親氣元素

親氣元素

親氣元素是原子最外層電子層具有8電子,原子容積最大,具有揮發性或傾向形成易揮發化合物,主要集中在大氣圈。包括惰性氣體(氦、氖、氬、氪、氙、氡)及氮、氫等八種元素。

基本介紹

  • 中文名:親氣元素
  • 外文名:atmophile element
  • 特點:易於成氣體狀態在氣圈富集
  • 特性:自最外層電子層具有8電子
  • 學科:地球化學
  • 作用:利於成礦元素的遷移富集
介紹,分布情況,實例,氫,氦,氮,

介紹

親氣元素是易於成氣體狀態在氣圈富集的典型元素。這些元素或自身具化學惰性,原子容積大,具揮發性;常易於形成易溶、易揮發的化合物,由於其較大的流動性,是有利於成礦元素的遷移富集的。如惰性氣體以及等元素。

分布情況

親氣元素專指組成大氣的氣態元素,包括氦、氖、氬、氪、氙、氡和氫、氮、氧。但並非所有組成成員都100%地分布於大氣圈中。即便全是呈單原子分子存在的稀有氣體,也只有氖和氬全部分布在大氣中;氦、氪、氙和氡則除分布在大氣層里,還存在於岩石圈的天然氣和鈾、釷、鐳等放射性元素的衰變產物中,四者除經常有新生的核素問世,氡還具有迅速衰變之勢。
而以雙原子分子存在的氫、氮、氧,更是遍及天上地下,充滿整個生物界。在大氣圈的中下層,氮和氧占了氣體總質量的99%以上;在大氣圈的最高層,氫則以原子的形式高居於最上端;而且氫和氧不僅囊括了整個水圈,還以氧化物、氫氧化物和各種含氧酸鹽等礦物遍及廣大深厚的岩石圈。

實例

元素符號H,原子序數1,原子量1.0079,核外電子排布式為1s1,氫的電離能為1306.47kJ/mol,電負性為2.1。氫在元素周期表中位於第一周期第Ⅰ主族或第Ⅶ主族。氫在自然界中有三種同位素,氕、氘、氚,其中氫-1(1H,氕)相對豐度為99.985%,氫-2(2H,氘也叫重氫)相對豐度為0.016%,這兩種氫是在自然界中穩定的同位素。從核反應中還找到質量數為3的同位素氫-3 (3H,氚,也叫超重氫,它在自然界中含量極微)。氫在自然界中主要以化合物存在,其中以水和碳氫化合物為主,在大氣中含量極微(體積百分比為5×10-5%),在地殼裡的豐度為0.76%。根據光譜分析在太陽和某些星球的大氣中含有大量氫氣。1776年,英國化學家卡文迪許用金屬跟酸作用時發現了氫。氫原子是結構最簡單的原子。氫是元素中最輕的元素。氫氣的分子式為H2,氫氣在通常狀況下為無色、無氣味的氣體,氫氣的密度為0.0899g/L,液氫的密度為0.070g/cm3,熔點-259.14℃,沸點-252.4℃,氫氣是最輕的氣體(密度最小),微溶於水(0℃時,每體積水溶解0.0214體積氫氣)。氫氣有最大的擴散速度,容易通過各種細小的空隙,如鋼板。高擴散速度使氫氣有高導熱性。用氫氣冷卻物體比用空氣冷卻約快6倍。氫分子通過電弧或高溫,都能離解成氫原子,氫原子在金屬表面很快又結合成氫分子,同時放出大量的熱,形成氫原子火焰,溫度可高達3500℃。

元素符號He,原子序數2,原子量4.0026,外圍電子排布1s2,位於第一周期零族。單質由單原子分子組成,是一種稀有氣體,無色、無臭、無味。密度0.17847g/L,是氫以外密度最小的氣體。熔點-272.2℃,沸點-268.9℃。臨界溫度-267.9℃,臨界壓力227.98Pa (2.25大氣壓)。是最難液化的氣體。20℃時每L水中僅能溶13.8mL氣體,是最難溶於水的氣體。原子范氏半徑122pm。第一電離能2372kJ/mol,是化學性質最不活潑的元素。不燃燒,不支持燃燒,基本上不與任何物質發生化學反應。

氮和氧的發現幾乎是同時的, 1772年,英國盧瑟福(E.Rutherford)在空氣中燃燒磷, 從剩餘的氣體發現氮。氮是第2周期ⅤA族元素,符號N。占地殼總質量的0.03%,其中絕大部分以單質形式存在於大氣中,約占大氣總質量的75.5%,以礦物存在的很少見, 主要以銨鹽、硝酸鹽或亞硝酸鹽的形式存在於礦物和土壤內。如智利的硝石礦, 主要成分為NaNO3, 但在所有生物體中都含有氮, 它是蛋白質的基礎, 各種蛋白質的含氮量一般在16~18%之間。此外,植物的葉綠素以及維生素中都含有氮元素, 據統計全世界的莊稼一年要從土壤中攝取氮素4 000多萬噸。氮對生命來說是一種非常重要的元素。氮在工業上也有重要意義, 硝酸及各類含氮試劑在許多部門廣泛使用, 特別是炸藥, 每年要耗去大量的氮。

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