150年前的那个三月，35岁的青年教师德米特里刚刚在圣彼得堡大学拿到了正式的教授职位。他的教学任务是为大学生们讲授化学课。在备课的过程中，他不断总结前人经验，用聪颖、勤奋、和那么一点点运气，发现了化学元素的新规律，并由这个规律预测出新的化学元素。年轻德米特里的不知道，这一年的成果已让他在化学界封神。从此以后，德米特里.伊万诺维奇.门捷列夫的画像会出现在所有的化学课本上。2019年的今天，为了纪念元素周期表发表150周年，人们还将这个成为国际元素周期表年(the international year of periodic table)。
元素周期表上至今已经有118个元素。这些元素构成了世间万物，有着不同的形态、颜色、性质，是个千人千面的大集合。今天我们着重聊一聊最右边的这一列，第八主族元素，所有元素都有一个“气”字作偏旁。大家有时候叫它们“稀有气体”(rare gases)，有时候叫它们“高贵气体”(noble gases)，有时候又叫它们“惰性气体”(inert gases，直译成lazy gases更为有趣)。它们的家族姓氏从和而来，又与他们自身的性质有什么关系呢?
在深入惰性气体之前，先谈谈原子的电子层。每个原子都有质子和电子，质子在原子核中带正电，电子在原子核周围运动带负电。根据离原子核距离的远近，出现电子个数的概率是不同的，抽象来说就是电子的排布是分层的。第一层离核最近，最多容纳2个电子，第二层最多容纳8个电子，第三层最多容纳18个电子……第n层最多容纳2n2个。人们又发现，当最外层电子数是8的时候，原子最为稳定，处于“完备”(closed)状态;如果不是8，原子会和周围的原子争夺电子，直到夺取成功，最外层有了8个电子，才心满意足。举个最常见的例子，氧原子本来有8个电子，第一层排2个，第二层只剩了6个。为了让第二层达到8个电子的稳定状态，氧原子会从周围别的元素那里抢2个电子过来。遇到碳抢完了成为二氧化碳，遇到氢抢完了成为水。如果单独让它待着，无论是氧气o2还是臭氧o3都很不安分，化学性质很活跃，总想跃跃欲试地找个人抱团取暖。这个特性正好验证了柏拉图的亲密关系理论，认为世间万物都是不完整的，命中注定都有自己的缺失的另一半(the missing half)，会在冥冥中有一种力量去接近那一半，直到自己变完整。没想到哲学和化学的理论在元素稳定性和电子层理论里相遇了。
然而第18族的惰性气体则是个最特殊的群体，这一组所有元素的最外层电子数都是8!也就是说，它们本能地享受着自己的完整性，傲娇地看待其他元素，对寻找另一半的驱动力无动于衷，这也许就是“高贵气体”(noble gases)名字的来源吧。因为它们的稳定性，在生活中的应用也很广泛。比如氦气就可以很好的代替氢气冲进气球和汽艇里。
至于另一个称呼“惰性气体”，不难得知这也是来源于其化学稳定性。而“稀有气体”的来源是最初发现其化学成分在地球中较少。不管使用哪个名字，第18族元素给人的印象都是沉稳、平和。在英文语境下我还是最喜欢noble gases的叫法，仿佛看到拟人化的元素，最外层8个电子如彩蝶飞舞，深山空谷中遗世独立，不理世上的纷争，就这样一个人挺好。
作者：西瓜妈
