16日,美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室和俄罗斯的科学家宣布成功合成该元素,为了纪念超重元素合成先驱者、俄罗斯物理学家尤里·奥加涅相,研究人员将第118号元素命名为Oganesson,元素符号为Og。
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