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芬蘭科學(xué)家合成惰性氣體元素氬化合物

芬蘭赫爾辛基大學(xué)的科學(xué)家在24日出版的英國《自然》雜志上報告說，他們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，就只有原子量較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，HArF模型合成惰性氣體穩(wěn)定化合物有助于科學(xué)家進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，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的其他原子，這些外層電子就會失去，從而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。1962年，加拿大化學(xué)家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，元素的"惰性"也越強，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。

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具有歷史意義的第一個含有化學(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)界公布了自己的實驗報告，一下震動了整個化學(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?；瘜W(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的"惰性"的帽子，拆除了人為的樊籬，很快形成了一個合成和研究新的稀有氣體化合物的熱潮，開辟了一個稀有氣體化學(xué)的新天地。

認(rèn)識上的障礙一旦拆除，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，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。在此后不長的時間內(nèi)，人們相繼又合成了一系列不同價態(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)以百計的稀有氣體化合物，但卻限于原子序數(shù)較大的氪、氙、氡，至于原子序數(shù)較小的氦、氖、氬，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，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H-跟兩個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，至今仍是個不解之謎。

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