惰性最强的元素 我们在地球上所见到的一切东西都是由元素化合而成的 ,而有些元素与其他元素相比 ,显得不大愿意参与化合反响然而 ,在1988年年初 ,一位名叫W·科克〔W. Koch〕的美国化学家证明 ,即使最不合群的元素也可以诱使它参与化合反响最不喜欢结合的元素是一组被称作“惰性气体〞〔“惰性〞一词的英文原意是“高贵〞 ,〔异调注：英文中惰性气体为“inert gas〞或“noble gas〞 ,“inert〞意为“惰性的〞 ,而“noble〞意为“高贵的〞〕这些元素之所以被以此相称 ,是与它们孤傲、排他的特性有关〕的元素惰性气体共有六种 ,按照原子量递增的顺序排列 ,依次是氦、氖、氩、氪、氙、氡在通常情况下 ,它们不与其他元素化合 ,而仅以单个原子的形式存在事实上 ,这些原子对于它们自己同类中的其他原子的存在也漠不关心 ,甚至不愿互相靠近到可以形成液体的程度 ,因而在常温下 , 它们都不会液化它们全是气体 ,存在于大气之中首先被发现的惰性气体是氩 ,1894年就被探测到它也是最常见的惰性气体 ,占大气总量的1%.其他惰性气体几年之后才被发现 ,它们在地球上的含量很少当一个原子向另一个原子转移电子或与另一个原子共享电子时 ,它们便相互化合了。
惰性气体不愿这么做 ,其原因是它们的原子中的电子分布得非常匀称 ,要想改变其位置就需要输入很大的能量 ,这种情况是不大可能发生的较大的惰性气体原子 ,例如氡 ,它的最外层的电子〔参与化合反响者〕与原子核离得较远因此 ,外层电子与原子核之间的吸引力相对来说比拟弱由于这一原因 ,氡是惰性气体中惰性最弱的 ,只要化学家创造出适宜的条件 ,也最容易迫使氡参与化合反响较小的惰性气体原子 ,其最外层电子离原子核比拟近这些电子被抓得比拟牢固 ,使其原子难以与其他原子发生化合反响事实上 ,化学家已经迫使原子比拟大的惰性气体——氪、氙、氡 ,与氟和氧那样的原子进行化合 ,氟与氧特别喜欢接受其他原子的电子原子更小一些的惰性气体——氦、氖、氩——已经小到惰性十足的程度 ,迄今为止任何化学家都无法使它们参与化合反响原子最小的惰性气体是氦在所有各类元素中 ,它是最不喜欢参与化合反响的 ,也是惰性最强的元素甚至氦原子本身之间也极不愿意结合 ,因而直到温度降到4K时 ,才能变成液态液态氦是能够存在的温度最低的液体 ,它对于科学家研究低温是至关重要的氦在大气中只有微量的存在 ,不过当像铀与钍这样的放射性元素衰变时 ,也能生成氦。
这种积聚过程发生在地下 ,因而在一些油井中能产生氦这种资源很有限 ,不过至今尚未耗尽每个氦原子只有两个电子 ,它被氦原子核束缚得如此之紧 ,以至要想抓走其中的一个电子 ,比之任何其他原子而言 ,要付出更多的能量面对这样紧的束缚 ,那么是否能使氦原子放弃一个电子 ,或与其他原子共享一个电子 ,从而产生化合反响呢？为了计算电子的行为 ,化学家采用了一种被称为“量子力学〞的数学体系 ,这是在20世纪20年代创立的化学家科克把它的原理应用到对氦的研究中假设一个铍原子〔有四个电子〕与一个氧原子〔有八个电子〕进行化合反响在化合过程中 ,铍原子交出两个电子给氧原子 ,从而使它们结合在一起用量子力学进行计算的结果说明 ,铍原子中背对着氧原子的那一侧电子出现的几率非常小根据量子力学方程 ,如果一个氦原子参与进来它就会与铍原子上电子出现几率非常小的那一侧共享两个电子 ,从而形成氦-铍-氧的化合物迄今为止 ,还没有其他原子化合反响能够产生俘获氦原子的条件 ,而且即便是氦-铍-氧 ,也只有在足以使空气液化的温度条件下 ,或许能结合在一起现在对于化学家来说 ,必须对在极低温度条件下的物质进行研究 ,看看是否真能够通过实践证实理论 ,迫使氦参与化合反响 ,从而打垮这种惰性最强的元素！第 页。