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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(bào)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(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，外層的電子離原子核較遠(yuǎn)，所受的束縛相對(duì)較弱。如果遇到吸引電子強(qiáng)的其他原子，這些外層電子就會(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。

用途:一種稀有氣體。用作電弧焊接(切割)不銹鋼、鎂、鋁、和其它合金的保護(hù)氣體。還用于鋼鐵、鋁、鈦和鋯的冶煉中。放電時(shí)氬發(fā)出紫色輝光，又用于照明技術(shù)和填充日光燈、光電管、照明管等。3

在釀酒的過程中，啤酒桶里的填充物，它可以把氧氣置換，以避免啤酒桶里的原料被氧化成乙酸。

熱處理工藝也用于代替氮?dú)夂桶睔猓Ч浅^氮?dú)夂桶睔?，不銹鋼熱處理時(shí)采用氬氣保護(hù)折彎效果不易斷裂。

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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的電離能是1175.7千焦/摩爾，氙的電離能是1175.5千焦/摩爾，比氧分子的電離能還略低，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

氬本身沒有毒,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),即氧氣濃度比平時(shí)減少 2/3以下時(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)75%以上時(shí),能在數(shù)分鐘內(nèi)死亡。

窒息癥狀表現(xiàn)為,開始出現(xiàn)呼吸加快,注意力減退,肌肉運(yùn)動(dòng)失調(diào),繼而出現(xiàn)判斷力下降,失去所有感覺,情緒不穩(wěn),全身疲乏,進(jìn)而出現(xiàn)惡心、嘔吐、衰弱、意識(shí)喪失、痊孿、昏睡,以致死亡。液態(tài)氬濺入眼內(nèi)可引起炎癥,觸及皮膚可引起dong傷。氬氣可用玻璃瓶或鋼瓶貯裝。

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