氬氣相關(guān)知識(shí)（Ar）

氬氣
　　氬氣是一種無色、無味的惰性氣體，分子量 39.938 ，分子式為 Ar ，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，其密度為 1.784kg/m3。 其沸點(diǎn)為-185.7℃
　　氬是目前工業(yè)上應(yīng)用很廣的稀有氣體。它的性質(zhì)十分不活潑，既不能燃燒，也不助燃。在飛機(jī)制造、造船、原子能工業(yè)和機(jī)械工業(yè)部門，對特殊金屬，例如鋁、鎂、銅及其合金和不銹鋼在焊接時(shí)，往往用氬作為焊接保護(hù)氣，防止焊接件被空氣氧化或氮化。
　　在金屬冶煉方面，氧、氬吹煉是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼的重要措施，每煉1t鋼的氬氣消耗量為1～3m3。此外，對鈦、鋯、鍺等特殊金屬的冶煉，以及電子工業(yè)中也需要用氬作保護(hù)氣。
　　在空氣中含有的0.932%的氬，沸點(diǎn)在氧、氮之間，在空分裝置上塔的中部含量最高，叫氬餾分。在分離氧、氮的同時(shí)，將氬餾分抽出，進(jìn)一步分離提純，也可得到氬副產(chǎn)品。對全低壓空分裝置，一般可將加工空氣中30%～35%的氬作為產(chǎn)品獲得(最新流程已可將氬的提取率提高到80%以上)；對中壓空分裝置，由于膨脹空氣進(jìn)下塔，不影響上塔的精餾過程，氬的提取率可達(dá)60%左右。但是，小型空分裝置總的加工空氣量少，所能生產(chǎn)的氬氣量有限，是否需要配置提氬裝置，要視具體情況確定。
　　氬氣為惰性氣體,對人體無直接危害。但是，如果工業(yè)使用后，產(chǎn)生的廢氣則對人體危害很大，會(huì)造成矽肺、眼部損壞等情況。
　　雖然是惰性氣體，同時(shí)也是窒息性氣體，大量吸入會(huì)產(chǎn)生窒息。生產(chǎn)場所要通風(fēng)，并且，從事與氬氣有關(guān)的技術(shù)人員，每年定期進(jìn)行職業(yè)病體檢，確保身體健康。
　　氬本身無毒，但在高濃度時(shí)有窒息作用。當(dāng)空氣中氬氣濃度高于33%時(shí)就有窒息的危險(xiǎn)。當(dāng)氬氣濃度超過50%時(shí)，出現(xiàn)嚴(yán)重癥狀，濃度達(dá)到75%以上時(shí)，能在數(shù)分鐘內(nèi)死亡。液氬可以傷皮膚，眼部接觸可引起炎癥
　　芬蘭科學(xué)家合成惰性氣體元素氬化合物
　　新華社倫敦８月２５日電（記者王艷紅）芬蘭赫爾辛基大學(xué)的科學(xué)家在２４日出版的英國《自然》雜志上報(bào)告說，他們首次合成了惰性氣體元素氬的穩(wěn)定化合物——氟氬化氫，分子式為ＨＡｒＦ。
　　這樣，６種惰性氣體元素氦、氖、氬、氪、氙和氡中，就只有原子量最小的氦和氖尚未被合成穩(wěn)定化合物了。惰性氣體可廣泛應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)療、光學(xué)應(yīng)用等領(lǐng)域，合成惰性氣體穩(wěn)定化合物有助于科學(xué)家進(jìn)一步研究惰性氣體的化學(xué)性質(zhì)及其應(yīng)用技術(shù)。
　　在惰性氣體元素的原子中，電子在各個(gè)電子層中的排列，剛好達(dá)到穩(wěn)定數(shù)目。因此原子不容易失去或得到電子，也就很難與其它物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此這些元素被稱為“惰性氣體元素”。
　　在原子量較大、電子數(shù)較多的惰性氣體原子中，最外層的電子離原子核較遠(yuǎn)，所受的束縛相對較弱。如果遇到吸引電子強(qiáng)的其他原子，這些最外層電子就會(huì)失去，從而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。１９６２年，加拿大化學(xué)家首次合成了氙和氟的化合物。此后，氡和氪各自的化合物也出現(xiàn)了。
　　原子越小，電子所受約束越強(qiáng)，元素的“惰性”也越強(qiáng)，因此合成氦、氖和氬的化合物更加困難。赫爾辛基大學(xué)的科學(xué)家使用一種新技術(shù)，使氬與氟化氫在特定條件下發(fā)生反應(yīng)，形成了氟氬化氫。它在低溫下是一種固態(tài)穩(wěn)定物質(zhì)，遇熱又會(huì)分解成氬和氟化氫�？茖W(xué)家認(rèn)為，使用這種新技術(shù)，也可望分別制取出氦和氖的穩(wěn)定化合物。
　　自19世紀(jì)末以來，稀有氣體元素不能生成熱力學(xué)穩(wěn)定化合物的結(jié)論給科學(xué)家人為地劃定了一個(gè)禁區(qū)，致使絕大多數(shù)化學(xué)家不愿再涉獵這一被認(rèn)為是荒涼貧瘠的不毛之地，關(guān)于稀有氣體化學(xué)性質(zhì)的研究被忽略了。盡管如此，仍有少數(shù)化學(xué)家試圖合成稀有氣體化合物。1932年，前蘇聯(lián)的阿因托波夫（A．R．Antropoff）曾報(bào)道，他在液體空氣冷卻器內(nèi)，用放電法使氪與氯、溴反應(yīng)，制得了較氯易揮發(fā)的暗紅色物質(zhì)，并認(rèn)為是氪的鹵化物。但當(dāng)有人采用他的方法重復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí)卻未獲成功。阿因托波夫就此否定了自己的報(bào)道，認(rèn)為所謂氪的鹵化物實(shí)際上是氧化氮和鹵化氫，并非氪的鹵化物。1933年，美國著名化學(xué)家鮑林（L．Pauling）通過對離子半徑的計(jì)算，曾預(yù)言可以制得六氟化氙（XeF6）、六氟化氪（KrF6）、氙酸及其鹽。揚(yáng)斯特（D．M．Younst）受阿因托波夫的第一個(gè)報(bào)道和鮑林預(yù)言的啟發(fā)，用紫外線照射和放電法試圖合成氟化氙和氯化氙，均未成功。他在放電法合成氟化氙的實(shí)驗(yàn)中將氟和氙按一定比例混合后，在銅電極間施以30000伏的電壓，進(jìn)行火花放電，但未能檢驗(yàn)出氟化氙的生成。揚(yáng)斯特由于對傳統(tǒng)觀念心有余悸，沒有堅(jiān)持繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使一個(gè)極有希望的方法半途而廢。一系列的失敗，致使在以后的30多年中很少有人再涉足這一領(lǐng)域。令人遺憾的是，到了1961年，鮑林也否定了自己原來的預(yù)言，認(rèn)為“氙在化學(xué)上是完全不反應(yīng)的，它無論如何都不能生成通常含有共價(jià)鍵或離子鍵化合物的能力”。
　　歷史的發(fā)展頗具戲劇性，就在鮑林否定其預(yù)言的第二年，第一個(gè)稀有氣體化合物——六氟合鉑酸氙（XePtF6）竟奇跡般地出現(xiàn)了，并以它獨(dú)特的經(jīng)歷和風(fēng)姿震驚了整個(gè)化學(xué)界，標(biāo)志著稀有氣體化學(xué)的建立，開創(chuàng)了稀有氣體化學(xué)研究的嶄新領(lǐng)域。
　　在加拿大工作的英國年輕化學(xué)家巴特列特（N．Bartlett）一直從事無機(jī)氟化學(xué)的研究。自1960年以來，文獻(xiàn)上報(bào)道了數(shù)種新的鉑族金屬氟化物，它們都是強(qiáng)氧化劑，其中高價(jià)鉑的氟化物六氟化鉑（PtF6）的氧化性甚至比氟還要強(qiáng)。巴特列特首先用PtF6與等摩爾氧氣在室溫條件下混合反應(yīng)，得到了一種深紅色固體，經(jīng)X射線衍射分析和其他實(shí)驗(yàn)確認(rèn)此化合物的化學(xué)式為O2PtF6，其反應(yīng)方程式為：
　　O2＋PtF6→O2PtF6
　　這是人類第一次制得O+2的鹽，證明PtF6是能夠氧化氧分子的強(qiáng)氧化劑。巴特列特頭腦機(jī)敏，善于聯(lián)想類比和推理。他考慮到O2的第一電離能是1175.7千焦／摩爾，氙的第一電離能是1175.5千焦／摩爾，比氧分子的第一電離能還略低，既然O2可以被PtF6氧化，那么氙也應(yīng)能被PtF6氧化。他同時(shí)還計(jì)算了晶格能，若生成XePtF6，其晶格能只比O2PtF6小41.84千焦／摩爾。這說明XePtF6一旦生成，也應(yīng)能穩(wěn)定存在。于是巴特列特根據(jù)以上推論，仿照合成O2PtF6的方法，將PtF6的蒸氣與等摩爾的氙混合，在室溫下竟然輕而易舉地得到了一種橙黃色固體XePtF6：
　　Xe＋PtF6→XePtF6
　　該化合物在室溫下穩(wěn)定，其蒸氣壓很低。它不溶于非極性溶劑四氯化碳，這說明它可能是離子型化合物。它在真空中加熱可以升華，遇水則迅速水解，并逸出氣體：
　　2XePtF6＋6H2O→2Xe↑+O2↑+2PtO2＋12HF
　　這樣，具有歷史意義的第一個(gè)含有化學(xué)鍵的“惰性”氣體化合物誕生了，從而很好地證明了巴特列特的正確設(shè)想。1962年6月，巴特列特在英國Proccedings of the Chemical Society雜志上發(fā)表了一篇重要短文，正式向化學(xué)界公布了自己的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，一下震動(dòng)了整個(gè)化學(xué)界。持續(xù)70年之久的關(guān)于稀有氣體在化學(xué)上完全惰性的傳統(tǒng)說法，首先從實(shí)踐上被推翻了。化學(xué)家們開始改變了原來的觀念，摘掉了冠以稀有氣體頭上名不副實(shí)的“惰性”的帽子，拆除了人為的樊籬，很快形成了一個(gè)合成和研究新的稀有氣體化合物的熱潮，開辟了一個(gè)稀有氣體化學(xué)的新天地。
　　認(rèn)識(shí)上的障礙一旦拆除，更多的稀有氣體化合物很快被陸續(xù)合成出來。就在同年8月，柯拉森（H．H．Classen）在加熱加壓的情況下，以1∶5體積比混合氙與氟時(shí)，直接得到了XeF4，年底又制得了XeF2和XeF6。氙的氟化物的直接合成成功，更加激發(fā)了化學(xué)家合成稀有氣體化合物的熱情。在此后不長的時(shí)間內(nèi)，人們相繼又合成了一系列不同價(jià)態(tài)的氙氟化合物、氙氟氧化物、氙氧酸鹽等，并對其物理化學(xué)性質(zhì)、分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵本質(zhì)進(jìn)行了廣泛的研究和探討，從而大大豐富和拓寬了稀有氣體化學(xué)的研究領(lǐng)域。到1963年初，關(guān)于氪和氡的一些化合物也陸續(xù)被合成出來了。至今，人們已經(jīng)合成出了數(shù)以百計(jì)的稀有氣體化合物，但卻僅限于原子序數(shù)較大的氪、氙、氡，至于原子序數(shù)較小的氦、氖、氬，目前仍未制得它們的化合物，但有人已從理論上預(yù)測了合成這些化合物的可能性。1963年，皮門陶（Pimentaw）等人根據(jù)HeF2的電子排布與穩(wěn)定的HF-2離子相似這一點(diǎn)，提出了利用核反應(yīng)制備HeF2的3種設(shè)想：（1）制取TF-2，再利用氚〔3H（T）〕的β衰變合成HeF2：TF-2→HeF2＋β；（2）用熱中子輻射LiF，生成HeF2；（3）直接用α粒子轟擊固態(tài)氟而產(chǎn)生HeF2。但毛姆等人則認(rèn)為，HeF2和HF-2的電子排布雖然相似，但HF-2可以看成是一個(gè)H-跟兩個(gè)F原子作用成鍵，H-的電離能僅為22.44千焦／摩爾，而He的電離能卻高達(dá) 801.5千焦／摩爾，因此是否存在HeF2，在理論上是值得懷疑的，氦能否形成化合物，至今仍是個(gè)不解之謎。

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