稀有氣體的特性可以用現(xiàn)代的原子結(jié)構(gòu)理論來解釋：它們的最外電子層的電子已“滿”（即已達成八隅體狀態(tài)），所以它們非常穩(wěn)定，極少進行化學反應(yīng)，至今只成功制備出幾百種稀有氣體化合物。每種稀有氣體的熔點和沸點十分接近，溫度差距小于10 °C（18 °F），因此它們僅在很小的溫度范圍內(nèi)以液態(tài)存在。

經(jīng)氣體液化和分餾方法可從空氣中獲得氖、氬、氪和氙，而氦氣通常提取自天然氣，氡氣則通常由鐳化合物經(jīng)放射性衰變后分離出來。稀有氣體在工業(yè)方面主要應(yīng)用在照明設(shè)備、焊接和太空探測。氦也會應(yīng)用在深海潛水。如潛水深度大于55米，潛水員所用的壓縮空氣瓶內(nèi)的氮要被氦代替，以避免氧中毒及氮麻醉的征狀。另一方面，由于氫氣非常不穩(wěn)定，容易燃燒和爆炸，現(xiàn)今的飛艇及氣球都采用氦氣替代氫氣。

“noblegases”在十九世紀被化學家發(fā)現(xiàn)以來，由于深入理解其性質(zhì)而多次改名。原本它們被稱為稀有氣體（raregases），因為化學家認為它們是很罕見的。不過，這種說法只適用其中部分元素，并非所有都很少見。例如氬氣（Ar,argon）在地球大氣層的含量占0.9%，勝過二氧化碳；而氦氣（He,helium）在地球大氣層的含量確實很少，但在宇宙卻是相當充沛，它占有25%，僅次于氫。所以化學家又改稱為惰性氣體（又稱鈍氣，inertgases），表示它們的反應(yīng)性很低，不曾在自然中出現(xiàn)化合物過。對于那些早期需借由化合物來尋找元素的科學家，這些元素是比較難以尋找的。不過，最近的研究指出他們是可以和其他元素結(jié)合成化合物（此即稀有氣體化合物），只是需要借助人工合成的方式。故最后改稱為貴重氣體（又稱貴族氣體、貴氣體或高貴氣體，noblegases），這個稱呼是源自德語的Edelgas所翻譯來的，是由雨果·埃德曼于1898年所定名?！皀oble”與黃金等的“貴金屬”類似，表示它們不易發(fā)生化學反應(yīng)，但并非不能產(chǎn)生任何化合物。

在中文譯名方面，兩岸三地有著不同的稱呼。中國大陸全國自然科學名詞審定委員會于1991年公布的《化學名詞》中正式規(guī)定“noblegases”稱為稀有氣體一詞。香港教育局的《中學化學科常用英漢詞匯》稱“noblegases”為（高）貴氣體，而一般社會仍有使用惰性氣體的稱呼。而臺灣方面，由國立編譯館的國家教育研究院建議常稱“noblegases”為惰性氣體，比較少用鈍氣、稀有氣體等，然而最近也有被稱為高貴氣體。

1868年，天文學家在太陽的光譜中發(fā)現(xiàn)一條特殊的黃色譜線D3，這和早已知道的鈉元素的D1和D2兩條黃色譜線不同，由此預(yù)言在太陽中可能有一種未知元素存在。后來將這種元素命名為“氦”，意為“太陽元素”。

20多年后，拉姆賽證實了地球上也存在氦元素。1895年，美國地質(zhì)學家希爾布蘭德觀察到釔鈾礦放在硫酸中加熱會產(chǎn)生一種不能自燃、也不能助燃的氣體。他認為這種氣體可能是氮氣或氬氣，但沒有繼續(xù)研究。拉姆賽知道這一實驗后，用釔鈾礦重復(fù)了這一實驗，得到少量氣體。在用光譜分析法檢驗該氣體時，原以為能看到氬的譜線，卻意外地發(fā)現(xiàn)一條黃線和幾條微弱的其他顏色的亮線。拉姆賽把它與已知的譜線對照，沒有一種同它相似。經(jīng)過苦苦思索，終于想起27年前發(fā)現(xiàn)的太陽上的氦。氦的光譜正是黃線，如果這兩條黃線能夠重合，那么釔鈾礦中放出的氣體應(yīng)是太陽元素氦了。拉姆賽十分謹慎，請當時英國最著名的光譜專家克魯克斯幫助檢驗，證實拉姆賽所得的未知氣體即為“太陽元素”氣體。1895年3月，拉姆賽在《化學新聞》上首先發(fā)表了在地球上發(fā)現(xiàn)氦的簡報，同年在英國化學年會上正式宣布這一發(fā)現(xiàn)。后來，人們在大氣中、水中、天然氣中、石油氣中以及鈾和外的礦石中，甚至在隕石中也發(fā)現(xiàn)了氦。1902年，德米特里·門捷列夫接受了氦和氬元素的發(fā)現(xiàn)，并這些稀有氣體納入他的元素排列之內(nèi)，分類為第0族，而元素周期表即從該排列演變而來。

拉姆齊繼續(xù)使用分餾法把液態(tài)空氣分離成不同的成分以尋找其他的稀有氣體。他于1898年發(fā)現(xiàn)了三種新元素：氪、氖和氙。“氪”源自希臘語“κρυπτ(kruptós)”，意為“隱藏”；“氖”源自希臘語“νο(néos)”，意為“新”；“氙”源自希臘語“ξνο(xénos)”，意為“陌生人”。氡氣于1898年由弗里德里?！ざ蚨魉固亍ぎ敯l(fā)現(xiàn)，最初取名為鐳放射物，但當時并未列為稀有氣體^[1]。直到1904年才發(fā)現(xiàn)它的特性與其他稀有氣體相似。1904年，瑞利和拉姆齊分別獲得諾貝爾物理學獎和化學獎，以表彰他們在稀有氣體領(lǐng)域的發(fā)現(xiàn)^[2]。瑞典皇家科學院主席西德布洛姆致詞說：“即使前人未能確認該族中任何一個元素，卻依然能發(fā)現(xiàn)一個新的元素族，這是在化學歷史上獨一無二的，對科學發(fā)展有本質(zhì)上的特殊意義。^[3]”

稀有氣體的發(fā)現(xiàn)有助于對原子結(jié)構(gòu)一般理解的發(fā)展。在1895年，法國化學家亨利·莫瓦桑嘗試進行氟（電負性最高的元素）與氬（稀有氣體）之間的反應(yīng)，但沒有成功。直到20世紀末，科學家仍無法制備出氬的化合物，但這些嘗試有助于發(fā)展新的原子結(jié)構(gòu)理論。由這些實驗結(jié)果，丹麥物理學家尼爾斯·玻爾在1913年提出，在原子中的電子以電子層形式圍繞原子核排列，除了氦氣以外的所有稀有氣體元素的最外層的電子層總是包含8個電子。1916年，吉爾伯特·牛頓·路易斯制定了八隅體規(guī)則，指出最外電子層上有8個電子是任何原子最穩(wěn)定的排布；此電子排布使它們不會與其他元素發(fā)生反應(yīng)，因為它們不需要更多的電子以填滿其最外層電子層。

但到了1962年，尼爾·巴特利特發(fā)現(xiàn)了首個稀有氣體化合物六氟合鉑酸氙。其他稀有氣體化合物隨后陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)：在1962年發(fā)現(xiàn)了氡的化合物二氟化氡；并于1963年發(fā)現(xiàn)氪的化合物二氟化氪。2000年，第一種穩(wěn)定的氬化合物氟氬化氫（HArF）在40K（-233.2℃）下成功制備。

1998年12月，俄羅斯杜布納的聯(lián)合核研究所的科學家以鈣原子轟擊钚來產(chǎn)生114號元素的單一原子，后來被命名為Fl。初步化學實驗已顯示該元素可能是第一種超重元素，盡管它位于元素周期表的第14族，卻有著的稀有氣體特性。2006年10月，聯(lián)合核研究所與美國勞倫斯利福摩爾國家實驗室的科學家成功地以鈣原子轟擊锎的方法，人工合成了Uuo，它是18族的第七個元素。

2013年12月12日，兩個研究超新星爆炸殘骸的國際科研小組分別在美國《科學》雜志上報告說，他們在宇宙中首次發(fā)現(xiàn)了惰性氣體分子，并在恒星爆炸的中心首次觀測到生命的六大基本元素之一——磷的形成。

英國倫敦大學學院教授邁克·巴洛與同事利用歐洲航天局的赫舍爾太空望遠鏡，在遠紅外波段觀測距地球6500光年的蟹狀星云，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了氬氫分子。他們所觀測到的是氬的同位素氬36，來自蟹狀星云中心的中子星的能量令其發(fā)生電離，然后與氫形成氬氫分子。這一發(fā)現(xiàn)也同時支持氬36同位素起源于超新星中心的理論。

在另一項研究中，韓國與美國研究人員發(fā)現(xiàn)銀河系內(nèi)已知最年輕的超新星殘骸仙后座A中存在大量的磷。他們利用美國加州帕洛馬山天文臺5米口徑的黑爾望遠鏡進行的觀測表明，仙后座A中磷與鐵56同位素的比率比銀河系其他地方高出100倍，這說明磷也是在超新星中產(chǎn)生的。

在2013年以前，科學家已觀測到生命的另五大基本元素碳、氫、氧、氮與硫在宇宙中的起源。^[4]

大約氮氣發(fā)現(xiàn)的百年之后，英國化學家瑞利（Rayleigh,J.W.S.1842-1919），一方面從空氣中除掉氧氣、二氧化碳、水蒸氣得到氮氣；另一方面從氮化物分解制得氮氣。他把這兩種來源不同的氮氣進行比較，發(fā)現(xiàn)在正常狀態(tài)下前者的密度是1.2572克／升，后者的密度是1.2508克／升，為什么空氣中的氮氣密度要大些呢？是不是其中還有較重的不活潑氣體？英國化學家萊姆大塞（Ramsay,W.1852-1916）用燃燒的鎂與空氣中的氮氣作用，以除去空氣中的氮，結(jié)果剩下少量的稀有氣體。經(jīng)光譜檢驗，證明是一種新的氣體元素叫做氬。后幾年他用分級蒸餾法，從粗制的氬中分離出其它三種稀有氣體──氖、氪、氙。1895年，萊姆塞用硫酸處理瀝青油礦，產(chǎn)生一種氣體，用光譜鑒定為氦。由于他先后發(fā)現(xiàn)氦、氖、氪、氬、氙，獲得了1904年諾貝爾化學獎。^[5]

芬蘭赫爾辛基大學的科學家在24日出版的英國《自然》雜志上報告說，他們首次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，就只有原子量最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、光學應(yīng)用等領(lǐng)域，合成惰性氣體穩(wěn)定化合物有助于科學家進一步研究惰性氣體的化學性質(zhì)及其應(yīng)用技術(shù)。

在惰性氣體元素的原子中，電子在各個電子層中的排列，剛好達到穩(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，最外層的電子離原子核較遠，所受的束縛相對較弱。如果遇到吸引電子強的其他原子，這些最外層電子就會失去，從而發(fā)生化學反應(yīng)。1962年，加拿大化學家首次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，元素的“惰性”也越強，因此合成氦、氖和氬的化合物更加困難。赫爾辛基大學的科學家使用一種新技術(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)，遇熱又會分解成氬和氟化氫?？茖W家認為，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。

自19世紀末以來，稀有氣體元素不能生成熱力學穩(wěn)定化合物的結(jié)論給科學家人為地劃定了一個禁區(qū)，致使絕大多數(shù)化學家不愿再涉獵這一被認為是荒涼貧瘠的不毛之地，關(guān)于稀有氣體化學性質(zhì)的研究被忽略了。盡管如此，仍有少數(shù)化學家試圖合成稀有氣體化合物。1932年，前蘇聯(lián)的阿因托波夫（A．R．Antropoff）曾報道，他在液體空氣冷卻器內(nèi)，用放電法使氪與氯、溴反應(yīng)，制得了較氯易揮發(fā)的暗紅色物質(zhì)，并認為是氪的鹵化物。但當有人采用他的方法重復(fù)實驗時卻未獲成功。阿因托波夫就此否定了自己的報道，認為所謂氪的鹵化物實際上是氧化氮和鹵化氫，并非氪的鹵化物。1933年，美國著名化學家鮑林（L．Pauling）通過對離子半徑的計算，曾預(yù)言可以制得六氟化氙（XeF6）、六氟化氪（KrF6）、氙酸及其鹽。揚斯特（D．M．Younst）受阿因托波夫的第一個報道和鮑林預(yù)言的啟發(fā)，用紫外線照射和放電法試圖合成氟化氙和氯化氙，均未成功。他在放電法合成氟化氙的實驗中將氟和氙按一定比例混合后，在銅電極間施以30000伏的電壓，進行火花放電，但未能檢驗出氟化氙的生成。揚斯特由于對傳統(tǒng)觀念心有余悸，沒有堅持繼續(xù)進行實驗，使一個極有希望的方法半途而廢。一系列的失敗，致使在以后的30多年中很少有人再涉足這一領(lǐng)域。令人遺憾的是，到了1961年，鮑林也否定了自己原來的預(yù)言，認為“氙在化學上是完全不反應(yīng)的，它無論如何都不能生成通常含有共價鍵或離子鍵化合物的能力”。

歷史的發(fā)展頗具戲劇性，就在鮑林否定其預(yù)言的第二年，第一個稀有氣體化合物——六氟合鉑酸氙（XePtF6）竟奇跡般地出現(xiàn)了，并以它獨特的經(jīng)歷和風姿震驚了整個化學界，標志著稀有氣體化學的建立，開創(chuàng)了稀有氣體化學研究的嶄新領(lǐng)域。

在加拿大工作的英國年輕化學家巴特列特（N．Bartlett）一直從事無機氟化學的研究。自1960年以來，文獻上報道了數(shù)種新的鉑族金屬氟化物，它們都是強氧化劑，其中高價鉑的氟化物六氟化鉑（PtF6）的氧化性甚至比氟還要強。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驗確認此化合物的化學式為O2PtF6，其反應(yīng)方程式為：

O2+PtF6→O2PtF6

這是人類第一次制得O+2的鹽，證明PtF6是能夠氧化氧分子的強氧化劑。巴特列特頭腦機敏，善于聯(lián)想類比和推理。他考慮到O2的第一電離能是1175.7千焦/摩爾，氙的第一電離能是1175.5千焦/摩爾，比氧分子的第一電離能還略低，既然O2可以被PtF6氧化，那么氙也應(yīng)能被PtF6氧化。他同時還計算了晶格能，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黃色固體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

這樣，具有歷史意義的第一個含有化學鍵的“惰性”氣體化合物誕生了，從而很好地證明了巴特列特的正確設(shè)想。1962年6月，巴特列特在英國ProccedingsoftheChemicalSociety雜志上發(fā)表了一篇重要短文，正式向化學界公布了自己的實驗報告，一下震動了整個化學界。持續(xù)70年之久的關(guān)于稀有氣體在化學上完全惰性的傳統(tǒng)說法，首先從實踐上被推翻了?；瘜W家們開始改變了原來的觀念，摘掉了冠以稀有氣體頭上名不副實的“惰性”的帽子，拆除了人為的樊籬，很快形成了一個合成和研究新的稀有氣體化合物的熱潮，開辟了一個稀有氣體化學的新天地。

認識上的障礙一旦拆除，更多的稀有氣體化合物很快被陸續(xù)合成出來。就在同年8月，柯拉森（H．H．Classen）在加熱加壓的情況下，以1∶5體積比混合氙與氟時，直接得到了XeF4，年底又制得了XeF2和XeF6。氙的氟化物的直接合成成功，更加激發(fā)了化學家合成稀有氣體化合物的熱情。在此后不長的時間內(nèi)，人們相繼又合成了一系列不同價態(tài)的氙氟化合物、氙氟氧化物、氙氧酸鹽等，并對其物理化學性質(zhì)、分子結(jié)構(gòu)和化學鍵本質(zhì)進行了廣泛的研究和探討，從而大大豐富和拓寬了稀有氣體化學的研究領(lǐng)域。到1963年初，關(guān)于氪和氡的一些化合物也陸續(xù)被合成出來了。至今，人們已經(jīng)合成出了數(shù)以百計的稀有氣體化合物，但卻僅限于原子序數(shù)較大的氪、氙、氡，至于原子序數(shù)較小的氦、氖，仍未制得它們的化合物，但有人已從理論上預(yù)測了合成這些化合物的可能性。1963年，皮門陶（Pimentaw）等人根據(jù)HeF2的電子排布與穩(wěn)定的HF-2離子相似這一點，提出了利用核反應(yīng)制備HeF2的3種設(shè)想：（1）制取TF-2，再利用氚〔3H（T）〕的β衰變合成HeF2：TF-2→HeF2+β；（2）用熱中子輻射LiF，生成HeF2；（3）直接用α粒子轟擊固態(tài)氟而產(chǎn)生HeF2。但毛姆等人則認為，HeF2和HF-2的電子排布雖然相似，但HF-2可以看成是一個H-跟兩個F原子作用成鍵，H-的電離能僅為22.44千焦/摩爾，而He的電離能卻高達801.5千焦/摩爾，因此是否存在HeF2，在理論上是值得懷疑的，氦能否形成化合物，至今仍是個不解之謎。

稀有氣體化合物的制成

1962年6月，英國青年化學家巴特利特發(fā)表了合成Xe（PtF6）的簡報，使科學界大為震驚，從此打破了人為劃定的不存在“稀有氣體元素”化合物的禁區(qū)，使“稀有氣體元素”化學得到了飛躍的發(fā)展。至今，已合成了四百多種“稀有體元素”化合物，其中有的并不需要精密的實驗設(shè)備，如氙和氟的混和氣體只需要放在日光下照射，即可生成二氟化氙。

穩(wěn)定的氙碳化合物首次制成

1989年，聯(lián)邦德國多特蒙德大學首次制備出一種穩(wěn)定的氙碳化合物。這種化合物是在乙腈液體中和0℃下，使二氟化氙和三（五氯酚氟代苯基）甲硼烷反應(yīng)生成的。研究人員已用核磁共振裝置研究了這種含氙碳鍵化合物的結(jié)構(gòu)。

低溫下穩(wěn)定的氪氮化合物制備成功。

1988年，加拿大麥克馬斯特大學的施陶貝根宣稱，他首次制備并表征了含有氪—氮鍵的化合物。他用二氟化氪（KrF2）和質(zhì)子化的氫氰酸鹽進行反應(yīng)，把這兩種化合物放入氫氟酸中，并以液氮冷卻。然后讓反應(yīng)溫度緩慢上升，使這兩種化合物溶解，并發(fā)生相互作用，在約-60℃時生成含有氪—氮鍵的白色固體化合物。這種氪—氮化合物與其他氙同系物相比是相當不穩(wěn)定的，它似乎不能在高于-50℃的溫度下存在

在一定條件下，Xe可與F2發(fā)生反應(yīng)，生成三種穩(wěn)定的Xe的氟化物。XeF2．XeF4和XeF6：

Xe+nF2→XeF2n(n=1．2．3）

其中XeF4在堿性溶液中迅速分解.

6XeF4+12H2O→2XeO3+4Xe+24HF+3O2

XeF6不完全水解，產(chǎn)物為XeOF4

XeF6+3H2O→XeFO4+6HF

Xe的含氧化物除了XeO3，XeOF4外還有XeF4，HXeO4-和（XeO6）4-等

XeO3+OH-→HXeO4-

2HXeO4-+2OH-→（XeO6）4-+Xe+O2+2H2O

三氧化氙【XeO3】是無色、易潮解、易爆炸的晶狀固體，可溶于水，在水中以分子狀態(tài)存在。它在中性和微酸性環(huán)境中很穩(wěn)定，但在堿性環(huán)境中它以HXeO4形式存在，且HXeO4不穩(wěn)定，除氧化分解以外，還發(fā)生歧化反應(yīng)：

2HXeO4（aq）+2OH（aq）=XeO6(aq)+Xe(g)+O2(g)+2H2O(l)

ΨXeO3/Xe=+2.10VΨHXeO4-/Xe=+1.24V

且XeO3還原產(chǎn)物總是氙，因為沒有穩(wěn)定的低價態(tài)氧化氙。

氙金屬化合物

三氟化金與氙和原子態(tài)氫反應(yīng)，生成了一種新的黑色晶體，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)這種晶體的成分是新的化合物四氙化金。

氯是鹵族元素氙為惰性氣體，在正常情況下氯和氙是不會發(fā)生反應(yīng)的，在自然界中也不存在氯和氙的化合物，但在高壓和強電場作用下氯可以接受氙的一個電子，形成氯化氙分子，氯化氙不穩(wěn)定維持的時間很短，很快會解離成為氯和氙，這中不穩(wěn)定的分子稱為準分子，由不穩(wěn)定的氯化氙準分子受激發(fā)而發(fā)出的波長為308nm的紫外線激光。

氟化氙分三種：二氟化氙，四氟化氙和六氟化氙。他們均為無色晶體，其中二氟化氙熔點為129℃，四氟化氙為113℃，六氟化氙為89℃。XeF2在堿溶液中易被還原成Xe。XeF4則在水中岐化為XeO3+Xe。XeF6則水解成XeO3。氟化氙能被氫氣還原為Xe。XeF2能將Cl-變?yōu)镃l2，BrO3-變?yōu)锽rO4-。都可以用氙和氟直接化合生成，也可做氟化劑。

易升華，前二者氣態(tài)無色，后者黃色。化學活潑性、氧化性和氟化性依次遞增。如XeF2和XeF4不和SiO2反應(yīng)，而XeF6最終反應(yīng)生成XeO3。XeF2可用作有機物的氟化劑，選擇性較好，產(chǎn)率較高。XeF4及XeF6和某些有機物接觸會引起燃燒或爆炸。改性的XeF6為有前途的氟化劑。XeF2可用作氧化鈾的氟化劑，以分離鈾235。用生成氟化氙除去核反應(yīng)堆裂變產(chǎn)物放射性氙的小型試驗已獲成功。用135XeF4作核反應(yīng)堆的減速劑正在試驗。控制不同的溫度，壓力等條件，可由氙和氟直接反應(yīng)制得上述三種氟化氙。還可通過放電、輻射、光化學反應(yīng)等制備。

空氣中約含0.94%（體積百分）的稀有氣體，其中絕大部分是氬氣。

稀有氣體都是無色、無臭、無味的，微溶于水，溶解度隨分子量的增加而增大。稀有氣體的分子都是由單原子組成的，它們的熔點和沸點都很低，隨著原子量的增加，熔點和沸點增大。它們在低溫時都可以液化。

稀有氣體原子的最外層電子結(jié)構(gòu)為ns2np6（氦為1s2），是最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，因此，在通常條件下不與其它元素作用，長期以來被認為是化學性質(zhì)極不活潑，不能形成化合物的惰性元素。

除氦以外，稀有氣體原子的最外電子層都是由充滿的ns和np軌道組成的，它們都具有穩(wěn)定的8電子構(gòu)型。稀有氣體的電子親合勢都接近于零，與其它元素相比較，它們都有很高的電離勢。因此，稀有氣體原子在一般條件下不容易得到或失去電子而形成化學鍵。表現(xiàn)出化學性質(zhì)很不活潑，不僅很難與其它元素化合，而且自身也是以單原子分子的形式存在，原子之間僅存在著微弱的范德華力（主要是色散力）。直到1962年，英國化學家N˙巴利特才利用強氧化劑PtF6與氙作用，制得了第一種惰性氣體的化合物Xe[PtF6]，以后又陸續(xù)合成了其他惰性氣體化合物，并將它的名稱改為稀有氣體。

空氣是制取稀有氣體的主要原料，通過液態(tài)空氣分級蒸餾，可得稀有氣體混合物，再用活性炭低溫選擇吸附法，就可以將稀有氣體分離開來。

第0族包括氦、氖、氬、氪、氙和氡共六種元素，統(tǒng)稱為稀有氣體。

稀有氣體元素的基本性質(zhì)列于下表中。

*:在2.6MPa下

隨著工業(yè)生產(chǎn)和科學技術(shù)的發(fā)展，稀有氣體越來越廣泛地應(yīng)用在工業(yè)、醫(yī)學、尖端科學技術(shù)以至日常生活里。

利用稀有氣體極不活動的化學性質(zhì)，有的生產(chǎn)部門常用它們來作保護氣。例如，在焊接精密零件或鎂、鋁等活潑金屬，以及制造半導(dǎo)體晶體管的過程中，常用氬作保護氣。原子能反應(yīng)堆的核燃料钚，在空氣里也會迅速氧化，也需要在氬氣保護下進行機械加工。電燈泡里充氬氣可以減少鎢絲的氣化和防止鎢絲氧化，以延長燈泡的使用壽命。

稀有氣體通電時會發(fā)光。世界上第一盞霓虹燈是填充氖氣制成的（霓虹燈的英文原意是“氖燈”）。氖燈射出的紅光，在空氣里透射力很強，可以穿過濃霧。因此，氖燈常用在機場、港口、水陸交通線的燈標上。燈管里充入氬氣或氦氣，通電時分別發(fā)出淺藍色或淡紅色光。有的燈管里充入了氖、氬、氦、水銀蒸氣等四種氣體（也有三種或兩種的）的混合物。由于各種氣體的相對含量不伺，便制得五光十色的各種霓虹燈。人們常用的熒光燈，是在燈管里充入少量水銀和氬氣，并在內(nèi)壁涂熒光物質(zhì)（如鹵磷酸鈣）而制成的。通電時，管內(nèi)因水銀蒸氣放電而產(chǎn)生紫外線，激發(fā)熒光物質(zhì)，使它發(fā)出近似日光的可見光，所以又叫做日光燈。

利用稀有氣體可以制成多種混合氣體激光器。氦-氖激光器就是其中之一。氦氖混合氣體被密封在一個特制的石英管中，在外界高頻振蕩器的激勵下，混合氣體的原子間發(fā)生非彈性碰撞，被激發(fā)的原子之間發(fā)生能量傳遞，進而產(chǎn)生電子躍遷，并發(fā)出與躍遷相對應(yīng)的受激輻射波，近紅外光。氦-氖激光器可應(yīng)用于測量和通訊。

氦氣是除了氫氣以外最輕的氣體，可以代替氫氣裝在飛艇里，不會著火和發(fā)生爆炸。

液態(tài)氦的沸點為-269℃，是所有氣體中最難液化的，利用液態(tài)氦可獲得接近絕對零度（-273.15℃）的超低溫。氦氣還用來代替氮氣作人造空氣，供探海潛水員呼吸，因為在壓強較大的深海里，用普通空氣呼吸，會有較多的氮氣溶解在血液里。當潛水員從深海處上升，體內(nèi)逐漸恢復(fù)常壓時，溶解在血液里的氮氣要放出來形成氣泡，對微血管起阻塞作用，引起“氣塞癥”。氦氣在血液里的溶解度比氮氣小得多，用氦跟氧的混合氣體（人造空氣）代替普通空氣，就不會發(fā)生上述現(xiàn)象。溫度在2.2K以上的液氦是一種正常液態(tài)，具有一般液體的通性。溫度在2.2K以下的液氦則是一種超流體，具有許多反常的性質(zhì)。例如具有超導(dǎo)性、低粘滯性等。它的粘度變得為氫氣粘度的百分之一，并且這種液氦能沿著容器的內(nèi)壁向上流動，再沿著容器的外壁往下慢慢流下來。這種現(xiàn)象對于研究和驗證量子理論很有意義。

氬氣經(jīng)高能的宇宙射線照射后會發(fā)生電離。利用這個原理，可以在人造地球衛(wèi)星里設(shè)置充有氬氣的計數(shù)器。當人造衛(wèi)星在宇宙空間飛行時，氬氣受到宇宙射線的照射。照射得越厲害，氬氣發(fā)生電離也越強烈。衛(wèi)星上的無線電機把這些電離信號自動地送回地球，人們就可根據(jù)信號的大小來判定空間宇宙輻射帶的位置和強度。

氪能吸收X射線，可用作X射線工作時的遮光材料。

氙燈還具有高度的紫外光輻射，可用于醫(yī)療技術(shù)方面。氙能溶于細胞質(zhì)的油脂里，引起細胞的麻醉和膨脹，從而使神經(jīng)末梢作用暫時停止。人們曾試用80%氙和20%氧組成的混合氣體，作為無副作用的麻醉劑。在原子能工業(yè)上，氙可以用來檢驗高速粒子、粒子、介子等的存在。

氪、氙的同位素還被用來測量腦血流量等。

氡是自然界唯一的天然放射性氣體，氡在作用于人體的同時會很快衰變成人體能吸收的氡子體，進入人體的呼吸系統(tǒng)造成輻射損傷，誘發(fā)肺癌。一般在劣質(zhì)裝修材料中的釷雜質(zhì)會衰變釋放氡氣體，從而對人體造成傷害。體外輻射主要是指天然石材中的輻射體直接照射人體后產(chǎn)生一種生物效果，會對人體內(nèi)的造血器官、神經(jīng)系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)和消化系統(tǒng)造成損傷。

然而，氡也有著它的用途，將鈹粉和氡密封在管子內(nèi)，氡衰變時放出的α粒子與鈹原子核進行核反應(yīng)，產(chǎn)生的中子可用作實驗室的中子源。氡還可用作氣體示蹤劑，用于檢測管道泄漏和研究氣體運動。