氦是宇宙中第二丰富的元素,但它在地球中只是大气中的微量气体,约占空气中的5.24×10⁻⁴º%。大气中氦的浓度主要由氦通过岩石圈的释气和氦向空间的热扩散损失决定。
氖在空气中含量仅有1.82×10⁻³º %。
氩是大气中最丰富的稀有气体,在地球大气层的含量占0.934%,超过二氧化碳0.03%的含量。
氪的唯一工业来源是空气,在矿石和陨石中只发现了痕量的氪。氪在地球大气中的体积分数为1.14×10⁻³º %,含量极低。
氙在空气中含量占8.7×10⁻⁶ %。
氡是放射性矿物的衰变产物,故其存在于土壤、地表水和大气中。大气中氡的浓度受到气象与地质等因素的影响,变化较小。由于氡的密度较大,空气中氡的相对含量会随海拔高度的增加而迅速减少。氡在地壳中的含量极低。
从固体样品中提取稀有气体的方式主要有3种,分别是压碎法、加热熔融法和激光溶蚀法。
压碎法是获取矿物中稀有气体的主要方式,一般不会将矿物晶格中的气体全释放出来,并且分阶段的压碎可以获取不同厚度的成分信息。而加热熔融法不仅会将包裹体和岩石裂隙中的气体释放出来,还会将晶格中的气体释放,可以通过设定不同温度来获取不同的气体。激光溶蚀法则可以针对性地精准释放所选气体。
有科学家认为压碎法更为高效,但因为较低的提取率导致需要多次压碎;分阶段加热取样又容易受到杂质气体干扰,对样品的纯度要求较高;激光溶蚀法提取量有限,也要求仪器需要有较高的灵敏度。
由于氪、氙用途广泛,且在空气中含量稀少,所以这两种元素主要是工业提取。工业提取氪、氖的方式有三种,分别是从空分设备的副产品中提取、合成氨的排放气中提取以及从核反应的裂变中提取。其中,空分设备的提取方法是通过空分装置获得浓缩液氧,将液态氧送入一个吸收塔内,并蒸发,然后利用洗涤剂把稀有气体氪和氙以及存在的烃类从氧中吸收下来,并利用氦和氖的挥发性,通过冷凝器和吸附分离作用将氦氖分离,再重复用洗涤剂从氧中吸收出氪和氙,最终可得到氪、氙产物。
在空气中,氩是七种稀有气体中含量最高的一个气体,所以在对空气样品中的氩取样后,需要进行纯化过程,再将纯化后的气体稀释后测量纯度即可。
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