logo 首頁 > 文匯報 > 教育 > 正文

科學講堂:元素周期「貴族」:第十八族

2016-09-28

不活潑幫得手 不自燃不助燃用途廣

元素周期表的第十八族,即舊制的第零族,被稱為「貴族氣體」。貴族氣體一詞來自德文Edelgas,意謂跟貴族一樣活潑性很低。自然界中存有6種貴族氣體(noble gases),它們是氦 helium(He)、氖neon(Ne)、氬argon(Ar)、氪krypton(Kr)、氙xenon(Xe)以及具放射性的氡radon(Rn)。

貴族氣體無色無臭,非常不活潑,縱使如此,仍然可以與很活潑的氟或氧產生化合物,只是數量不多。

1868年,兩位科學家觀察太陽的色球層時,找到新的元素,並以helium(氦)命名。Helium來自希臘語 helios,意指太陽。

及後,科學家透過貴族氣體中的每一個元素獨特的發射光譜(emission spectrum),發現餘下的貴族氣體,並以希臘文命名:neon(氖)是「新」的意思, argon(氬)意謂「不活潑」,krypton(氪)指「隱藏」,而xenon(氙)解「陌生的」。

科學家把它們加在元素周期表,稱為第零族。

適用於零化學反應環境

貴族氣體應用廣泛,因為它們既不燃燒,也不助燃,所以十分適用於不希望發生額外化學反應的環境,如燈泡、焊接及太空探索,而氦氣更可為核反應堆中的核燃料棒充氣。

貴族氣體還可應用於激光技術,以幫助製作電腦中的電子零件,以及需要準確度很高的眼科、心臟及皮膚科手術。

氦:代替氮氣助深海潛水 以防「氮醉」

空氣中有78%的氮氣及21%的氧氣,但深海潛水員會以氦氣取代氮氣,以防氧氣中毒或引致一種名為氮醉的麻醉作用。

1937年,充以氫氣的飛船LZ 129 Hindenburg號於空中起火,引致37人死亡。此後,小型飛船及氣球均以輕而且不易燃的氦氣取代易燃的氫氣。

氖:地球不常見 多用於霓虹燈高級音響

因為質量太輕,氖氣在地球上並不常見,然而它卻是宇宙中第五多的化學元素,僅次於氫氣、氦氣、氧氣及碳。氖氣在星星中製造,以氫氣及氧氣融合而成,常用於霓虹燈、高級音響中的真空膽等。

氬:不傳導可保溫 保存食用品

與氖氣相反,氬氣在地球上為第三常見之氣體,僅次於氮氣及氧氣,故此為貴族氣體中最便宜的。氬氣可取代包裝食物中之氧氣,以防食品變壞,酒類、高純度的化學物品及藥物亦是保存於氬氣之中。

氬氣為不良傳導體,故適用於保溫,可用於替潛水衣充氣,亦放於鎢絲燈中以預防其氧化。

氪:令燈亮白 閃光燈常用

注入氪的燈能提供明亮的白色,故它常用於高速攝影的閃光燈。

氙:溶油溶水助照肺

氙可溶於油脂,故用於麻醉藥中,使病者更快康復。因為氙氣同時溶於水及疏水性溶劑中,而且可以清晰顯示肺氣泡及各種軟活組織,所以氙亦用於肺部的磁力共振造影。

氡:肺癌元兇 地震前土壤釋出

氡為放射性元素,根據美國國家環保局資料,氡氣為繼吸煙後的最常見肺癌成因。對非吸煙者而言,氡更是頭號肺癌成因。氡氣出現於岩石當中,經土壤的罅隙及裂縫走到空氣中。因為它無色無臭,故此只能對空氣或食水進行測試,美國國家環保局更建議每間屋子都要做測試。

因為氡氣自土壤的罅隙走到空氣,如果空氣中的氡氣大量改變,代表地面有新裂縫,亦可能是大型地震的先兆。

小 結

可有想過,香港繁華的街道,晚上璀璨的燈火,就是來自這些不同顏色光譜的貴族氣體呢? ■吳俊熙博士

作者簡介:畢業於加州大學洛杉磯分校(UCLA),曾任教於加州的州立大學及香港大學,現於洛杉磯Pierce College化學系任助理教授。讀者可通過www.facebook.com/drbennyng聯繫吳博士。

逢星期三見報

讀文匯報PDF版面

新聞排行
新聞圖片