稀有气体是指元素周期表上所有0族元素对应的气体，也称为惰性气体。在常温常压下，它们都是无色无味的单原子气体，很难进行化学反应。稀有气体共有7种，它们是氦（He）、氖（Ne）、氩（Ar）、氪（Kr）、氙（Xe）、氡（Rn，放射性）、（气奥）（Og，放射性，人造元素）。其中Og是以人工合成的稀有气体，原子核非常不稳定，半衰期很短，只有5毫秒。根据元素周期律，估计Uuo比氡更活泼。不过，理论计算显示，它可能会非常活泼，并不一定能称为惰性气体。然而，碳族元素鈇（Fl，原临时命名为Uuq）表现出与稀有气体相似的性质。

名称

“noble gases”在十九世纪被化学家发现以来，由于深入理解其性质而多次改名。原本它们被称为稀有气体（rare gases），因为化学家认为它们是很罕见的。不过，这种说法只适用其中部分元素，并非所有都很少见。

例如氩气（Ar,argon）在地球大气层的含量占0.9%，胜过二氧化碳；而氦气（He,helium）在地球大气层的含量确实很少，但在宇宙却是相当充沛，它占有25%，仅次于氢。所以化学家又改称为惰性气体（又称钝气，inert gases），表示它们的反应性很低，不曾在自然中出现化合物过。

对于那些早期需借由化合物来寻找元素的科学家，这些元素是比较难以寻找的。不过，有研究指出他们是可以和其他元素结合成化合物（此即稀有气体化合物），只是需要借助人工合成的方式。故最后改称为贵重气体（又称贵族气体、贵气体或高贵气体，noble gases），这个称呼是源自德语的Edelgas所翻译来的，是由雨果·埃德曼于1898年所定名。“noble”与黄金等的“贵金属”类似，表示它们不易发生化学反应，但并非不能产生任何化合物。

在中文译名方面，两岸三地有着不同的称呼。中国大陆全国自然科学名词审定委员会于1991年公布的《化学名词》中正式规定“noble gases”称为稀有气体一词。香港教育局的《中学化学科常用英汉词汇》称“noble gases”为（高）贵气体，而一般社会仍有使用惰性气体的称呼。而台湾方面，由国立编译馆的国家教育研究院建议常称“noble gases”为惰性气体，比较少用钝气、稀有气体等。

发现

1785年英国科学家卡文迪许在一个盛有空气并加有氧气的装置中，利用电火花使其中的氮和氧化合并将生成的氮的氧化物用水溶去。他将上面这个过程反复多次后，发现无论往其中加多少氧气，空气试样中总有大约原来体积的1%左右的气体被残留了下来。卡文迪许因此成为了世界上最早用实验方法从空气分离出惰性气体的第一位科学家。

1892年，一位在英国剑桥卡文迪许实验室工作的名叫瑞利的物理学家和另一位在伦敦大学学院担任化学教授的名叫拉姆塞的化学家，才真正揭开了卡文迪许实验中残余的稀有气体之谜。

瑞利善于精确地测量气体的密度，因而发现用卡文迪许方法得到的这种残余气体，其密度比纯氮气要高出约0.5%。他百思不得其解，于是写信给《自然》杂志征求解答。拉姆塞联想起卡文迪许实验中剩下的那点和氧无法化合的气体，以更为精密的方法重复了卡文迪许的实验，他继而和瑞利共同研究了这种气体的发射光谱，借助于大约30年前才为化学家所熟悉的分光技术，发现这种气体所发射的谱线是一种未知元素的谱线，因此是一种新元素。

他们用一个在希腊文里表示“惰性”的字来命名这种气体元素，这就是后来称之为氩的元素。接着拉姆塞等又从空气中陆续分离出惰性气体族中的其他成员，并分别命名为氦、氖、氙和氡，和氩一起构成了元素周期表中的第0族，长期以来被统称为惰性气体（即稀有气体）。

1904年，瑞利和拉姆齐分别获得诺贝尔物理学奖和化学奖，以表彰他们在稀有气体领域的发现。瑞典皇家科学院主席西德布洛姆致词说：“即使前人未能确认该族中任何一个元素，却依然能发现一个新的元素族，这是在化学历史上独一无二的，对科学发展有本质上的特殊意义。”

稀有气体的发现有助于对原子结构一般理解的发展。在1895年，法国化学家亨利·莫瓦桑尝试进行氟（电负性最高的元素）与氩（稀有气体）之间的反应，但没有成功。直到20世纪末，科学家仍无法制备出氩的化合物，但这些尝试有助于发展新的原子结构理论。由这些实验结果，丹麦物理学家尼尔斯·玻尔于1913年提出，在原子中的电子以电子层形式围绕原子核排列，除了氦气以外的所有稀有气体元素的最外层的电子层总是包含8个电子。1916年，吉尔伯特·牛顿·路易斯制定了八隅体规则，指出最外电子层上有8个电子是任何原子最稳定的排布；此电子排布使它们不会与其他元素发生反应，因为它们不需要更多的电子以填满其最外层电子层。

但到了1962年，尼尔·巴特利特发现了首个稀有气体化合物六氟合铂酸氙。其他稀有气体化合物随后陆续被发现：在1962年发现了氡的化合物二氟化氡；并于1963年发现氪的化合物二氟化氪。2000年，第一种稳定的氩化合物氟氩化氢（HArF）在40K（-233.2℃）下成功制备。

1998年12月，俄罗斯杜布纳的联合核研究所的科学家以钙原子轰击钚来产生114号元素的单一原子，后来被命名为Fl。初步化学实验已显示该元素可能是第一种超重元素，尽管它位于元素周期表的第14族，却有着的稀有气体特性。2006年10月，联合核研究所与美国劳伦斯利福摩尔国家实验室的科学家成功地以钙原子轰击锎的方法，人工合成了Uuo，它是18族的第七个元素。

物理和原子性质

由于稀有气体无极性且相对分子质量较小，因而它们的分子间作用力非常弱，所以熔点和沸点非常低。

它们在标准状况下都是单原子气体，甚至比一般固体元素原子量更大的氙、氡等也是这样。氦与其它稀有气体元素相比，具有一些独特的性质：它的沸点和熔点低于其它任何已知的物质；它是唯一的一种表现出超流性的元素；它是唯一不能在标准状况下冷却凝固的元素——必须在0.95K（−272.200℃）的温度施加25个大气压（2,500kPa）的压力，才能使它凝固。到氙为止的稀有气体都有多个稳定的同位素，氡则没有稳定同位素。它寿命最长的同位素222Rn的半衰期也只有3.8天，氡会衰变为氦和钋，最终衰变产物则是铅。

稀有气体原子像大部分族中的原子一样，由于电子层数的增加，原子半径随着周期的增加而增加。

原子的大小与影响物质的许多性质。例如，电离能随着半径的增加而减少，因为较重的稀有气体中的价电子离核较远，因此更容易脱离原子核的束缚。稀有气体的电离能是每一个周期中最大的，这反映了它们的电子排布的稳定性，也导致了它们的化学性质不活泼。然而，有些较重的稀有气体的电离能较小，足以与其它元素和分子相比。巴特利特正是看到了氙的第一电离能与氧分子相似，而尝试用六氟化铂来把氙氧化，因为六氟化铂的氧化性非常强，足以把氧气氧化。稀有气体不能得到一个电子，而形成稳定的阴离子；也就是说，它们的电子亲合能是负值

稀有气体的宏观物理性质主要来自原子之间的弱范德华力。原子之间的吸引力随着原子大小的增加而增加，由于极化性的增加以及电离能的减少。这就是在第18族从上到下，原子半径和原子间力增加，导致熔点、沸点、汽化热和溶解度增加的原因。密度的增加则是由于原子序数的增加。

稀有气体在标准状况下几乎是理想气体，但它们与理想气体状态方程的偏差提供了分子间作用力的研究的重要线索。兰纳-琼斯势，通常用来模拟分子间的作用，由约翰·兰纳-琼斯根据氩的实验数据提出，那时量子力学还没有发展到可以作为从第一性原理（即量子化学从头计算）理解分子间作用力的工具。这些作用的理论分析变得易于处理，因为稀有气体是单原子，且原子是球形，这意味着原子之间的作用与方向无关（各向同性）。

化学性质

稀有气体组成了元素周期表中的第18族。已经确认的元素是氦（He）、氖（Ne）、氩（Ar）、氪（Kr）、氙（Xe）和氡（Rn）。这些元素在标准状况下都是无色、无气味、无味道、不可燃的气体。曾经有一段时间，它们被称为元素周期表中的第0族，因为大家认为它们的化合价为零，也就是说，它们的原子不能与其它元素结合而形成化合物。然而，后来发现有些稀有气体确实可以形成化合物，这样“第0族”的名称便再没有人使用了。目前对第18族的最新元素Uuo了解非常少。

稀有气体的价电子层已满。价电子是最外层的电子，通常只有这些电子参与化学键。价电子层已满的原子是非常稳定的，因此很难形成化学键，也极难得到或失去电子。然而，在较重的稀有气体中（例如氡），最外层的电子与原子核之间的电磁力要小于较轻的稀有气体（例如氦），因此较重的稀有气体较容易失去最外层电子。

稀有气体记法

由于价电子层已满，因此稀有气体可以与电子排布记法结合起来，形成稀有气体记法。这种记法是先写出元素之前的最近的稀有气体，然后再写出从那里开始的电子排布。例如，碳的电子排布是1s22s22p2，稀有气体记法则是[He]2s22p2。使用这种记法更容易识别元素，也比完整的原子轨道记法要简短。

化合物

1962年以后，合成稀有气体元素化合物的工作有了长足的进展。就在巴特利特合成Xe+（PtF6）-的几个月之后，美国的阿贡国家实验室在400℃和不大的压力条件下，制备出第一个性质稳定的稀有气体元素和卤素的二元化合物XeF4。

四氟化氙是一种白色固体，熔点为140℃。此后，人们先后合成了XeF2、FeF6、XeO3、XeO4和KrF2，以及含有氧和氟的稀有气体元素三元化合物如XeOF4、XeO2F2等，还有氟化氙和氟化锑的复合物如XeF2·SbF6、XeF2·2SbF6、XeF3·3SbF6、XeF3·Sb2F11、Xe2F11·SbF6等，后来又合成了氡的氟化物和KrF2与金属氟化物的复合物。20世纪80年代后对于合成含有Xe-N键的稀有气体元素化合物也获得成功。但合成氦、氖和氩的化合物的尝试尚未获得成功。

制备

稀有气体在宇宙中的丰度随着原子序数的增大而降低。氦是宇宙中仅次于氢的最丰富的元素之一，质量分数大约为24%。宇宙中的大部分氦都是在太初核合成中形成的，但是由于恒星核合成中的氢的聚变，氦的数量仍在不断增加。地球上的丰度则完全不同，氦仅仅是大气中第三丰富的稀有气体。这种不同的原因是大气层中没有太初氦，因为原子质量太小，氦无法被地球的引力场吸引在地球表面附近。

地球上的氦来自地壳中重元素（例如铀和钍）的α衰变，这样产生的氦往往积聚在天然气田中。另一方面，较丰富的氩来自于钾-40的β衰变。钾-40同样存在于地壳中，它产生的氩-40是地球上最丰富的氩同位素，尽管它在太阳系中相当稀少。这个过程是钾氩测年法的理论基础。氙在大气中的丰度比预想的要低，这被称作“氙失踪问题”（英语：missing xenon problem）。有一种理论认为缺少的氙可能被限制在地壳的矿石中。

氡在岩石圈中通过镭的α衰变生成。它会通过裂缝逸出石材进入建筑物，并在通风不佳的建筑物内积聚。因为氡的放射性很强，它对人体健康有很大的危害。估计仅在美国每年就有21000人死于氡引发的肺癌。

氖、氩、氪和氙都是从空气中使用气体液化的方法获得的，先将各种气体液化，再根据沸点不同来分馏，将混合物分离成不同的馏分。氦通常提取自天然气，而氡可以从镭化合物放射性衰变的产物中分离出来。稀有气体的价格取决于他们的自然丰度，因此氩最便宜而氙最昂贵。

用途

随着工业生产和科学技术的发展，稀有气体越来越广泛地应用在工业、医学、尖端科学技术以至日常生活里。

利用稀有气体极不活动的化学性质，有的生产部门常用它们来作保护气。例如，在焊接精密零件或镁、铝等活泼金属，以及制造半导体晶体管的过程中，常用氩作保护气。原子能反应堆的核燃料钚，在空气里也会迅速氧化，也需要在氩气保护下进行机械加工。电灯泡里充氩气可以减少钨丝的气化和防止钨丝氧化，以延长灯泡的使用寿命。

稀有气体通电时会发光。世界上第一盏霓虹灯是填充氖气制成的（霓虹灯的英文原意是“氖灯”）。氖灯射出的红光，在空气里透射力很强，可以穿过浓雾。因此，氖灯常用在机场、港口、水陆交通线的灯标上。

灯管里充入氩气或氦气，通电时分别发出浅蓝色或淡红色光。有的灯管里充入了氖、氩、氦、水银蒸气等四种气体（也有三种或两种的）的混合物。由于各种气体的相对含量不伺，便制得五光十色的各种霓虹灯。人们常用的荧光灯，是在灯管里充入少量水银和氩气，并在内壁涂荧光物质（如卤磷酸钙）而制成的。通电时，管内因水银蒸气放电而产生紫外线，激发荧光物质，使它发出近似日光的可见光，所以又叫做日光灯。

利用稀有气体可以制成多种混合气体激光器。氦-氖激光器就是其中之一。氦氖混合气体被密封在一个特制的石英管中，在外界高频振荡器的激励下，混合气体的原子间发生非弹性碰撞，被激发的原子之间发生能量传递，进而产生电子跃迁，并发出与跃迁相对应的受激辐射波，近红外光。氦-氖激光器可应用于测量和通讯。

氦气是除了氢气以外最轻的气体，可以代替氢气装在飞船里，不会着火和发生爆炸。

液态氦的沸点为-269℃，是所有气体中最难液化的，利用液态氦可获得接近绝对零度（-273.15℃）的超低温。氦气还用来代替氮气作人造空气，供探海潜水员呼吸，因为在压强较大的深海里，用普通空气呼吸，会有较多的氮气溶解在血液里。

当潜水员从深海处上升，体内逐渐恢复常压时，溶解在血液里的氮气要放出来形成气泡，对微血管起阻塞作用，引起“气塞症”。氦气在血液里的溶解度比氮气小得多，用氦跟氧的混合气体（人造空气）代替普通空气，就不会发生上述现象。

温度在2.2K以上的液氦是一种正常液态，具有一般液体的通性。温度在2.2K以下的液氦则是一种超流体，具有许多反常的性质。例如具有超导性、低粘滞性等。它的粘度变得为氢气粘度的百分之一，并且这种液氦能沿着容器的内壁向上流动，再沿着容器的外壁往下慢慢流下来。这种现象对于研究和验证量子理论很有意义。

氩气经高能的宇宙射线照射后会发生电离。利用这个原理，可以在人造地球卫星里设置充有氩气的计数器。当人造卫星在宇宙空间飞行时，氩气受到宇宙射线的照射。照射得越厉害，氩气发生电离也越强烈。卫星上的无线电机把这些电离信号自动地送回地球，人们就可根据信号的大小来判定空间宇宙辐射带的位置和强度。

氪能吸收X射线，可用作X射线工作时的遮光材料。

氙灯还具有高度的紫外光辐射，可用于医疗技术方面。氙能溶于细胞质的油脂里，引起细胞的麻醉和膨胀，从而使神经末梢作用暂时停止。人们曾试用80%氙和20%氧组成的混合气体，作为无副作用的麻醉剂。在原子能工业上，氙可以用来检验高速粒子、粒子、介子等的存在。

氪、氙的同位素还被用来测量脑血流量等。

氡是自然界唯一的天然放射性气体，氡在作用于人体的同时会很快衰变成人体能吸收的氡子体，进入人体的呼吸系统造成辐射损伤，诱发肺癌。一般在劣质装修材料中的钍杂质会衰变释放氡气体，从而对人体造成伤害。体外辐射主要是指天然石材中的辐射体直接照射人体后产生一种生物效果，会对人体内的造血器官、神经系统、生殖系统和消化系统造成损伤。

然而，氡也有着它的用途，将铍粉和氡密封在管子内，氡衰变时放出的α粒子与铍原子核进行核反应，产生的中子可用作实验室的中子源。氡还可用作气体示踪剂，用于检测管道泄漏和研究气体运动。