1 稀有气体化学的建立

稀有气体原来被称为“惰性气体”。它们在元素周期表中分别穿插在每一周期的末尾，构成了由典型非金属向典型金属过渡的一个自然和谐的缓冲带，形成了一个完整而严谨的元素体系，充分体现了自然界统一、简单、和谐的对称美。在结构和性质上的特殊性，使得稀有气体以独特的身份在元素周期表中占有极不寻常的地位。它们对于元素周期律的完善和发展，以及人们对原子结构和化学键理论的认识，都起到了极为重要的桥梁作用。正是由于稀有气体非同寻常的物理化学性质，才使人们在稀有气体的发现和稀有气体化学的建立过程中走了不少弯路，经受了很多波折和反复。这反映了客观世界的复杂性和人类认识上的局限性，在认识论和方法论方面都给了我们不少有益的经验教训和深刻的启迪。本章试图通过对稀有气体化学建立过程的分析，力求揭示人类是如何不断克服认识上的片面性、保守性和形而上学的观念，一步步脚踏实地向真理逼近的，借以展现科学发展和人类认识上的规律性，从中吸取经验教训，以提高科学研究的自觉性和主动性，力争少走弯路，少犯错误。

1．1 稀有气体的发现及对其化学性质的认识

人们对气体组成和性质的研究，对化学的确立和发展一直起着极为关键的桥梁作用。在化学发展的早期，人类曾被扑朔迷离的气体困扰了数千年。由于气体具有不同于一般固体和液体的诸多特性，如明显的可压缩性、扩散性、稀薄性、大多不可见性和无确定体积等，很早就引起了自然哲学家的浓厚兴趣和诸多联想。古代哲学家曾把气看做是构成世界万物的本原之一，但却始终对气体充满了神秘感。正是18世纪以来气体化学的快速发展，才真正打开了化学科学的大门，成为近代化学赖以确立和迅猛发展的第一块牢固的基石。化学家们通过对空气组成和性质的研究，终于认识了气体种类的多样性、可感知性和可操作性。特别是氧气的发现，引发了一场化学革命，近代化学才初步建立了自身的理论体系。化学家们又是借助对气体的深入研究，才终于剥去了流传2000多年的元素论和原子论的神秘面纱和思辨哲学的外衣，创立了近代科学元素说和原子论，使化学终于走向科学化和系统化发展的康庄大道。气体化学作为创立化学理论的拐杖，屡建奇功，更加受到人们的青睐。化学家们在气体化学这块肥沃的土地上辛勤劳作，倾注了大量精力和汗水。所以自18世纪人们在空气中发现了氮气和氧气以来，化学家们对空气进行了无数次的分析测定，普遍认为对空气的组成早已了如指掌，无须再研究了。1785年，被称为“科学怪人”的英国科学家卡文迪什（H．Cavendish）曾利用摩擦起电的方法，连续三个星期使空气中的氮气和氧气化合，然后将生成的氧化氮用苛性碱吸收，并用多硫化钾溶液除去剩余的氧气，结果发现残留下一个约为原来空气体积 1／120的不活泼微小气泡。他只是忠实记录了实验结果，并没有进一步去研究。卡文迪什的发现也未引起其他化学家的重视，致使这一重要发现被历史尘封了100多年，稀有气体依然是隐藏在茫茫空气中不为人所知。

1868年，法国和英国的天文学家在印度利用观察日全食的机会，用分光镜从太阳光谱中发现了氦，但却误认为“此曲只应天上有”，天外之物可见而不可得，自然也无法研究它的物理化学性质，而且在元素周期表中也未给氦留下一席之地。

从1882—1892年间，英国著名实验物理学家瑞利（J．W．S．Rayleigh）为了验证普劳特假说（该假说认为各种元素的原子都是由氢原子组成的），曾利用各种方法测定气体的密度，然后再计算原子量。当他测定氮气的密度时发现，从空气中分离出来的氮气密度比从化合物中分离出来的氮气密度略重。前者为1.2572克／升，后者为1.2508克／升。两者虽然相差甚微，但已超出了实验误差所允许的范围。瑞利是一位实验技术精湛和细心谨慎的实验物理学家，他没有忽视这一微小的差别。经反复实验，结果都是如此。瑞利曾设想各种可能，但都不能给出令人满意的解释，最后只好求助于化学家。伦敦大学的化学教授拉姆塞（W．Ramsay，1852—1916）欣然与瑞利合作，开始了探索稀有气体的艰苦征程。当时一般学者认为，空气中可能含有少量的N3，才导致从空气中分离出的氮气略重。但拉姆塞头脑机敏，独具慧眼，认为来自大气中的氮气里可能含有一种比氮气略重的未知气体。通过别人的提醒，瑞利和拉姆塞仔细翻阅了100多年前卡文迪什的实验记录，对卡文迪什发现的小气泡产生了强烈的好奇心，思考那个小气泡与空气中分离出的氮气密度反常的内在联系，更加坚信空气中有未知气体的存在，并决心进一步揭示卡文迪什小气泡之谜。19世纪的科学家已不再相信自然哲学的思辨，如果你说发现了一种新元素，就必须提取出来给大家看看，并以准确的实验确定其一系列物理化学性质，才能说服苛刻的化学家。经过认真思考和努力，拉姆塞设计了一套巧妙的实验装置。他用赤热的镁粉反复吸收小气泡中残存的氮气，然后将其充入放电管中，通过光谱分析终于确证了一种未知气体氩的存在。拉姆塞进一步详细研究了氩的物理化学性质，发现无论是加热、加压、火花放电或使用催化剂，它都不与任何活泼非金属或活泼金属元素发生反应，其懒惰之极令人惊讶！

氩的发现曾在科学史上传为佳话，被誉为是“第三位小数的胜利”。这实际上是对科学家在艰苦实验研究中明察秋毫和锲而不舍精神的最高报偿，是精确测量与创造精神的综合体现。氩被发现后不久，拉姆塞及其助手又从钇铀矿中发现了太阳元素氦，并大胆在元素周期表中开辟了一个新的元素族——零族，预言了其他稀有气体的存在。从1896年末开始，他和他的助手们经过几年艰苦卓绝的努力，通过分馏液态空气，又连克数城，发现和分离出了氖、氪、氙。20世纪初，拉姆塞受到如火如茶的物理学革命的启发和鼓舞，把研究方向转向放射化学新领域，对卢瑟福等人发现的“镭射气”和“钍射气”进行了详细研究，最后确定了这种放射性气体是一种新的惰性气体氡。氡的发现给稀有气体锦上添花，使其作为一个完整的元素群理直气壮地屹立在元素周期系中，并占据着极不寻常的重要地位。

稀有气体的发现曾一度给化学家带来了许多的惊奇和困惑，其一，百余年来，人们普遍认为对空气的研究早已详尽无遗，但却万万没有想到在大家自以为最熟悉的空气中竟隐藏着一整族的未知元素。是自然界有意捉弄我们，还是人们的认识上出了问题？对此，我国已故著名化学家付鹰先生曾有妙语评述：“自这一段历史我们可以吸收种种教训：（1）有时大家认为已经完全解决了的问题，实际上并未完全解决。在19世纪末，科学家认为空气的组成已经彻底被弄明白了，谁知其中还隐藏有一整族的元素。倘若瑞利人云亦云地接受了当时的结论，惰性气体的发现至少要推迟若干年；（2）有时一种实验手段似乎没有多大前途，但却可以产生惊人的后果。精确测量气体密度不能算是什么了不起的研究，瑞利若是看不起这个平凡的工作（那时他已是知名之士），或不亲自动手，就不会有重大发现；（3）更重要的是他和拉姆塞不惜付出巨大的劳动。拉姆塞与特拉弗斯（M．W．Travers）曾将百余升液态空气提纯蒸发，逐一检查，这个工作量不是懒汉所欢迎的。”其二，氩的发现曾给元素周期系带来严重威胁，它的原子量、单原子分子、零价及化学惰性都给确定其在周期表中的位置带来很大困难。拉姆塞经过一番缜密细致的考察，才确定了零族元素在周期表中的位置。这不仅需要高超的实验技术，更需要创新的勇气。其三，稀有气体的化学惰性更是令化学家感到惊讶和迷惑。拉姆塞和瑞利自发现氩以后，曾做了一系列实验，研究它的化学性质。他们利用多种方法试图使它与各种金属、氟、氯、氧、硫、碳、磷、碲以及多种氧化剂反应，或将氩分别通过赤热的氢氧化钠、熔融硝酸钾、过氧化钠，或将氩与四氯化碳、氢气、氯气混合，再用电火花引发，但结果发现，无论是加热、加压或使用催化剂，都不能使其发生任何变化。于是才取名“氩”（Argon，懒惰、迟钝的意思）。“惰性气体”也由此而闻名于世。

以后，化学家们又陆续对发现的氦、氖、氪、氙等元素，也逐一使它们与各种化学试剂作用，但均未发现有任何化学反应发生。于是稀有气体的化学惰性就逐渐成为人们的共识，“惰性气体”和“零族元素”的名称也似乎更加名副其实。但有些化学家仍不死心，当放射性元素氡被发现以后，尽管它的半衰期很短（222Rn的半衰期只有3.82天），给实验研究造成了很大困难，但英国著名原子物理学家卢瑟福（D．Rutheford）和索迪（F．Soddy）等仍以不足1厘米3的氡，用硫酸、盐酸、硝酸处理，并使之通过赤热的铬酸铅、铬酸镁等强氧化剂，也未发现有任何化学反应发生。还有人对豌豆粉、老鼠尸体和马血等动植物进行分析，仍未找到任何稀有气体的化合物。这就从实验上进一步巩固了稀有气体在化学性质上完全惰性的结论。它们好似贵族阶级的懒惰成性和冷漠无情，成为元素家族中的孤家寡人，因此它们又被称为“贵族气体”。

20世纪初，随着人们对原子结构认识的深入，化学家们也逐渐意识到元素的化学性质与外层电子数目有着直接联系。联想到稀有气体的化学惰性和外层8电子结构，人们逐渐领悟到稀有气体高度化学稳定性的内在原因。1916年，德国化学家柯塞尔（W．Kosse'l）和美国化学家路易斯（G．N．Lewis）、朗格缪尔（I．Langmuir）分别根据稀有气体的原子结构模型和化学稳定性，提出了经典的电价理论和共价键理论。他们都认为在化学反应中，各种元素的原子外层都有达到惰性气体原子8电子稳定结构的倾向，它们通过电子得失或共用，使其外层达到8电子结构，从而形成稳定的电价或共价单质或化合物。由于这些理论模型简明直观，又能比较满意地解释许多实验事实，因而很快得到化学界的承认。以后，化学键理论虽然有了进一步发展，但仍然沿袭了经典化学键理论的基本思想。这样，化学家不仅从实验研究方面充分肯定了稀有气体的化学惰性，而且进一步从理论上肯定了其不活泼的内在原因。理论和实践相互印证，似乎更加天衣无缝，化学家们对稀有气体的绝对惰性也就更加深信不疑了。

1．2 稀有气体化学的建立

自19世纪末以来，稀有气体元素不能生成热力学稳定化合物的结论给科学家人为地划定了一个禁区，致使绝大多数化学家不愿再涉猎这一被认为是荒凉贫瘠的不毛之地，关于稀有气体化学性质的研究被忽略了。尽管如此，仍有少数化学家试图合成稀有气体化合物。1932年，前苏联的阿因托波夫（A．R．Antropoff）曾报道，他在液体空气冷却器内，用放电法使氪与氯、溴反应，制得了较氯易挥发的暗红色物质，并认为是氪的卤化物。但当有人采用他的方法重复实验时却未获成功。阿因托波夫就此否定了自己的报道，认为所谓氪的卤化物实际上是氧化氮和卤化氢，并非氪的卤化物。1933年，美国著名化学家鲍林（L．Pauling）通过对离子半径的计算，曾预言可以制得六氟化氙（XeF6）、六氟化氪（KrF6）、氙酸及其盐。扬斯特（D．M．Younst）受阿因托波夫的第一个报道和鲍林预言的启发，用紫外线照射和放电法试图合成氟化氙和氯化氙，均未成功。他在放电法合成氟化氙的实验中将氟和氙按一定比例混合后，在铜电极间施以30000伏的电压，进行火花放电，但未能检验出氟化氙的生成。扬斯特由于对传统观念心有余悸，没有坚持继续进行实验，使一个极有希望的方法半途而废。一系列的失败，致使在以后的30多年中很少有人再涉足这一领域。令人遗憾的是，到了1961年，鲍林也否定了自己原来的预言，认为“氙在化学上是完全不反应的，它无论如何都不能生成通常含有共价键或离子键化合物的能力”。

历史的发展颇具戏剧性，就在鲍林否定其预言的第二年，第一个稀有气体化合物——六氟合铂酸氙（XePtF6）竟奇迹般地出现了，并以它独特的经历和风姿震惊了整个化学界，标志着稀有气体化学的建立，开创了稀有气体化学研究的崭新领域。

在加拿大工作的英国年轻化学家巴特列特（N．Bartlett）一直从事无机氟化学的研究。自1960年以来，文献上报道了数种新的铂族金属氟化物，它们都是强氧化剂，其中高价铂的氟化物六氟化铂（PtF6）的氧化性甚至比氟还要强。巴特列特首先用PtF6与等摩尔氧气在室温条件下混合反应，得到了一种深红色固体，经X射线衍射分析和其他实验确认此化合物的化学式为O2PtF6，其反应方程式为：

O2＋PtF6→O2PtF6

这是人类第一次制得O+2的盐，证明PtF6是能够氧化氧分子的强氧化剂。巴特列特头脑机敏，善于联想类比和推理。他考虑到O2的第一电离能是1175.7千焦／摩尔，氙的第一电离能是1175.5千焦／摩尔，比氧分子的第一电离能还略低，既然O2可以被PtF6氧化，那么氙也应能被PtF6氧化。他同时还计算了晶格能，若生成XePtF6，其晶格能只比O2PtF6小41.84千焦／摩尔。这说明XePtF6一旦生成，也应能稳定存在。于是巴特列特根据以上推论，仿照合成O2PtF6的方法，将PtF6的蒸气与等摩尔的氙混合，在室温下竟然轻而易举地得到了一种橙黄色固体XePtF6：

Xe＋PtF6→XePtF6

该化合物在室温下稳定，其蒸气压很低。它不溶于非极性溶剂四氯化碳，这说明它可能是离子型化合物。它在真空中加热可以升华，遇水则迅速水解，并逸出气体：

2XePtF6＋6H2O→2Xe↑+O2↑+2PtO2

＋12HF

这样，具有历史意义的第一个含有化学键的“惰性”气体化合物诞生了，从而很好地证明了巴特列特的正确设想。1962年6月，巴特列特在英国Proccedings of the Chemical Society杂志上发表了一篇重要短文，正式向化学界公布了自己的实验报告，一下震动了整个化学界。持续70年之久的关于稀有气体在化学上完全惰性的传统说法，首先从实践上被推翻了。化学家们开始改变了原来的观念，摘掉了冠以稀有气体头上名不副实的“惰性”的帽子，拆除了人为的樊篱，很快形成了一个合成和研究新的稀有气体化合物的热潮，开辟了一个稀有气体化学的新天地。

认识上的障碍一旦拆除，更多的稀有气体化合物很快被陆续合成出来。就在同年8月，柯拉森（H．H．Classen）在加热加压的情况下，以1∶5体积比混合氙与氟时，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，更加激发了化学家合成稀有气体化合物的热情。在此后不长的时间内，人们相继又合成了一系列不同价态的氙氟化合物、氙氟氧化物、氙氧酸盐等，并对其物理化学性质、分子结构和化学键本质进行了广泛的研究和探讨，从而大大丰富和拓宽了稀有气体化学的研究领域。到1963年初，关于氪和氡的一些化合物也陆续被合成出来了。至今，人们已经合成出了数以百计的稀有气体化合物，但却仅限于原子序数较大的氪、氙、氡，至于原子序数较小的氦、氖、氩，目前仍未制得它们的化合物，但有人已从理论上预测了合成这些化合物的可能性。1963年，皮门陶（Pimentaw）等人根据HeF2的电子排布与稳定的HF-2离子相似这一点，提出了利用核反应制备HeF2的3种设想：（1）制取TF-2，再利用氚〔3H（T）〕的β衰变合成HeF2：TF-2→HeF2＋β；（2）用热中子辐射LiF，使

合，生成HeF2；（3）直接用α粒子轰击固态氟而产生HeF2。但毛姆等人则认为，HeF2和HF-2的电子排布虽然相似，但HF-2可以看成是一个H-跟两个F原子作用成键，H-的电离能仅为22.44千焦／摩尔，而He的电离能却高达 801.5千焦／摩尔，因此是否存在HeF2，在理论上是值得怀疑的，氦能否形成化合物，至今仍是个不解之谜。

稀有气体化学的建立是本世纪60年代的一件大事，具有广泛而深远的意义。稀有气体化合物的出现，打破了稀有气体完全惰性或不能形成化合物的传统观念，为元素化学开辟了一个崭新的研究领域。化学家们通过实践发明了许多新的合成方法，制备了多种具有极高氧化性的稀有气体化合物，这些化合物由于其独特的化学性质，已开始在化工生产和科学研究中得到应用，并且展示出了可喜的应用前景。稀有气体的氟化物已经开始用作多种化工过程中的氟化剂；在原子反应堆中，XeF4可用作中子减速剂和用于氙、氪的分离；在核燃料工业中用于铀、钚、镎的分离和提纯；氡的氟化物在辐射监测和大气净化方面也已开始应用；由于氙的化合物具有很强的氧化性，而且在反应后自身被还原成气体氙逸出，不给体系增加任何杂质，所以是一种优良的分析试剂；又由于氙（Ⅳ）的化合物具有奇特的光、电和磁学性质，则可用来制造特殊的光学玻璃、激光材料；XeO3对震动很敏感，爆炸后不留任何碎片或腐蚀性气体，可用作微型炸药和高能燃料；在金属及合金的精炼方面稀有气体也具有实际的应用前景。

稀有气体化合物的合成和研究更具有重大而深远的理论意义。以往的以稀有气体模型建立起来的化学键理论，都认为稀有气体外层8电子壳层是绝对稳定的。但稀有气体化合物的发现却给以往化学键理论当头一棒，出了一道不大不小的难题，对化学键理论的进一步发展无疑起到了极大的促进作用。化学家们通过对各种稀有气体化合物的几何构型、晶体结构、核磁共振谱、穆斯堡尔谱、升华热及其他结构和热力学数据的分析，来重新探索化学键的本质。目前，化学家利用杂化轨道理论、相关效应模型、分子轨道法、价键法等理论试图阐明稀有气体化合物的结构与性质的关系，并且已经取得了比较满意的成果，但也遇到了不少困难，如在解释XeF6的几何构型时，现有的各种化学键理论都无法给予满意的解释。这说明现有的化学键理论还有许多不完善之处。新的矛盾的出现必将成为化学键理论日趋完善的重要推动力。

1．3 历史的反思

从稀有气体的发现到稀有气体化学的建立，化学家们的认识经历了极其复杂和曲折的过程，其中蕴藏着深刻而又丰富的认识论和方法论的内涵，也饱含着诸多宝贵的经验和教训，很值得我们总结和借鉴。

其一，科学发展的历史多次告诫我们，过分拘泥于传统观念，把一定历史条件下的科学认识视为不可逾越的金科玉律，必然要走进形而上学和教条主义的迷宫。在1894年以前，人们对空气的组成和性质进行了大量的分析和研究，确实取得了丰硕的成果。于是自以为对空气的成分已了如指掌，但瑞利和拉姆塞却在被大多数人视为贫瘠荒凉的领域，发现和离析出了一整族的稀有气体。同样，当稀有气体被发现之后，化学家们又做了不少努力，试图合成它们的化合物，但几十年的辛勤劳动都以失败而告终。于是人们又犯了同样的错误，基于不完备的实验事实，归纳出稀有气体绝对惰性的结论。1916年以来，化学家们又根据稀有气体的化学惰性和外层电子结构的特点，建立了经典化学键的电价理论和共价理论，认为原子在化合时，通过得失或共享电子以达到稀有气体原子外层8电子的稳定结构。这种建立在稀有气体模型基础上的八隅律由于概念直观简明，通俗易懂，比较满意地说明了许多实验事实，因而很快得到化学家的广泛承认，并写入了化学教科书中，更使稀有气体不能形成化合物的观念从理论上得到肯定和加强。以有限事实建立起来的不完善理论逐渐形成了一种规范，阻碍了人们对稀有气体化学性质的进一步探索。历史的偏见把一整族元素从整个化学元素群中分割出来，宣判了它们是不能生儿育女的修女，从而使绝大多数化学家放弃了对稀有气体化学的深入研究。从1894年到1962年的近70年间，尽管有人也曾预言过稀有气体化合物存在的可能性，也有少数化学家仍试图合成稀有气体化合物，但都囿于固有成见，缺乏足够的信心和毅力，因而未能取得突破性进展。这绝不是限于当时的实验技术条件。事实上现在制备稀有气体化合物的方法，并不要求十分复杂的设备或苛刻的技术条件，如只须将氙与PtF6在常温常压下混合，即可制得XePtF6；氙与氟混合加热即可制得XeF4，甚至将氙氟在阳光下照射就能很容易制得XeF2。而这些实验方法和技术条件也早已为人们所熟悉，但为什么延迟到本世纪60年代才得以实现呢？这不能不认为是传统偏见蒙住了人们的眼睛。可见，在传统观念的束缚下，先入为主的偏见常常成为一种桎梏，堵塞了科学家通往新世界的思想路线，阻碍了科学认识的发展。但稀有气体的化学反应性能依然日复一日、年复一年地客观存在着，嘲弄般地注视着人们对于它们的不公正的判决，它们也决不会因人类的意志为转移。客观世界的复杂性和自然规律的隐蔽性决定了人类认识上的局限性、片面性和反复性。列宁指出：“辩证唯物主义者一向认为，世界比它显现的更丰富、更生动、更多样化，因为科学每向前发展一步，就会发现它新的方面。”传统的科学认识是时代的产物，是我们认识发展的前提和起点，但决不是认识的终结。如果一味死抱住传统认识不放，哪还有什么发展和进步可言呢？由于事实本身是不可穷尽的，那么以有限的实验事实归纳出来的理论总是不可避免地带有主观性、片面性和局限性，因此决不能迷信和盲从。科学研究中采用的归纳法一般是不完全的归纳法，即根据对有限的实验事实考察作出的结论，在逻辑上是不充分的，正如列宁所说：“以最简单的归纳方法所得到的最简单的真理，总是不完全的，因为经验总是未完成的。”运用不完全归纳法推引出来的结论往往在认识的边缘上是模糊的，在这个模糊的界限上就可能隐藏着错误。自然界本身是难以穷尽的，人类的科学认识并不是一成不变的，忽视了科学认识的条件性、近似性和发展性就必然要走弯路，甚至犯错误。英国著名科学哲学家卡尔·波普（Kal Poper）对科学的发展曾提出了证伪主义观点，认为：“任何科学理论的发展都是首先根据有限的实验事实，大胆地跳跃到某种结论上，进行猜测性的解答，然后再接受实践的检验。科学理论的发展就是不断探索、除错，排除错误的假说，建立新假说的过程。”当传统认识发展到一定阶段就可能成为科学进一步发展的阻力，使人们在思维方法上产生一种顽固维护旧规范的惰性，阻碍人们对事物深层规律的认识。只有树立辩证唯物主义的认识论和方法论，既要尊重传统认识，又要清醒认识到传统认识的局限性和人类认识上的弱点，善于在收敛式思维和发散式思维之间保持适当的张力，始终保持蓬勃的朝气和创新精神，才能在科学研究的征途上披坚执锐，不断开拓进取。

虽然稀有气体化合物的合成对八隅律是一个严峻的挑战，给化学键理论提出了新的难题，但事实和理论的矛盾运动必将使化学键理论更加趋于完善和成熟。稀有气体化合物的出现，也不能使我们完全否定八隅律的合理内涵，因为它毕竟是建立在大量实验事实基础上的经验总结，必然有其合理的成分。仍应承认原子在形成化合物时具有8电子外壳是相对比较稳定的结构，但决不能将八隅律绝对化，即认为凡是具有8电子外壳的原子都绝对不能发生化学反应的观点已应成为历史陈迹了。

其二，正确认识是突破“惰性”元素禁区的关键。自1894年以来，许多化学家根据常规经验，试图冲破惰性元素的禁区，但都是以失败而告终。经典化学键理论的出现，又为从不完全实验中归纳出稀有气体不能形成化合物的结论提供了理论根据，这样就在实践和理论两个方面肯定了稀有气体的化学惰性。显然，依靠传统观点突破禁区是非常困难的，只有另辟蹊径，以新的思维方式为指导，寻求新的手段和方法。巴特列特不囿于固有的思想路线，从新的角度去审视合成稀有气体化合物的可能性。他借助于热力学的数据首先分析了O2PtF6的生成，以敏锐的科学洞察力看到了O2PtF6的特殊性，并在此基础上加以合理的类比和联想，根据氙的第一电离能比O2的第一电离能还低的事实，同时又在理论上计算了O2PtF6的晶格能与假设生成XePtF6的晶格能相近，从而紧紧抓住了这两个认识前提，从逻辑上推导出了生成XePtF6的可能性。有了正确的理论作指导，然后再付诸实践，将推理变成现实，果然获得成功。显然，在思想方法上，巴特列特首先突破了传统偏见的束缚，对新合成的化合物进行理论分析，然后再通过实践验证自己的推理。这种先破后立的思维方式，充分体现了他的创新精神和思维的高度灵活性。传统偏见一旦被突破，便会形成一股势不可挡的滚滚洪流。XePtF6的合成好比一个新生的晶种，向人们展示出新的观念。继巴特列特之后，化学家们相继合成出了一大批稀有气体化合物，很快形成了一个合成和研究稀有气体化合物的热潮。既然氙不是化学惰性的，可以生成众多化合物，那么与之相类似的其他稀有气体也应能在一定条件下参加化学反应。于是XePtF6又像是一种催化剂，驱动着化学家去合成氦、氖、氩、氪、氡的化合物。可见，正确的理论指导可以大大加速对客观事物的认识过程。缺乏理论指导的实践是盲目的实践，它往往容易把人们引向迷宫，犯经验主义和教条主义的错误。相反，以正确理论和方法为指导的实践可使盲目性降低到最低限度，使成功的可能性提高到最大限度。特别是科学技术高度发达的今天，几乎任何一项科学实验都离不开理论的指导，正如我国著名化学家唐敖庆先生所说：“理论要靠实验结果来丰富和发展，实验要有理论作指导。”维生素B12的合成堪称是当代理论指导实践而获得巨大成功的光辉范例。美国化学家伍德沃德（R．B．Woodward）是一位著名的有机合成化学家，他以高超而精湛的实验技能合成了喹宁、胆固醇、植物碱、利血平、叶绿素等一系列复杂的天然有机化合物，在合成化学方面积累了丰富的实验材料和宝贵经验。他的同胞霍夫曼（R．Hoffman）则是一位擅长理论工作的量子化学家。他们两人密切合作，珠联壁合，于1965年提出了分子轨道对称守恒原理。他们在这一原理的正确指导下，成功地完成了维生素B12的合成。维生素B12的分子结构极其复杂，分子中含有9个不对称碳原子，有512个可能的立体异构体。伍德沃德和霍夫曼以分子轨道对称守恒原理为指导，靠着丰富的有机合成经验，搞清了每一步的反应机理，绕过了许多险滩和暗礁，使每一步反应都能朝着指定的立体构型进行，终于完成了维生素B12的全合成。在现代科学研究中，理论和实验的相互促进、密不可分的辩证关系，比以往任何时代都更加突出。科学家不仅要精于实验，更要善于理论思维。

其三，人类对自然界的认识是不可穷尽的。从稀有气体及其化学发展一波三折的历史不难看出，面对庞杂繁复的物质世界，人类目前的认识还是非常肤浅的，只不过是在大海的浅滩上捡到了几只美丽的贝壳而已。稀有气体的发现为无机化学开辟了一块新大陆。人们在研究了它们各种物理化学性质的同时，又开始了合成稀有气体化合物的漫长征途。第一个稀有气体化合物的合成，又成为人类认识的新的转折点，从此又进入一个以研究和合成稀有气体化合物为特征的新时期。稀有气体化学的蓬勃发展，为在工农业、医学、科学研究中的应用开辟了广阔的前景。当人们掌握了制备、性质和功能之后，又促使化学家进一步研究它们的结构，并寻找结构、性能和用途之间的内在联系。在人们认识发展的过程中，还要不断对旧的理论进行反省，重新认识八隅律理论框架，明确其合理性的界限，在此基础上进一步研究合成其他稀有气体化合物的可能途径和方法。这正如列宁所说：“人的智慧发现了自然界中许多神奇的东西，并且还将发现更多的东西，从而扩大对自然界的统治……”大自然凭借浓重的夜色隐藏着无穷无尽的奥秘，等待着勇于探索的人们去发掘。人类对自然界的认识是一条永不停顿的长河，化学家通过对稀有气体化合物中化学键的研究，将有可能更加深刻地揭示化学键的本质。人类对自然界的科学认识是无穷无尽的，对未知领域的探索是没有疆界的。正所谓“路漫漫其修远兮，吾当上下而求索”。作为一位科学工作者，不仅要掌握丰富的科学知识，虚心继承前人的科学成果，还要具备驾驭知识的能力，掌握曲径探幽的本领，更要具有勇于批判和创新精神，不断在前人开辟的道路上开拓进取，穷追不舍。只有这样才能把科学推向前进，创造更加美好灿烂的明天。