Ædelgassestudieprocessen og deres rolle i industrier

Inden for kemi er der utallige elementer, der måske eller ikke er relateret til hinanden. Der er metaller, ikke-metaller, lanthanider og actinider, overgangsmetaller og jordalkalier; og selvfølgelig har vi det et af de kemiske grundstoffer Til hvem vi har været lidt opmærksomme i kemiklasser, og meget mindre, når det kommer til at komme videre med vores liv. Jeg taler naturligvis om ædle gasser.

Disse elementer, da vi er så sjældne i miljøet, at vi ikke kan analysere for meget. Her lærer vi om ædle gassers historie, deres anvendelser og egenskaber samt andre nysgerrigheder. Bliv her og lær de sejeste ting om ædelgasser.

Lad os kende gasserne

De er en gruppe kemiske forbindelser med meget lignende egenskaber til hinanden. For eksempel er de under normale forhold farveløse, lugtfri, monatomiske gasser og har meget lav kemisk reaktivitet. Disse er placeret i gruppe 18 i det periodiske system og er kendt som: Helium, neon, Xenon, Argon, Krypton, det radioaktive: Radon og det syntetiske: Oganeson.

Dets egenskaber kan forklares med eksisterende moderne teorier om atomstruktur. Deres skal af valente elektroner betragtes som komplette, hvilket giver dem en begrænset tendens til at deltage i kemiske reaktioner og er en af ​​grundene til, at de er dårligt forstået. Faktisk er der fremstillet meget få ædelgasforbindelser den dag i dag.

Hvor får vi de ædle gasser?

Vi får neon, argon, xenon og krypton fra luften ved hjælp af fraktioneret destillation og fortætningsmetoder. Helium findes i naturgas, hvor det typisk skal adskilles. Og radon opnås ved radioaktivt henfald af forbindelser opløst i radium.

Og Oganeson er et syntetisk element oprettet i 2002, og som fik sin IUPAC-nomenklatur i 2016. Det er kendt for at være et ganske reaktivt element såvel som ustabilt, så der er ikke gjort meget arbejde med det.

Disse gasser har haft meget vigtige anvendelser inden for belysning, svejsning og udforskning af rummet. Trimix, som er en opløsning af helium-ilt-kvælstof, bruges i, så dykkere ikke lider af den narkotiske virkning af kvælstof i dybet. Hvad mere er, efter at have kendskab til brændbarhedsfare ved brint, dette blev erstattet af helium i skabelsen af ​​luftskibe og luftballoner.

Disse gassers egenskaber

Ædle gasser får deres navn fra oversættelsen fra tysk edelgas, navn, der blev brugt for første gang i 1898 af kemikeren Hugo Erdman. Med dette navn søgte at henvise til den lave reaktivitetsrate af disse elementer. Faktisk er dette de mindst reaktive kendte elementer, så meget, at de praktisk talt er inaktive eller ikke-reaktive.

Dette skyldes, at de har en komplet valensskal, som efterlader dem med en lav kapacitet til at frigive elektroner og gør deres opførsel tæt på en idealgas.

Generelt deler ædelgasser forskellige egenskaber.

• De er ikke-metalliske elementer: Da det er gasser, har det ingen metalpartikler inden for dets konformation. Samtidig er de ikke i stand til at reagere med andre metaller.
• De er farveløse og lugtfri: selvom de kan gives farver til pærer og lamper skabt ved hjælp af disse gasser ved hjælp af elektricitet, de er oprindeligt farveløse og lugtfri.
• De har et fuldt valenslag: Neon, xenon, argon, krypton og radon har otte elektroner i deres sidste skal. Helium har på sin side to elektroner. På denne måde har ædelgasser en komplet valensskal. Derfor danner disse elementer under normale omstændigheder ikke links.
• De eksisterer som monatomiske gasser: Som det er forstået, har disse elementer, selv de største atomisk, kun et atom.

• De er praktisk talt ikke-reaktive: På grund af deres fulde valens og deres vanskeligheder med at levere elektroner betragtes de som næsten inaktive.

• De leder elektricitet og producerer fluorescensSelv om de er meget lave, er disse gasser i stand til at lede elektricitet, og dermed gløder de fosforescerende.

• De har et lavt smeltepunkt og kogepunktDisse ædelgasser har meget lave smelte- og kogepunkter.

• De har en meget lav elektronegativitet: disse elementer er meget lave elektronegative

• De har høj ioniseringsenergi: Din ioniseringsenergi er faktisk den højeste i din periode.
• De er ikke brandfarlige: Selv på grund af den brændbare kop brint blev den erstattet af helium til fremstilling af luftskibe og balloner.

Som med reaktivitet er deres interatomiske kræfter også meget svage, hvorfor de har lave smelte- og kogetemperaturer, og de er alle monatomiske gasser under normale forhold, inklusive gasser med en højere atommasse.

Helium har mange egenskaber, som ingen anden ædelgas eller noget andet element i det periodiske system har. Hans smeltepunkt er det laveste i alle de kendte, ud over at være det eneste element, der ejer en tilstand af overflødighed; en tilstand, hvor materie er i flydende tilstand, men kan køre uden at miste kinetisk energi. Helium har brug for et tryk på 25 atm og en temperatur på -272 ºC for at være i stand til at størkne.

Deres fulde valensskal er også ansvarlig for, at disse gasser har en høj ioniseringskapacitet (den højeste i det periodiske system). og kan ikke danne ioner let, som viser dets stabilitet i sin elektroniske konfiguration.

Ioniseringsenergien falder, når gruppen falder, da atomradien øges, og valenselektronerne er længere væk fra kernen og derfor mindre tiltrukket af den. Dette medfører, at selv om perioden er den højeste, har nogle ædelgasser det en sammenlignelig ioniseringsenergi til andre elementers. For eksempel er ioniseringsenergien af ​​xenon sammenlignelig med iltens ioniseringsenergi.

Anvendelse af disse gasser

Ved at have så lave kogepunkter og smeltepunkter, de er især nyttige til fremstilling af køleudstyrog gør dem også nyttige som kryogene kølemidler.

Flydende helium, der koger ved 4,2 K (-268,93 ºC), anvendes til fremstilling af superledende magneter, såsom dem der anvendes til magnetisk resonansbilleddannelse og nuklear magnetisk resonans.

Flydende neon, selvom det ikke når de lave temperaturer af flydende helium, har flere anvendelser inden for kryogenik, da det har kapacitet til at 40 gange mere afkøling end flydende helium og 3 gange større end flydende brint.

Helium bruges som en komponent af åndbare gasser til erstatning af kvælstof takket være dets lav opløselighed i væskerisær i lipider. Gasser absorberes i blodet og kropsvævet, når der er tryk, såsom dykning, hvilket giver en bedøvelseseffekt kaldet dybdesyge. På grund af sin lave opløselighed trænger lidt helium ind i cellemembraner, hvilket hjælper med at bremse den narkotiske virkning.

På grund af sin lave brændbarhed og lethed og efter Hindenburg-katastrofen i 1937 erstattede helium brint ved fremstilling af brændstof, selv på trods af et opdriftstab på 8,6%

Disse gasser bruges i belysning på grund af deres ledningsevne. Ved fremstilling af glødepærer anvendes en blanding af argon og nitrogen til at fylde dem. Krypton bruges i højtydende pærersåsom halogenlamper, som har en højere farvetemperatur og højere effektivitet.

Xenon bruges ofte i xenon-forlygter, som ved at opnå et lysspektrum svarende til dagslys bruges i filmprojektorer såvel som bilforlygter.

I medicin bruges helium til at forbedre åndedrætsbesvær hos astmapatienter. Xenon kan bruges som et bedøvelsesmiddel På grund af dets høje opløselighed i lipider, hvilket gør det mere effektivt end det sædvanlige lattergas, og da det let elimineres af kroppen, giver det hurtigere restitution.

Optagelsen af ​​billeder, der udføres ved hjælp af nuklear magnetisk resonans, har xenon kombineret med andre gasser. Radon, som er stærkt radioaktivt og kun fås i spormængder, anvendes til strålebehandling.

Produktion og overflod

Den overflod og lethed, hvormed ædelgasser kan opnås, er i omvendt forhold til deres atomnummer. Derfor falder overfladen af ​​disse gasser, når deres atomnummer stiger.

I universet, er helium det andet nemmeste element at fåefter brint med en masseprocent på ca. 24%. Det meste af heliummængden i universet blev dannet af urnukleosyntese, men dens mængde stiger takket være brintens deltagelse i stjernenukleosyntese (en proces, der opstår ved nukleare reaktioner under stjernernes evolutionære proces).

Resten af ​​gasserne er ikke nær så rigelige eller enkle at få. Radon kan for eksempel være form i litosfæren gennem alfa-henfald af radium; I mellemtiden han xenon har udviklet en teori kendt som "manglende xenon-teori" på grund af dets relativt lave mængde i atmosfæren.

Lad os tale lidt om hver

• Helio: På grund af dets lave brændbarhed, og fordi det er det andet nemmeste element at opnå, har det været i stand til at erstatte brint som det potentielle element til at fylde balloner og zeppeliner, da de ikke eksploderer, når de kommer i kontakt med ild.
• neon: Denne gas, på grund af dens fluorescens og dens rød-orange nuance, der opnås, når den kommer i kontakt med elektricitet, bruges til reklameformål. Findes let i neonlys. Neonrør og lamper med andre farver er også tilgængelige, selvom de faktisk har andre gasser inde.
• Argon: Denne gas bruges i glødelamper, fordi den ikke reagerer med glødetråden under høje temperatur- og trykforhold. I lysstofrør genererer den en grønblå farve. Det bruges også på det industrielle område for at undgå uønskede kemiske reaktioner.
• Krypton: Det bruges sammen med andre gasser til oprettelse og fremstilling af lamper lufthavnens belysning på grund af intensiteten af ​​de udsendte røde lys; det kan også bruges i biografprojektorer. Anvendelsen af ​​krypton er også nyttig i laser retinal kirurgi.
• Xenon: den vigtigste anvendelse af Xenon er udarbejdelsen af ​​lysemittere med bakteriedræbende egenskaber; lysrør, fotografiske blink og også i lysstofrør med evnen til at vække rubinelaseren.
• Radon: Denne gas genereres ved radioaktivt henfald af uran til radio. På grund af dette, og fordi det er meget radioaktivt, har det meget få applikationer i det daglige liv.

At reflektere 

Selvom de er sammensat noget vanskeligt at få i naturlig tilstand (undtagen måske for helium), og fordi de genererer eller tillader ret få reaktioner med dem, er ædle gasser vigtige forbindelser, som vi kan se og endda bruger dagligt.

Måske er deres anvendelser begrænset til bestemte felter, men det betyder ikke, at de er helt ubrugelige. Fra at belyse vores hjem i pærer og lamper, til at opbevare vores mad, når de bruges i køleskabe, til redde liv, når det bruges i medicinDisse gasser, naturlige eller syntetiske, har endnu ikke vist alt, hvad de kan gøre for os. Og det er sikkert, at brugen, efterhånden som forskningen skrider frem, vil være meget større.