曲折有趣的稀有气体发现史

稀有气体在自然界中的含量很少,并且不容易和其他物质作用,因此发现它们是一件很困难的事。稀有气体的发现前后共经历了一个多世纪,整个过程既曲折又有趣。发现氩在地球上,人类首先发现的稀有气体是氩。早在1785年之前就已经发现了氢的英国化学家卡文迪许在空气中通入过量的氧气,用放电法使空气中的氮气和氧气反应生成一氧化氮,然后用碱溶液吸收它,剩余的氧再用红热的铜除去。但即使把所有的氮气和氧气都除去了,仍然存在着少量的残余气体。     

声致发光中线状光谱的参数相关性

基于一系列声致发光光谱的测量, 研究了单泡声致发光和多泡声致发光的线状光谱的参数相关性, 探索声致发光中线状光谱的一般变化规律. 实验发现, 单泡声致发光的OH*谱线、Na谱线以及稀有气体谱线等的相对强度均与声场的驱动声压以及溶液中的稀有气体含量相关. 驱动声压越小, 溶液中的稀有气体含量越高, 线状光谱在总光谱中所占比例就越大. 多泡声致发光中的线状光谱的参数相关性与单泡声致发光中的相同. 声致发光中出现线状光谱可能是泡内温度较低的体现. 单泡和多泡声致发光的光谱具有相同的特征, 以往实验中所表现出来的区别可能来自于两者泡内温度的不同.     

鄂尔多斯盆地天然气稀有气体同位素特征及气源示踪

分析了鄂尔多斯盆地中部气田天然气中的He,Ar,Kr和Xe稀有气体同位素组成,并探索应用重稀有气体（Kr,Xe）同位素探讨了中部气田天然气地球化学和气源对比问题,天然气中重稀有气体同位素组成,特别是Xe同位素组成也显示出中部气田天然气两源复合特征,气田的东北部与西南部的气体来源有一定差异,总体上,下古生界气源对西南部比东北部贡献大,两类气体在重稀有气体同位素组成及其与Ar同位素组成的关系中均有一定体现。因此,轻、重稀有气体同位素组成的综合研究,可以为气源对比和追壳提供更有用的信息。     

亚稳态稀有气体原子He,Ne,Ar与N2分子的激发传能

亚稳态稀有气体原子与双原子分子的电子激发态传能,由于理论上还不能对其反应体系的势能面、电子云重叠、散射截面进行精确计算,实验数据便显得尤为重要.而亚稳态稀有气体原子与Ｎ2分子之间的能量传递是实验化学家非常关注的一个反应体系.亚稳态稀有气体原子Ｈｅ,Ｎｅ其资用能(20,16ｅＶ)远高于Ｎ2分子的电离能,迄今为止人们认为反应通道只有Ｐｅｎｎｉｎｇ电离和缔合电离[1].我们利用交叉分子束技术结合高灵敏度光谱测试技术,采用束放电方式产生高浓度的Ｈｅ,Ｎｅ,Ａｒ原子束在单次碰撞条件下与Ｎ2分子碰撞反应,均探测到了Ｎ2(Ｃ3Πｕ＿Ｂ3…     

中国中西部盆地若干天然气藏中稀有气候同位素组成

稀有气体作为一类化学惰性元素,在地质作用过程中彼此间的化学组成和同位素组成的变化几乎不受复杂的化学反应过程的影响,而主要取决于诸如溶解、吸附、吸着和核反应等物理过程。因而,稀有气体地球化学的研究,对于探讨包括天然气成因等地质过程具有非常重要的意义。     

希有气体单卤化物准分子激光器

自从1975年Velazco等人提出在稀有气体单卤化物准分子体系中获得激光振荡的可能性以来,这方面研究工作发展很快。稀有气体单卤化物准分子激光器是目前极活跃的激光研究课题之一。本文报道了以快放电方式激励的XeF、XeCl、XeBr、KrF准分子激光器的实验结果。     

山东昌乐玄武岩内刚玉巨晶稀有气体同位素组成

玄武岩内刚玉巨晶中的稀有气体同位素组成, 国内外文献均未有报道. 对山东昌乐新生代玄武岩内刚玉巨晶研究显示, 其³He/⁴He为1.13~7.37 Ra, 介于大气比值和MORB比值之间; ²⁰Ne/²²Ne为9.67~10.75, ²¹Ne/²²Ne为0.0280~0.0372, 在²⁰Ne/²²Ne-²¹Ne/²²Ne图解中投影点沿MFL线和大气比值至MORB比值线分布; ³⁸Ar/³⁶Ar为0.177~0.194, 总体高于大气比值, ⁴⁰Ar/³⁶Ar为280.9~404.2, 近大气比值但略高; ^128~136Xe/¹³²Xe普遍高于大气比值, 其中¹²⁹Xe明显较大气过剩. 总体看, 刚玉与该区地幔包体、辉石及歪长石巨晶矿物内的稀有气体同位素组成基本一致, 与中国东部许多地区发育的幔源包体和巨晶矿物的He和Ar同位素组成也很相似. 个别刚玉较其他样品具有异常稀有气体同位素比值, 认为它曾长期暴露地表受宇宙射线作用所致. 刚玉中的稀有气体继承自其形成环境中的流体, 这种流体代表着俯冲板块脱出的流体与地幔发生混染/交代作用后的一种“地幔流体”. 刚玉中稀有气体同位素组成不具壳源比值特征, 刚玉矿物氧同位素组成也未反映出有壳源物质加入, 因此, 研究区刚玉巨晶可能是从幔源岩浆演化出的碱性熔体中直接结晶形成, 壳源物质的贡献不明显.     

我国东北部幔源包体中稀有气体丰度和同位素组成

报道了辽宁宽甸、吉林辉南和河北汉诺坝新生代玄武岩中幔源包体的稀有气体丰度和同位素组成。与大洋中脊玄武岩（MORB）和其他地区相比，我国东北部幔源包体具有较低的稀有气体丰度、类似或低于MORB的^3He/^4He比值、低于MORB的^40Ar/^36Ar比值、类似大气的^38Ar/^36Ar和Ne-Kr-Xe同位素组成等特征。这些结果表明我国东北部岩石圈地幔的不均一性，即存在类似于宽甸的亏损地幔和类似于辉南地区的富集地幔。3个地区低^40Ar/^36Ar比值可能暗示着岩石圈地幔中随板志消减而加入了大气稀有气体成分。     

塔里木盆地深层碳酸盐岩中稀有气体同位素组成

通过分步加热法，对塔参1井的深层碳酸盐岩中不同赋存形式的稀有气体（He,Ne,Ar,Kr)丰度和同位素特征进行了研究，从稀有气体的分布模式看，富集重稀有气体而20Ne相对亏损，该分布模式属I型，与常见的地下水，天然气和沉积岩的模式一致，深层碳酸盐岩中低温步（300－700℃）和大部分样品高温步（1100－1500℃）的3He/4He比值与该区域同层位天然气中稀有气体的比值相近，表明它们可能有同一来源，都几乎不含有幔源挥发分，反映出陆地壳源放射性同位素的特点，这反映出塔中古隆起的相对稳定性，而中，晚奥陶世碳酸盐岩高温步（1100℃）的He-Ar同位素的特征，表明有幔源挥发经入，这可能与沉积成岩过程中有火山物质的输入有关，寒武系源岩中40Ar/36Ar比值略高于奥陶系，反映出40Ar的年代积累效应；源岩中不同赋存诉Ar同位素比值差别较大，38Ar/36Ar和40Ar/36Ar比值都表现 温步明显高于低温步。     

中国东部裂谷系地幔脱气的氦同位素证据

大气中发现的放射性成因(~40)Ar和(~4)He被认为是地球内部放射性元素(如铀、钍等)自然衰变的产物经地球脱气进入大气圈的.稀有气体同位素组成及其相对比值是地球脱气理论和地幔地球化学演化很重要的地球化学指标,据此提出了地球脱气的连续性模式和突变性模式.地球脱气在时间上有突变性,在地理位置或大地构造位置上具不均匀性.大陆裂谷、大洋中脊、火山岛孤是地球脱气通量最大的地带.地球裂谷带不仅有大量挥发分从地球深部向外逃逸,而且有大量地球深部岩浆和热向上逸出.本文根据三十多个氦同位素数据和其他地球化学、地质学资料来讨论中国东部大陆裂谷地幔的脱气.     

高功率、高效率XeCl激光器

对稀有气体卤化物准分子激光器的形成、猝灭和吸收过程所作的理论和实验研究表明,影响XeCl激光器效率的主要因素是Xe的亚稳态的产生效率、Xe_2~+的吸收,以及下能态离解速率.我们在紫外予电离横向放电激发器件中,用Ne代替He作稀释剂,     

中国东部盆地天然气中氖同位素组成及其地质意义

在自然界中,氖有3个稳定同位素:~(20)Ne,~(21)Ne和~(22)Ne.其中,由于放射性核反应,如~(18)O(n,a)~(21)Ne和~(19)F(n,a)~(22)Ne等引起相对于大气组成~(21)Ne和~(22)Ne的富集.在大洋中脊玄武岩(MORB)和洋岛玄武岩(OIB)等幔源物质中,发现的~(20)Ne过剩被认为是地幔中太阳风型氖的存在,代表着地球原始组成.由于上、下地幔脱气程度的差异,而导致其He/U和Ne/U比值的不同.然而,对于大陆地幔的稀有气体特征尚没有得到清楚的认识.近来,Dunai和Baur观测到欧洲次大陆地幔相对于海洋地幔富集放射性成因~4He,并将此归因于欧洲次大陆地幔的富集.中国东部由于中新生代拉张,沿郯庐断裂带喷发了大量新生代火山岩和幔源包体,其微量元素、稀土同位素组成的研究表明,东部地幔具有EMⅠ和EMⅡ特征.本文试图以天然气中氖同位素组成作为示踪剂对东部富集地幔作进一步探讨.1 样品及实验本文中30个天然气样品采集于东部5个沉积盆地(松辽、辽河、渤海湾、苏北和三水)气体类型包括二氧化碳、烃类和二氧化碳-甲烷-氮气混合气等.天然气藏储层为松辽盆地的白垩系,其他盆地的以第三系为主,深度从近地表到5000m深.在实验室内,利用全金属高真空系统,首先将氖与活性气体(如烃类、二氧化碳和氮气等)和其他稀有气体进行分离,然后将其导入V     

山东昌乐-临朐玄武岩中单斜辉石巨晶及地幔捕掳体的He-Ar同位素地球化学

对华北东部昌乐-临朐新生代玄武岩中的单斜辉石巨晶及其所携带的橄榄岩-辉石岩捕掳体进行了系统的岩石地球化学和稀有气体同位素研究, 旨在为华北东部岩石圈地幔的演化提供制约. 稀有气体同位素研究结果显示, 与寄主玄武岩有成因联系的单斜辉石巨晶、二辉石岩和纯橄岩都具有比MORB略低的He同位素比值（分别为7.0~7.7, 7.4和7.0~7.7 Ra）和接近大气特征的Ar同位素比值; 来自岩石圈地幔碎片的二辉橄榄岩和异剥橄榄岩的橄榄石也具有同样特征的He （7.0~7.6 Ra）和Ar同位素比值, 并且与其部分熔融程度无关, 指示这个地区的岩石圈地幔受到过来自地壳衍生熔体的交代. 二辉橄榄岩和异剥橄榄岩中单斜辉石和斜方辉石具有较低的He含量、³He/⁴He比值（2.3~7.1 Ra）, 结合样品岩石学及前人地球化学研究成果, 推测交代华北克拉通之下新生代岩石圈地幔的熔体可能来自于太平洋板块的俯冲.     

一氧化氮与亚稳态稀有气体原子的激发传能

双原子分子NO是大气化学和环境化学中重要的氮的氧化物,研究它的反应、传能以及解离等过程具有重要的应用意义.目前有关一氧化氮分子动力学研究的报道集中在NO分子和能量较低的亚稳态分子CO(a),N_2(A)等的E-E传能过程.由于亚稳态稀有气体原子He(2~3S),Ne(~3P_(0.2)),Ar(~3P_(0.2))等的能量都远远超过NO的电离能,反应中电离和解离通道是     

稀有金属

在已发现的101种元素中,除16种非金属元素(内有一人造元素砹)和6种稀有气体外,其他均为金属元素。在79种金属元素中约有三分之二属稀有金属,其中有12种人造放射性金属元素(锝、钷、钫和九种超铀元素)。稀有金属这名词首先是由苏联化学家门捷列夫提出来的。当时他认为,这样的元素在自然界中含量不多,用途不广。但在19世纪以来,由于科学研究和工业的进展,各元素在地壳中的含量有了比较详细的分析。有些元素以前被认为是稀少的,而现在不再是稀     

NH3+NH→2NH2基元反应的理论研究

NH_3分子和基态NH(X~3∑)自由基的反应存在于氨、肼的热解离过程中,在含氮燃料的燃烧过程中也起着重要作用。到目前为止,关于此反应动力学数据的报道较少,而且差别较大。Mantel和Bair曾通过对NH_3与稀有气体的低压混合物进行闪光光解,测得室温下NH与NH_3反应的速率常数为1×10~(12)cm~3·mol~(-1)·s~(-1)。Zetzsch和Stuhl在较高压力下对NH_3与稀有气体的混合物进行闪光光解,发现在室温下NH与NH_3几乎不发生任何反应,他们给出了NH+NH_3反应速率常数的上限:k≤5×10~7cm~3·mol~(-1)·s~(-1)。最近Wagner等采用激波管技术在高温下对标题反应进行直接测量,得到了1300～1700K温度区间反应的速率方程为k=10~((14.5±0.3))exp(-(112±9)kJ·mol~(-1)/RT)cm~3·mol~(-1)·s~(-1)。对此反应的理论研究,文献未见报道。本文用G2理论首次对标题反应的势能面上各关键点进行了高水平从头计算,并在此基础上用Ering过渡态理论计算了反应的速率常数。     

元素周期表背后的女科学家

正将数十种元素规整到一张周期表,这不仅仅是某个时间点某个科学家的研究故事,而是自1869年俄国科学家门捷列夫(Dmitri Mendeleev)提出元素周期表框架后,一代代科学家前赴后继投入到元素分类、预测、对新发现物质的特性阐述等工作的努力结果。在19世纪中叶,稀有气体、放射性、同位素、亚原子粒子和量子力学都还属于未知事物。     

保护气体焊接

图中所示为一个用于装某种化学品的槽罐，一名焊工正在对其排放口部分的铝进行熔化，电流拉出一道眩目的光弧。为了不使被熔化的液态金属和空气中的氧发生反应，形成不稳定的杂质。焊机的一个喷嘴里正在向外喷射着稀有气体氩。这种先进的焊接方法，如今在许多工业行业都得到了应用。     

中国东部盆地天然气中氙同位素过剩

在大陆环境中,相对于大气的~(129)Xe过剩在美国的Harding County和澳大利亚Caroline的二氧化碳气井,以及美国Navajo和印度Gujarat的烃类气中发现.这些~(129)Xe过剩,是地球早期形成现已灭绝的放射性核素~(129)I的衰变产物,它代表着地壳中地球原始组成的加入.中国东部由于拉张,沿北东～南西向断裂构造带分布着一系列中.新生代沉积盆地,其中普遍存在着幔源氦和氖.本文继续以前的工作,试图探讨天然气中氙的来源及其地质意义.1 样品及实验本项研究采集了中国东部的松辽、渤海湾、苏北和三水等4个沉积盆地共30个天然气样品.气体类型包括有二氧化碳、烃类和二氧化碳-甲烷-氮气混合气.天然气藏储层,松辽盆地为白垩系,其余3个盆地以第三系为主.利用全金属稀有气体净化系统和VG5400静态真空质谱计,测定氙同位素组成.制备系统和质谱计的氙本底变化为(5～8)×10~(-15)Cm~3(STP),对样品测量的影响可忽略不计.以大气作为标准,测定结果以既非放射性衰变成因核素也非裂变产物的~(130)Xe归一化绘于图1,同位素比值误差为1б.     

宇宙成因~(21)Ne暴露测年方法的初步建立及检验

宇宙成因核素21Ne测年方法在地表暴露测年方面具有测年范围宽、定年材料选择范围广、测试所需样品量少、前处理过程简单等优点,是第四纪年代学领域中一种重要的测年方法然而,由于受到稀有气体质谱仪分辨能力的制约,21Ne测年方法在国内的应用尚处于起步阶段.本文在对质谱仪纯化系统加装超低温冷泵的基础上,初步建立了宇宙成因核素21Ne测年方法的测试流程,并分别测试了标准样CREU-1的Ne同位素含量和龙首山阶地的21Ne年龄检验了该测试流程在石英样品暴露定年方面的可行性.该测试流程的建立,将为宇宙成因核素21Ne测年方法在第四纪地质、活动构造等研究领域的应用提供重要技术支撑.