“貴族氣體”并不是貴族散發出來的氣味，更不是王公貴族放的屁，它其實指的是一類稀有氣體，英文名叫“Noble gas”。可能是由于提取它們很費錢，有很昂貴和高貴的意思。

一開始科學家們認為它在地表自然界中的含量稀少，因此被稱為“稀有氣體”（rare gases）。後來化學家們發現氦在宇宙中廣泛存在，它的含量僅次于氫；氖也是宇宙中豐度排第五位的化學元素，它的原子總質量竟然比鐵還高，所以“稀有氣體”并不稀有。

于是大家又為它換了個名字叫“惰性氣體”，這是因為這類氣體很難與其它物質發生化學反應，顯出很慵懶的樣子。

惰性氣體在元素周期表中的位置

惰性氣體通常指氦（He）、氖（Ne）、氩（Ar）、氪（Kr）、氙（Xe）和放射性氣體氡（Rn）六種元素氣體，2002年科學家們人工合成了Oganesson（Og），它被放置在元素周期表第18族的最下方，鑒于壽命最長的²⁹⁵Og半衰期僅有181毫秒，所以人們對它的研究還不多。

合成第118号元素Og的俄羅斯核物理學家Yuri Oganessian

“稀有氣體”并不稀有，氦占了宇宙中重子質量的23%；氖排在氫、氦、氧和碳之後，它是宇宙中質量第五豐富的化學元素。隻不過，這些氣體在地表以及大氣層中自然含量極少，并且提取它們很困難。氩是地球大氣中第三豐富的天然氣體，為0.934％（9340ppmv），它的含量是水蒸氣的兩倍多，是二氧化碳（400ppmv）的23倍，是氖（18ppmv）的500倍；同時氩是地殼中最豐富的惰性氣體，占了地殼的0.00015％，從絕對數量上來看并不少。

由元素在太陽系中的豐度圖可以看出“稀有氣體”不稀有

為什麼“貴族氣體”被稱為惰性氣體呢？這主要是由稀有氣體所處的18族原子的組态決定的。這一族元素的所有原子最外層的電子殼都被占滿了，除氦（它隻有2個電子）外，第18族中所有原子的最外層都有8個電子，使其具有全價電子殼。

價電子是原子的最外層電子，具有全價電子殼的原子非常穩定，它既不會從外界搶來電子補充空缺，也不容易失去電子，由于幾乎沒有獲得或失去電子的傾向，因此不傾向于形成化學鍵。

“電子殼”并不是由電子構成的硬殼，它實際上是某些電子在原子外圍所形成的區域，準确地說應該稱為“電子層”或電子的“主能級”。為方便起見，人們常常将其畫成一個電子軌道，“殼”是其形象化的稱呼，因為擁有相同能級的電子會随機出現在這層區域的任何位置。

與其它惰性元素一樣，氖的價殼很完整

原子最外層的電子殼層被稱為“價殼”，它決定了原子的化學性質。因為每一個殼層能夠擁有的電子數量是有限的，如果價殼層沒有占滿，原子就容易從外面得到電子，原子變成負價；如果價殼層電子隻有兩三個，它們就容易失去，使原子變成正價；而如果最外層有8個電子，這8個電子又剛好将s層（2個空位）和p層（6個空位）填滿，原子不容易得失電子，它就最穩定。

稀有氣體的“惰性”正是由此而來。除氦（它隻有2個電子，填滿了1s層，所以很穩定）外，其它所有稀有元素原子最外層電子殼都有8個電子，這8個電子剛好将價殼的s層與p層填滿，因此在一般情況下稀有氣體很難與其它元素發生化學反應，它們對外顯示出惰性。

序數 名稱 殼層及電子數

2 氦（He） 2

10 氖（Ne） 2,8

18 氩（Ar） 2,8,8

36 氪（Kr） 2,8,18,8

54 氙（Xe） 2,8,18,18,8

86 氡（Rn） 2,8,18,32,18,8

118 Og 2,8,18,32,32,18,8

其實不然。到目前為止，科學家們隻發現氖沒有化合物，其它所有的“惰性氣體”存在幾百種化合物，并且理論上還能産生更多的化合物。“惰性氣體”名不符實，我們需要給它加上引号。

惰性氣體放電的顔色與光譜，最早被用來制作霓虹燈

為什麼全出現這種情況？

惰性氣體無色、無嗅、無味，在标準條件下不易燃，也不容易與其它物質發生化學反應，因此一開始被稱為惰性氣體是有道理的。所有惰性氣體都有完整的s和p軌道外電子殼（氦除外，它沒有p級），因此不易形成化合物。

高電離能和幾乎零電子親和力解釋了惰性氣體的非反應性。從化學的角度來看，惰性氣體大緻可分為兩組：一組是相對反應性的氪（電離能14.0eV）、氙（12.1eV）和氡（10.7eV），另一組是非反應性的氩（15.8eV）、氖（21.6eV）和氦（24.6eV）。惰性氣體反應性遵循Ne <He <Ar <Kr <Xe <Rn的順序，這是因為氖有第二層的sp軌道，與氦相比，氖原子更穩定。

惰性氣體電離電位與原子序數的關系圖

随着電子層數的增加，原子核對它最外層的價電子層的靜電引力逐漸降低，最外層的電子受到内部電子的屏蔽效應，使得它們更容易被電離。這導緻其電離能低到足以與最多電負性元素氟和氧形成穩定化合物，并且在某些情況下甚至能與氮和碳形成化合物，這就是為什麼稀有氣體越到後面越活潑的原因。

氡（Rn）實際上并不具有化學惰性，由于氡是一種放射性氣體，其半衰期短（²²²Rn半衰期為3.8天）且放射性能高，因此對氡的氟化物（RnF₂）和氡的氧化物（RnO₃）及其反應産物的研究非常少。

氙（Xe）已經被發現可以産生多種類型的化合物如：氟化物（XeF₆）、氟氧化物（XeOF₂，XeOF₄，XeO₂F₂，XeO₃F₂，XeO₂F₄）和氧化物（XeO₂，XeO₃和XeO₄），還可以與負電性基團如CF₃、C(SO₂CF₃)₃、N(SO₂F)₂、N(SO₂CF₃)₂、OTeF₅、O(IO₂F₂)等發生化學反應。

XeF₄的分子模型，它是最早被發現的惰性氣體化合物

氪（Kr）可以在極端條件下與氟發生反應形成KrF₂，KrF₂還可以進一步反應産生不穩定化合物Kr(OTeF₅)₂。

氩（Ar）的化合物有HArF，2000年8月，赫爾辛基大學的研究人員通過将紫外線照射到含有少量氟化氫和氟化铯的冷凍氩氣上，生成了這種弱結合化合物。

氖（Ne）目前沒有被發現存在化合物，它是惰性的。

氦（He）已經被證明可以與氫生成穩定的陽離子HeH⁺，隻是有科學家認為它不是中性且不能分離，不算是嚴格意義上的化合物。前兩年據稱被發現的“氦鈉化合物”實際上有可能是由範德華力結合在一起的範德瓦爾斯分子，其中氦與鈉之間的鍵合并不是嚴格意義上的化學鍵，同樣的範德瓦爾斯雙原子分子還有He₂和LiHe。

據稱是新化合物Na₂He的分子模型

一直以來，惰性氣體被冠予了許多名字，每一種名字都有其道理，又不完全合适。它在地表十分稀少，但在宇宙中廣泛存在，所以它不完全是“稀有氣體”；我們發現除了氖和氦外，其它大部分惰性氣體元素都可以生成化合物，并且随着原子序數的增大，其化合物的種類也變得更加豐富，所以一概稱其為“惰性氣體”并不科學。

在一個世紀以前，人們提取惰性氣體的成本很高，加之這些元素在地表十分稀少，所以當時被稱作“貴族氣體”或“貴氣體”是可以理解的。随着科學的進步與技術的發展，我們已經可以大規模地從地下天然氣中提取氦氣、從空氣中分離出氩氣和氖氣，并将其應用到工業生産和生活中。盡管随着LED發光技術的快速發展，人們不再需要惰性氣體來制作霓虹燈管，但大部分惰性氣體在常溫常壓下的穩定化學性質，使之在很多場合被用作保護性氣體。

飛機和油輪會在油箱中填充惰性氣體以隔絕空氣，防止火災發生

所以，盡管“貴族氣體”的名字有點尴尬，我們卻大可不必在意這些，了解其科學原理、掌握其化學特性、發揮其作用，才是最要緊的事情。

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