Proces studia ušlechtilých plynů a jejich role v průmyslových odvětvích

V chemii existuje nespočet prvků, které spolu mohou nebo nemusí souviset. Existují kovy, nekovy, lanthanoidy a aktinidy, přechodné kovy a kovy alkalických zemin; a samozřejmě máme jeden z chemických prvků Komu jsme během hodin chemie věnovali malou pozornost, a ještě méně, pokud jde o posun v životě. Mluvím samozřejmě o vzácných plynech.

Tyto prvky, které jsou v prostředí tak vzácné, nemůžeme příliš analyzovat. Zde se dozvíme o historii vzácných plynů, jejich použití a vlastnostech, jakož i dalších kuriozitách. Zůstaňte zde a dozvíte se ty nejlepší věci o vzácných plynech.

Poznejme plyny

Jedná se o skupinu chemických sloučenin, které mají navzájem velmi podobné vlastnosti. Například za normálních podmínek jsou bezbarvé, bez zápachu, monatomické plyny a mají velmi nízkou chemickou reaktivitu. Ty se nacházejí ve skupině číslo 18 periodické tabulky a jsou známé jako: Helium, neon, xenon, argon, krypton, radioaktivní: radon a syntetické: oganeson.

Jeho vlastnosti lze vysvětlit existujícími moderními teoriemi o atomové struktuře. Jejich skořápka valentních elektronů je považována za úplnou, což jim dává omezenou tendenci podílet se na chemických reakcích, a je jedním z důvodů, proč jsou špatně pochopeny. Ve skutečnosti je dodnes velmi málo sloučenin vzácného plynu.

Odkud bereme vzácné plyny?

Neon, argon, xenon a krypton získáváme ze vzduchu metodami frakční destilace a zkapalňování. Hélium se nachází v zemním plynu, kde by to mělo být obvykle oddělené. A radon se získává radioaktivním rozpadem sloučenin rozpuštěných v radiu.

A Oganeson je syntetický prvek vytvořený v roce 2002, který získal svou nomenklaturu IUPAC v roce 2016. Je známo, že je velmi reaktivní i nestabilní, takže s ním nebylo mnoho práce.

Tyto plyny měly velmi důležité využití v oblasti osvětlení, svařování a průzkumu vesmíru. Trimix, což je roztok helium-kyslík-dusík, se používá k tomu, aby potápěči neutrpěli narkotický účinek dusíku v hlubinách. Co víc, poté, co jsme věděli o nebezpečí hořlavosti vodíku toto bylo při vytváření vzducholodí a horkovzdušných balónů nahrazeno heliem.

Vlastnosti těchto plynů

Ušlechtilé plyny dostanou svůj název z překladu z němčiny edelgas, jméno, které poprvé použil v roce 1898 chemik Hugo Erdman. S tímto jménem snažil se odkazovat na nízkou míru reaktivity těchto prvků. Ve skutečnosti se jedná o nejméně známé reaktivní prvky, a to natolik, že jsou prakticky inertní nebo nereaktivní.

Je to proto, že mají úplnou valenční skořápku, která jim ponechává nízkou kapacitu pro uvolňování elektronů a jejich chování se blíží chování ideálního plynu.

Vzácné plyny mají obecně různé vlastnosti.

• Jsou to nekovové prvky: Jelikož je to plyn, nemá ve své konformaci žádné kovové částice. Zároveň nejsou schopny reagovat s jinými kovy.
• Jsou bezbarvé a bez zápachu: i když mohou být uvedeny barvy na žárovky a žárovky vytvořené pomocí těchto plynů pomocí elektřiny, jsou původně bezbarvé a bez zápachu.
• Mají plnou valenční vrstvuNeon, xenon, argon, krypton a radon mají v poslední skořápce osm elektronů. Helium má dva elektrony. Tímto způsobem mají vzácné plyny úplnou valenční skořápku. Proto tyto prvky za normálních okolností netvoří vazby.
• Existují jako monatomické plyny: Jak je zřejmé, tyto prvky, dokonce i atomově největší, mají pouze jeden atom.

• Jsou prakticky nereaktivní: Vzhledem k jejich plné valenci a obtížnosti při dodávání elektronů jsou považovány za prakticky inertní.

• Vedou elektřinu a produkují fluorescenciI když jsou tyto plyny velmi nízké, jsou schopné vést elektřinu a přitom fosforeskují.

• Mají nízkou teplotu tání a bod varuTyto vzácné plyny mají velmi nízkou teplotu tání a teplotu varu.

• Mají velmi nízkou elektronegativitu: tyto prvky jsou velmi nízké elektronegativní

• Mají vysokou ionizační energii: Vaše ionizační energie je ve skutečnosti nejvyšší ve vašem období.
• Nejsou hořlavé: I kvůli hořlavému šálku vodíku byl při výrobě vzducholodí a balónů nahrazen heliem.

Stejně jako u reaktivity jsou jejich interatomové síly také velmi slabé, a proto mají nízké teploty tání a teploty varu a za normálních podmínek jsou to všechny monatomické plyny, včetně plynů s vyšší atomovou hmotou.

Helium má mnoho vlastností, které žádný jiný vzácný plyn ani žádný jiný prvek v periodické tabulce nemá. Jeho bod tání je nejnižší ve všech známých, kromě toho, že je jediným prvkem, který vlastní stav nadbytečnosti; stav, ve kterém je hmota v kapalném stavu, ale může běžet bez ztráty kinetické energie. Helium potřebuje tlak 25 atm a teplotu -272 ° C, aby mohlo ztuhnout.

Jejich plná valenční skořápka je také zodpovědná za to, že tyto plyny mají vysokou ionizační kapacitu (nejvyšší v periodické tabulce). a nemůže snadno tvořit ionty, což ukazuje jeho stabilitu v jeho elektronické konfiguraci.

S poklesem skupiny ionizační energie klesá, protože se zvyšuje atomový poloměr a valenční elektrony jsou dále od jádra, a proto jsou k němu méně přitahovány. To způsobuje, že i když je jeho období nejvyšší, některé vzácné plyny mají srovnatelnou ionizační energii jako u ostatních prvků. Například ionizační energie xenonu je srovnatelná s ionizační energií kyslíku.

Použití těchto plynů

Tím, že má tak nízkou teplotu varu a tání, jsou zvláště užitečné při výrobě chladicích zařízenía činí je užitečnými také jako kryogenní chladiva.

Kapalné hélium, které vře při 4,2 K (-268,93 ° C), se používá při výrobě supravodivých magnetů, například magnetů používaných pro zobrazování magnetickou rezonancí a nukleární magnetickou rezonanci.

Tekutý neon, i když nedosahuje nízkých teplot tekutého hélia, má více aplikací v kryogenice, protože má kapacitu 40krát více chlazení než kapalné hélium a 3krát větší než u kapalného vodíku.

Helium se díky němu používá jako součást dýchatelných plynů k nahrazení dusíku nízká rozpustnost v tekutinách, zejména v lipidech. Plyny se vstřebávají do krve a tkání těla, když je pod tlakem, jako je potápění, které vyvolává anestetický účinek zvaný hloubková nemoc. Díky své nízké rozpustnosti proniká malé množství hélia do buněčných membrán, což pomáhá potlačit narkotický účinek.

Díky své nízké hořlavosti a lehkosti a po katastrofě Hindenburg v roce 1937 nahradilo hélium při výrobě paliva vodík, a to i přes ztrátu vztlaku 8,6%

Tyto plyny se díky své vodivosti používají při osvětlení. Při výrobě žárovek se k jejich plnění používá směs argonu a dusíku. Krypton používá se ve vysoce výkonných žárovkáchjako jsou halogenové žárovky, které mají vyšší barevnou teplotu a vyšší účinnost.

Xenon se běžně používá v xenonových světlometech, které se díky dosažení světelného spektra podobného dennímu světlu používají ve filmových projektorech i v automobilových světlometech.

V medicíně se helium používá ke zlepšení dýchání u pacientů s astmatem. Xenon lze použít jako anestetikum Díky své vysoké rozpustnosti v lipidech je účinnější než obvyklý oxid dusný a protože je tělem snadno eliminován, umožňuje rychlejší zotavení.

Pořizování snímků, které se provádí pomocí nukleární magnetické rezonance, má xenon kombinovaný s jinými plyny. Radon, který je vysoce radioaktivní a je k dispozici pouze ve stopových množstvích, se používá při léčbě radiační terapií.

Výroba a hojnost

Množství a snadnost, s jakou lze vzácné plyny získat, jsou v nepřímém poměru k jejich atomovému číslu. Proto se nadbytek těchto plynů snižuje, jak se zvyšuje jejich atomové číslo.

Ve vesmíru, helium je druhým nejsnadnějším prvkem, který lze získatpo vodíku s hmotnostním procentem přibližně 24%. Většina množství helia ve vesmíru byla vytvořena primordiální nukleosyntézou, ale jeho množství se zvyšuje díky účasti vodíku na hvězdné nukleosyntéze (proces, který vzniká jadernými reakcemi během evolučního procesu hvězd).

Zbytek plynů není zdaleka tak bohatý nebo snadno získatelný. Například radon může být tvoří v litosféře přes alfa rozpad rádia; Mezitím on xenon vyvinul teorii známou jako „chybějící teorie xenonu“ kvůli jeho relativně nízkému množství v atmosféře.

Promluvme si o každém trochu

• Heliograf: Vzhledem ke své nízké hořlavosti a protože je druhým nejsnadnějším prvkem, který lze získat, je schopen nahradit vodík jako potenciální prvek pro plnění balónků a zeppelinů, protože při kontaktu s ohněm nevybuchnou.
• Neon: Tento plyn se díky své fluorescenci a červenooranžovému odstínu získávanému při kontaktu s elektřinou používá k reklamním účelům. Snadno se nachází v neonových světlech. K dispozici jsou také neonové trubice a lampy, které mají jiné barvy, i když ve skutečnosti mají uvnitř jiné plyny.
• Argon: Tento plyn se používá ve žárovkách, protože nereaguje s vláknem za vysokých teplotních a tlakových podmínek. Ve zářivkách vytváří zeleno-modrou barvu. Používá se také v průmyslové oblasti, aby se zabránilo nežádoucím chemickým reakcím.
• Krypton: Používá se spolu s dalšími plyny při výrobě a výrobě lamp osvětlení letiště, kvůli intenzitě vyzařovaných červených světel; lze jej použít také v kinoprojektorech. Použití kryptonu je také užitečné v laserové chirurgii sítnice.
• Xenon: hlavním využitím xenonu je vývoj světelných zdrojů s baktericidními vlastnostmi; světelné trubice, fotografické záblesky a také zářivky se schopností budit rubínový laser.
• Radon: Tento plyn je generován radioaktivním rozpadem uranu na rádio. Z tohoto důvodu a protože je velmi radioaktivní, má v každodenním životě velmi málo aplikací.

Chcete-li odrážet 

I když jsou poněkud složené obtížné získat v přirozeném stavu (s výjimkou helia), a protože s nimi generují nebo umožňují jen velmi málo reakcí, jsou vzácné plyny důležitými sloučeninami, které můžeme vidět, a dokonce je denně používat.

Možná je jejich použití omezeno na konkrétní pole, ale to neznamená, že jsou zcela k ničemu. Od osvětlení našich domovů žárovkami a lampami až po uchovávání potravin při použití v ledničkách až po při použití v medicíně zachraňovat životyTyto plyny, přírodní nebo syntetické, dosud neukázaly vše, co pro nás mohou udělat. A je jisté, že s postupujícím výzkumem bude jeho využití mnohem větší.