Prozess zur Untersuchung von Edelgasen und seine Rolle in der Industrie

Innerhalb der Chemie gibt es unzählige Elemente, die miteinander in Beziehung stehen können oder nicht. Es gibt Metalle, Nichtmetalle, Lanthaniden und Actiniden, Übergangsmetalle und Erdalkalien; und natürlich haben wir eines der chemischen Elemente Wem wir im Chemieunterricht wenig Aufmerksamkeit geschenkt haben und noch viel weniger, wenn es darum geht, mit unserem Leben weiterzumachen. Ich spreche natürlich von Edelgasen.

Diese Elemente, die in der Umwelt so selten sind, dass wir nicht zu viel analysieren können. Hier erfahren wir mehr über die Geschichte der Edelgase, ihre Verwendung und Eigenschaften sowie andere Kuriositäten. Bleib hier und lerne die coolsten Dinge über Edelgase.

Lernen wir die Gase kennen

Sie sind eine Gruppe chemischer Verbindungen mit sehr ähnlichen Eigenschaften. Beispielsweise sind sie unter normalen Bedingungen farblose, geruchlose, einatomige Gase und weisen eine sehr geringe chemische Reaktivität auf. Diese befinden sich in Gruppe 18 des Periodensystems und sind bekannt als: Helium, Neon, Xenon, Argon, Krypton, das radioaktive: Radon und das synthetische: Oganeson.

Seine Eigenschaften können durch bestehende moderne Theorien zur Atomstruktur erklärt werden. Ihre wertige Elektronenhülle wird als vollständig angesehen, was ihnen eine begrenzte Tendenz zur Teilnahme an chemischen Reaktionen gibt, und ist einer der Gründe, warum sie schlecht verstanden werden. Tatsächlich wurden bis heute nur sehr wenige Edelgasverbindungen hergestellt.

Woher bekommen wir die Edelgase?

Wir erhalten Neon, Argon, Xenon und Krypton aus der Luft unter Verwendung von fraktionierten Destillations- und Verflüssigungsmethoden. Helium kommt in Erdgas vor, wo es typischerweise getrennt werden sollte. Und Radon wird durch den radioaktiven Zerfall von in Radium gelösten Verbindungen erhalten.

Und Oganeson ist ein synthetisches Element, das im Jahr 2002 hergestellt wurde und 2016 seine IUPAC-Nomenklatur erhielt. Es ist bekannt dafür, dass es sowohl ein reaktives als auch ein instabiles Element ist, weshalb nicht viel Arbeit damit geleistet wurde.

Diese Gase hatten sehr wichtige Anwendungen in den Bereichen Beleuchtung, Schweißen und Weltraumforschung. Trimix, eine Lösung von Helium-Sauerstoff-Stickstoff, wird verwendet, damit Taucher in den Tiefen nicht unter der narkotischen Wirkung von Stickstoff leiden. Was ist mehr, nach Kenntnis der Entflammbarkeitsgefahren von Wasserstoff, Dies wurde bei der Herstellung von Luftschiffen und Heißluftballons durch Helium ersetzt.

Eigenschaften dieser Gase

Edelgase haben ihren Namen von der Übersetzung aus dem Deutschen Edelgas, Name erstmals 1898 vom Chemiker Hugo Erdman verwendet. Mit diesem Namen suchte auf die niedrige Reaktivitätsrate zu verweisen dieser Elemente. Tatsächlich sind dies die am wenigsten reaktiven Elemente, so dass sie praktisch inert oder nicht reaktiv sind.

Dies liegt daran, dass sie eine vollständige Valenzschale haben, die ihnen eine geringe Fähigkeit zur Freisetzung von Elektronen lässt und ihr Verhalten dem eines idealen Gases nahe bringt.

Edelgase haben im Allgemeinen unterschiedliche Eigenschaften.

• Sie sind nichtmetallische Elemente: Als Gase hat es keine Metallpartikel in seiner Konformation. Gleichzeitig sind sie nicht in der Lage, mit anderen Metallen zu reagieren.
• Sie sind farblos und geruchlos: obwohl sie gegeben werden können Farben zu Glühbirnen und Lampen Mit diesen Gasen unter Verwendung von Elektrizität erzeugt, sind sie ursprünglich farblos und geruchlos.
• Sie haben eine volle Valenzschicht: Neon, Xenon, Argon, Krypton und Radon haben acht Elektronen in ihrer letzten Schale. Helium hat seinerseits zwei Elektronen. Auf diese Weise haben Edelgase eine vollständige Valenzschale. Aus diesem Grund bilden diese Elemente unter normalen Umständen keine Verknüpfungen.
• Sie existieren als einatomige Gase: Wie verstanden, haben diese Elemente, selbst die größten atomar, nur ein Atom.

• Sie sind praktisch nicht reaktiv: Aufgrund ihrer vollen Wertigkeit und ihrer Schwierigkeit, Elektronen abzugeben, gelten sie als praktisch inert.

• Sie leiten Elektrizität und erzeugen Fluoreszenz: Obwohl diese Gase sehr niedrig sind, können sie Elektrizität leiten und leuchten dabei phosphoreszierend.

• Sie haben einen niedrigen Schmelz- und SiedepunktDiese Edelgase haben sehr niedrige Schmelz- und Siedepunkte.

• Sie haben eine sehr geringe Elektronegativität: Diese Elemente sind sehr schwach elektronegativ

• Sie haben eine hohe Ionisierungsenergie: Ihre Ionisierungsenergie ist tatsächlich die höchste in Ihrer Periode.
• Sie sind nicht brennbar: Auch wegen der brennbaren Tasse Wasserstoff wurde es bei der Herstellung von Luftschiffen und Ballons durch Helium ersetzt.

Wie bei der Reaktivität sind auch ihre interatomaren Kräfte sehr schwach, weshalb sie niedrige Schmelz- und Siedetemperaturen aufweisen und unter normalen Bedingungen alle einatomige Gase sind, einschließlich Gase mit einer höheren Atommasse.

Helium hat viele Eigenschaften, die kein anderes Edelgas oder ein anderes Element im Periodensystem hat. Seine Der Schmelzpunkt ist der niedrigste in allen bekannten, abgesehen davon, dass es das einzige Element ist, das einen Zustand der Superfluidität besitzt; Ein Zustand, in dem sich Materie in einem flüssigen Zustand befindet, aber laufen kann, ohne kinetische Energie zu verlieren. Helium benötigt einen Druck von 25 atm und eine Temperatur von -272ºC, um sich verfestigen zu können.

Ihre volle Valenzschale ist auch dafür verantwortlich, dass diese Gase eine hohe Ionisationskapazität aufweisen (die höchste im Periodensystem). und kann nicht leicht Ionen bilden, was seine Stabilität in seiner elektronischen Konfiguration zeigt.

Die Ionisierungsenergie nimmt mit abnehmender Gruppe ab, da der Atomradius zunimmt und die Valenzelektronen weiter vom Kern entfernt sind und daher weniger von ihm angezogen werden. Dies führt dazu, dass einige Edelgase, obwohl ihre Periode am höchsten ist, dies tun eine vergleichbare Ionisierungsenergie zu dem anderer Elemente. Beispielsweise ist die Ionisierungsenergie von Xenon mit der Ionisierungsenergie von Sauerstoff vergleichbar.

Verwendung dieser Gase

Durch solch niedrige Siede- und Schmelzpunkte Sie sind besonders nützlich bei der Herstellung von Kälteanlagenund macht sie auch als kryogene Kältemittel nützlich.

Flüssiges Helium, das bei 4,2 K (-268,93ºC) siedet, wird zur Herstellung supraleitender Magnete verwendet, wie sie beispielsweise für die Magnetresonanztomographie und die Kernspinresonanz verwendet werden.

Flüssiges Neon erreicht zwar nicht die niedrigen Temperaturen von flüssigem Helium, hat jedoch mehr Anwendungen in der Kryotechnik, da es eine Kapazität von hat 40-mal mehr Kühlung als flüssiges Helium und dreimal größer als der von flüssigem Wasserstoff.

Helium wird als Bestandteil von atmungsaktiven Gasen verwendet, um Stickstoff zu ersetzen geringe Löslichkeit in Flüssigkeiteninsbesondere in Lipiden. Gase werden bei Druck wie Tauchen in das Blut und das Körpergewebe aufgenommen, was zu einem Anästhesieeffekt führt, der als Tiefenkrankheit bezeichnet wird. Aufgrund seiner geringen Löslichkeit gelangt wenig Helium in die Zellmembranen, wodurch die narkotische Wirkung gebremst wird.

Aufgrund seiner geringen Brennbarkeit und Leichtigkeit sowie nach der Hindenburg-Katastrophe von 1937 ersetzte Helium trotz eines Auftriebsverlustes von 8,6% Wasserstoff bei der Herstellung von Kraftstoff

Diese Gase werden aufgrund ihrer Leitfähigkeit in der Beleuchtung eingesetzt. Bei der Herstellung von Glühbirnen wird eine Mischung aus Argon und Stickstoff verwendet, um diese zu füllen. Krypton wird in Hochleistungslampen verwendetwie Halogenlampen, die eine höhere Farbtemperatur und eine höhere Wirksamkeit aufweisen.

Xenon wird üblicherweise in Xenon-Scheinwerfern verwendet, die durch Erreichen eines Tageslicht ähnlichen Lichtspektrums sowohl in Filmprojektoren als auch in Autoscheinwerfern verwendet werden.

In der Medizin wird Helium verwendet, um die Atmungsaktivität bei Asthmapatienten zu verbessern. Xenon kann als Anästhetikum verwendet werden Aufgrund seiner hohen Löslichkeit in Lipiden, die es wirksamer als das übliche Lachgas macht, und da es vom Körper leicht eliminiert wird, ermöglicht es eine schnellere Erholung.

Bei der Aufnahme von Bildern, die mittels Kernspinresonanz durchgeführt werden, wird Xenon mit anderen Gasen kombiniert. Radon, das hochradioaktiv ist und nur in Spuren verfügbar ist, wird in der Strahlentherapie eingesetzt.

Produktion und Fülle

Die Häufigkeit und Leichtigkeit, mit der Edelgase erhalten werden können, stehen in umgekehrtem Verhältnis zu ihrer Ordnungszahl. Daher nimmt die Häufigkeit dieser Gase mit zunehmender Ordnungszahl ab.

Im UniversumHelium ist das zweitleichteste Elementnach Wasserstoff mit einem Massenprozentsatz von ungefähr 24%. Der größte Teil der Heliummenge im Universum wurde durch Urnukleosynthese gebildet, aber seine Menge nimmt dank der Beteiligung von Wasserstoff an der Sternnukleosynthese zu (ein Prozess, der durch Kernreaktionen während des Evolutionsprozesses von Sternen entsteht).

Der Rest der Gase ist bei weitem nicht so häufig oder einfach zu erhalten. Radon kann zum Beispiel sein Form in der Lithosphäre durch den Alpha-Zerfall von Radium; Inzwischen er Xenon hat eine Theorie entwickelt, die als "fehlende Xenon-Theorie" bekannt ist. aufgrund seiner relativ geringen Menge in der Atmosphäre.

Lassen Sie uns über jeden ein wenig sprechen

• Helio: Aufgrund seiner geringen Brennbarkeit und weil es das zweitleichteste Element ist, konnte es Wasserstoff als potenzielles Element zum Füllen von Ballons und Zeppeline ersetzen, da sie nicht explodieren, wenn sie mit Feuer in Kontakt kommen
• Neon: Dieses Gas wird aufgrund seiner Fluoreszenz und seines rot-orangefarbenen Farbtons, der beim Kontakt mit Elektrizität entsteht, zu Werbezwecken verwendet. Leicht in Neonlichtern zu finden. Sie können auch Neonröhren und Lampen erhalten, die andere Farben haben, obwohl sie tatsächlich andere Gase enthalten.
• Argon: Dieses Gas wird in Glühlampen verwendet, da es unter hohen Temperatur- und Druckbedingungen nicht mit dem Filament reagiert. In Leuchtstoffröhren erzeugt es eine grün-blaue Farbe. Es wird auch im industriellen Bereich eingesetzt, um unerwünschte chemische Reaktionen zu vermeiden.
• Krypton: Es wird zusammen mit anderen Gasen bei der Herstellung und Herstellung von Lampen verwendet Flughafenbeleuchtung aufgrund der Intensität der ausgestrahlten roten Lichter;; Es kann auch in Kinoprojektoren verwendet werden. Die Verwendung von Krypton ist auch in der Laser-Netzhautchirurgie nützlich.
• Xenon: Die Hauptanwendung von Xenon ist die Entwicklung von Lichtemittern mit bakteriziden Eigenschaften. Leuchtstoffröhren, fotografische Blitze und auch Leuchtstoffröhren mit der Fähigkeit, den Rubinlaser anzuregen.
• Radon: Dieses Gas entsteht durch den radioaktiven Zerfall von Uran zu Radio. Aus diesem Grund und weil es sehr radioaktiv ist, hat es nur sehr wenige Anwendungen im täglichen Leben.

Nachdenken 

Obwohl sie etwas komponiert sind im natürlichen Zustand schwer zu bekommen (außer vielleicht für Helium) und weil sie mit ihnen eher wenige Reaktionen erzeugen oder zulassen, sind Edelgase wichtige Verbindungen, die wir sehen und sogar täglich verwenden können.

Vielleicht sind ihre Verwendungszwecke auf bestimmte Bereiche beschränkt, aber das bedeutet nicht, dass sie völlig nutzlos sind. Von der Beleuchtung unserer Häuser mit Glühbirnen und Lampen über die Aufbewahrung unserer Lebensmittel in Kühlschränken bis hin zur Aufbewahrung unserer Lebensmittel rette Leben, wenn es in der Medizin verwendet wirdDiese natürlichen oder synthetischen Gase haben noch nicht alles gezeigt, was sie für uns tun können. Und es ist sicher, dass seine Nutzung im Verlauf der Forschung viel größer sein wird.