主族元素
0族:
惰性氣體元素
(零族元素
)
這族共有六個元素,
它們外層電子構型為 ns2np6 (氦為1s2),
具有這種穩定的結構的元素一般不與其他元素作用,
氧化態為"0", 它們的分子以單原子狀態存在,
室溫時全是氣體, 故稱惰性氣體,
又由於它們存在於空氣中的含量極微, 有時被稱為稀有氣體。
人類未能製備氦(He)、氖(Ne)和氬(Ar)的化合物,
氪(Kr)、氙(Xe)和氡(Rn)的化合物已經成為較常見的物質;
氡是唯一氣體放射性元素,
它是多個放射性元素衰變的中間產物。
0族元素的保存: 氣體收集方法可參閱氣體元素的收集段落。氡元素較特殊, 請參閱以下描述:
氖及氙受電場激發時的輝光放電
氡(Rn)元素館藏的說明:
這是目前已知唯一沒有穩定同位素的天然放射性氣體元素,
它的最長壽的同位素(氡-222), 其半衰期為3.825日,
按核化學的分類而言, 氡是一種中度毒性的核素,
主要通過呼吸道進入人體, 隨即於體內完成它的蛻變,
放射線及其最終產物的鉛都會損壞肺部, 并會誘發肺癌,
但是 香港一般樓宇的室內都含有氡,
這因含花崗岩物料所致, 花崗岩中不乏有鈾、釷及鐳等成分,
氡是它們放射衰變的必存在的中間產物,
故此氡是嚴重的公害之一。
天然形成氡的各個放射系:
下列各反應式中以 α
化表Alpha粒子(即氦核, 2He4),
β
代表 Beta粒子(即電子流, e-)。
(1)
釷系衰變
90Th232
α→
80Ra228
β→
89Ac228
β→ 90Th228α→88Ra224α→86Rn220(釷射氣)α→84Po216α→82Pb212β→83Bi212
β,α→84Po212
α→81Tl208
b→82Pb208 (鉛的穩定同位素之一)
(2)
鈾系衰變
92U238α→90Th234β→91Pa234
β→92U234
α→90Th230
α→88Ra222
α→86Rn222(鐳射氣)α→84Po218
α,β→82Pb214
β→83Pb214
β,α→84Po214α→81Tl210
b→82Pb210β→83Bi210
β→84Po210
α→82Pb206 (鉛的穩定同位素之一)
(3)
錒系衰變
92U235α→90Th231β→91Pa231α→89Ac227α→87Fr223β→88Ra223α→86Rn219(錒射氣)α→84Po215α→82Pb211α,b→83Bi211α→84Po211α→81Tl207β→82Pb207 (鉛的穩定同位素之一)
因為氡的半衰期很短
(86Rn220釷射氣:
55.6秒; 86Rn222鐳射氣:
3.825日; 86Rn219錒射氣:
3.96日),
所以將它收集後再封入玻璃管作展示材料是不可能的,
非常感激元素收集者Theodore Gray先生提供方案及可行性的理論數據等資料,
還耐心地向本室解答元素管的核化學性質等疑問,
使氡的元素管的內容物的可靠性得以核實。
雖然氡元素的壽命很短, 但是它的母體元素(如鈾、鐳或釷, 以下稱為氡源)會不斷因自行蛻變而產生, 由此氡在氡源附近的空間是不會消失的。換言之, 祗要提供氡源, 氡是不難獲得, Gray認為: 如果氡源是密緻晶體(Dense crystal,如固體金屬)狀態時, 釋出的氡隨即被晶體俘獲而不易向空間擴散, 為此, 選取無定形氡源的氧化物是比較合適的。
將氡源的氧化物盛入元素管的底部,
上端以低密度棉覆蓋, 目的是避免粉末在元素管展示窗部分游動,
影響觀察, 氡源以上為真空區, 當玻璃管被熔封後一段時期,
便有達到氡的平衡, 但需多少時間呢?! Gray這樣回答本室:
(譯文).......氡的實際含量是相對穩定的,
而且約需一周便會到達最終的平衡濃度,
這是因為氡源的半衰期很長, 而氡的半衰期很短(祗數天而矣),
氡數天後蛻變為鉛, 而氡源會持續不斷地發散氡氣, 這個(平衡機制)將會循環不息.......
(原文).......The
actual amount of radon will be relatively constant, and will reach its final
equilibrium concentration within a week or so. This is because the half
life of radon source material is very long, while the half life of radon is
very short (just a few days). Radon source material will
continually emit radon, which will circulate for a few days and then decay
into lead.......
|
元素: |
氦 He | 氖 Ne | 氬 Ar | 氪 Kr | 氙 Xe | 氡 Rn |
| 拉丁文學名: | Helium | Neonum | Argonium | Kryptonum | Xenonum | Radon |
| 命名辭源(含意): | Helios (太陽) | neons (新的) | argos (惰性的) | kryptos (隱藏的) | xenos (陌生的) | radon(鐳射氣) |
| 發現者(國家), 年代: | Ramsay (英), 1895 | Ramsay et Travers (英),1898 | Rayleigh et Ramsay(英),1894 | 同 Ne | 同 Ne | Dorn (德), 1900 |
| 原子序數: | 2 | 10 | 18 | 36 | 54 | 86 |
| 原子量: | 4.00260 | 20.179 | 39.948 | 83.80 | 131.29 | (222) |
| 熔點(凱氏 K, 0K= -273 oC): | 0.95 | 24.48 | 83.78 | 116.6 | 161.3 | 202 |
| 沸點(凱氏 K, 0K= -273 oC): | 4.216 | 27.10 | 87.29 | 120.85 | 166.1 | 211.4 |
| 密度(克/厘米3): | 0.1785(273K) | 0.89994(273K) | 1.784(273K) | 3.7493(273K) | 5.8971(273K) | 9.73(273K) |
| 主要光譜線波長(nm): | 388.86 | 865.438 | 811.531 | 877.675 | 823.164 | 745.000 |
| 己知同位素數目(個): | 5 | 8 | 8 | 23 | 31 | 20 |
| 同位素質量範圍: | 3 - 8(不包括7) | 17 - 24 | 35 - 42 | 74 - 94 | 118 - 142 | 204 - 224 |
| 地表中豐度(ppm): | 0.003; 大氣: 5.2 | 0.04; 大氣: 18 | 0.04, 大氣: 9300 | 接近0, 大氣: 1.14 | 無,大氣:0.086 | 1.7x 10-10 |
| 海水中豐度(ppm): | 7.2x 10-6 | 0.45 | 0.6 | 0.0003 | 4.7x 10-5 | 9 x 10-15 |
| 生物學上的角色: | 無 | 無 | 無 | 無 | 無 | 無(放射性, 誘癌) |
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館 藏 概 要 |
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| 樣本狀態:(一般採用玻璃熔封) | 高純氣體 99.99%以上, 熔封於玻璃瓶, 容積2cc | 高純氣體熔封於玻璃管 | 高純氣體 99.99%以上, 熔封於玻璃瓶, 容積2cc | 高純氣體熔封於玻璃管 | 高純氣體熔封於玻璃管 | 放射源衍生 |
| 首次收集的日期: | 16/04/1990 | 24/06/1986 | 26/11/1987 | 24/10/1989 | 16/11/1987 | 27/05/2003 |
| 館藏編號: | NGE-51 | NGE-22 | NGE-43 | NGE-47 | NGE-41 | NGE-85 |
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