稀有气体化学
稀有气体曾被认为完全惰性，但它们——尤其是氙——形成了真正的氟化物、氧化物和相关化合物化学，推翻了全八隅体结构排斥反应的假设。
用 PaperMind 寻找选题即将推出Find papers & topics
Tools & resources
Learn & explore
视频即将推出
Definition
稀有气体化学是研究第18族元素所形成化合物的学科，主要包括氙的二元化合物和氧氟化物，以及使这些闭壳层原子能与高电负性伙伴结合的键合。
Scope
本主题涵盖第18族元素的化学：稀有气体的发现和惰性，较重成员发生反应的条件，氙氟化物、氧化物和氧氟化物的结构和键合，VSEPR在这些分子中的应用，以及氪和氡的有限化学。它主要讨论稀有气体化合物的键合和反应性，而非用于发现这些元素的谱学。
Core questions
- 为什么稀有气体长期以来被认为是化学惰性的？
- 什么条件允许氙和氪形成化合物？
- 氙氟化物和氧化物的结构和键合是怎样的？
- 为什么反应性从氦到氡逐渐增强？
Key concepts
- 惰性和电离能
- 氙氟化物
- 氙氧化物和氧氟化物
- 稀有气体化合物的VSEPR几何结构
- 三中心四电子键合
- 氪和氡的化学
Key theories
- 较重稀有气体的反应性
- 较重的稀有气体具有相对较低的电离能和较大、易极化的电子云，因此足够强的氧化剂（如氟和六氟化铂）可以氧化氙以形成稳定的化合物。
- 氙氟化物的结构和键合
- XeF2、XeF4和XeF6等化合物采用VSEPR根据氙上的孤对电子预测的几何结构，其键合可以通过三中心四电子模型或分子轨道模型描述，而无需引入d轨道参与。
- 氧化物和氧氟化物
- 氟化物的水解和进一步反应生成氙氧化物和氧氟化物，如XeO3和XeOF4，这些强氧化剂的存在进一步证明了稀有气体化学的真实性和多样性。
Clinical relevance
除了其基本兴趣外，稀有气体还用作惰性气氛、照明和激光介质、低温剂和麻醉剂，而稀有气体氟化物则用作强效氟化剂和氧化剂。
History
稀有气体由拉姆齐及其同事在19世纪末发现，长期以来被认为是完全不活泼的。巴特利特于1962年制备出氙-铂氟化物化合物，打破了这一信念，并开启了稀有气体，特别是氙氟化物和氧化物的系统化学研究。
Key figures
- William Ramsay
- Neil Bartlett
- Linus Pauling
Related topics
Seminal works
- bartlett1962
- greenwood1997
- weller2018
Frequently asked questions
- 如果稀有气体具有完整的八隅体，它们怎么还能发生反应？
- 完整的八隅体使反应变得困难但并非不可能；较重的稀有气体其外层电子结合相对松散，因此极强的氧化剂（如氟和六氟化铂）可以移除或共享这些电子并形成真正的化学键。
- 为什么氙比氦或氖的反应性强得多？
- 第18族元素的电离能随原子序数增加而降低，因为价电子离原子核更远，因此氙的电子比氦或氖的电子更容易参与反应，这就是为什么稳定的化学反应主要存在于氙，以及在较小程度上存在于氪和氡的原因。