Proses studi gas mulia dan perannya dalam industri

Dalam kimia, ada banyak sekali elemen yang mungkin atau mungkin tidak terkait satu sama lain. Ada logam, bukan logam, lantanida dan aktinida, logam transisi dan alkali tanah; dan tentu saja kami punya salah satu unsur kimia Kepada siapa kita telah memberikan sedikit perhatian selama kelas kimia, dan apalagi ketika harus melanjutkan hidup kita. Saya berbicara, tentu saja, tentang gas mulia.

Unsur-unsur ini, yang sangat langka di lingkungan, tidak dapat kami analisis terlalu banyak. Di sini kita akan belajar tentang sejarah gas mulia, kegunaan dan khasiatnya, serta keingintahuan lainnya. Tetap di sini dan pelajari hal-hal paling keren tentang gas mulia.

Mari mengenal gasnya

Mereka adalah sekelompok senyawa kimia dengan sifat yang sangat mirip satu sama lain. Misalnya, dalam kondisi normal gas tidak berwarna, tidak berbau, monatomik, dan memiliki reaktivitas kimiawi yang sangat rendah. Ini terletak di kelompok nomor 18 dari tabel periodik, dan dikenal sebagai: Helium, neon, Xenon, Argon, Krypton, radioaktif: Radon, dan sintetis: Oganeson.

Sifat-sifatnya dapat dijelaskan dengan teori-teori modern yang ada tentang struktur atom. Kulit elektron valen mereka dianggap lengkap, yang memberi mereka kecenderungan terbatas untuk berpartisipasi dalam reaksi kimia, dan merupakan salah satu alasan mengapa mereka kurang dipahami. Faktanya, sangat sedikit senyawa gas mulia yang telah disiapkan hingga hari ini.

Dimana kita mendapatkan gas mulia?

Kami mendapatkan neon, argon, xenon, dan kripton dari udara menggunakan metode distilasi fraksional dan pencairan. Helium ditemukan dalam gas alam, di mana biasanya harus dipisahkan. Dan radon diperoleh melalui peluruhan radioaktif dari senyawa yang terlarut dalam radium.

Dan Oganeson adalah elemen sintetis yang dibuat pada tahun 2002, dan mendapatkan nomenklatur IUPAC pada tahun 2016. Oganeson dikenal cukup reaktif dan juga tidak stabil, sehingga tidak banyak pekerjaan yang dilakukan dengannya.

Gas-gas ini memiliki kegunaan yang sangat penting di bidang penerangan, pengelasan dan eksplorasi ruang angkasa. Trimix, yang merupakan larutan helium-oksigen-nitrogen, digunakan agar penyelam tidak mengalami efek narkotik dari nitrogen di kedalaman. Apalagi, setelah mengetahui bahaya hidrogen yang mudah terbakar, ini digantikan oleh helium dalam pembuatan kapal udara dan balon udara panas.

Sifat-sifat gas tersebut

Gas mulia mendapatkan namanya dari terjemahan dari bahasa Jerman edelga, nama digunakan pertama kali pada tahun 1898 oleh ahli kimia Hugo Erdman. Dengan nama ini berusaha mengacu pada tingkat reaktivitas yang rendah elemen-elemen ini. Faktanya, ini adalah elemen yang paling tidak reaktif yang diketahui, sedemikian rupa sehingga praktis inert atau non-reaktif.

Ini karena mereka memiliki kulit valensi lengkap yang membuat mereka memiliki kapasitas rendah untuk melepaskan elektron dan membuat perilakunya mendekati perilaku gas ideal.

Secara umum, gas mulia memiliki sifat yang berbeda.

• Mereka adalah elemen non-logam: Sebagai gas, ia tidak memiliki partikel logam dalam konformasinya. Pada saat yang sama mereka tidak mampu bereaksi dengan logam lain.
• Mereka tidak berwarna dan tidak berbau: meskipun bisa diberikan warna untuk bohlam dan lampu dibuat dengan menggunakan gas-gas ini dengan menggunakan listrik, mereka pada awalnya tidak berwarna dan tidak berbau.
• Mereka memiliki lapisan valensi penuh: Neon, xenon, argon, kripton, dan radon memiliki delapan elektron di kulit terakhirnya. Untuk bagiannya, helium memiliki dua elektron. Dengan cara ini, gas mulia memiliki kulit valensi lengkap. Itu sebabnya, dalam keadaan normal, elemen ini tidak membentuk tautan.
• Mereka ada sebagai gas monatomik: Sebagaimana dipahami, unsur-unsur ini, bahkan yang terbesar secara atom, hanya memiliki satu atom.

• Mereka praktis tidak reaktif: Karena valensi penuhnya dan kesulitannya dalam menghantarkan elektron, mereka dianggap inert secara praktis.

• Mereka menghantarkan listrik dan menghasilkan fluoresensi: Meskipun sangat rendah, gas-gas ini mampu menghantarkan listrik, dan dengan demikian mereka berpendar secara fosfor.

• Mereka memiliki titik leleh dan titik didih yang rendahGas mulia ini memiliki titik leleh dan titik didih yang sangat rendah.

• Mereka memiliki elektronegativitas yang sangat rendah: unsur-unsur ini elektronegatif sangat rendah

• Mereka memiliki energi ionisasi yang tinggi: Energi ionisasi Anda sebenarnya yang tertinggi dalam periode Anda.
• Mereka tidak mudah terbakar: Bahkan karena cangkir hidrogen yang mudah terbakar, ia digantikan oleh helium dalam pembuatan kapal udara dan balon.

Seperti halnya reaktivitas, gaya interatomiknya juga sangat lemah, itulah sebabnya mereka memiliki suhu leleh dan titik didih yang rendah, dan semuanya adalah gas monatomik dalam kondisi normal, termasuk gas dengan massa atom lebih tinggi.

Helium memiliki banyak sifat yang tidak dimiliki oleh gas mulia atau unsur lain pada tabel periodik. Nya titik leleh adalah yang terendah di semua yang diketahui, selain menjadi satu-satunya elemen yang memiliki keadaan superfluiditas; keadaan di mana materi berada dalam keadaan cair, tetapi dapat berjalan tanpa kehilangan energi kinetik. Helium membutuhkan tekanan 25atm dan suhu -272ºC untuk dapat memadat.

Kulit valensi penuhnya juga bertanggung jawab atas gas-gas ini yang memiliki kapasitas ionisasi tinggi (tertinggi dalam tabel periodik). dan tidak dapat membentuk ion dengan mudah, yang menunjukkan stabilitasnya dalam konfigurasi elektroniknya.

Energi ionisasi menurun seiring dengan penurunan gugus, karena jari-jari atom meningkat dan elektron valensi semakin jauh dari nukleus sehingga kurang tertarik padanya. Hal ini menyebabkan, meskipun periode paling tinggi, beberapa gas mulia memiliki energi ionisasi yang sebanding dengan elemen lainnya. Misalnya, energi ionisasi xenon sebanding dengan energi ionisasi oksigen.

Kegunaan gas-gas ini

Dengan memiliki titik didih dan titik leleh yang rendah, mereka sangat berguna dalam pembuatan peralatan pendingin, dan membuatnya berguna juga sebagai refrigeran kriogenik.

Helium cair, yang mendidih pada 4,2K (-268,93ºC) digunakan dalam pembuatan magnet superkonduktor, seperti yang digunakan untuk pencitraan resonansi magnetik dan resonansi magnetik nuklir.

Neon cair, meskipun tidak mencapai suhu rendah helium cair, memiliki lebih banyak aplikasi dalam kriogenik, karena ia memiliki kapasitas untuk 40 kali lebih dingin dari helium cair dan 3 kali lebih besar dari hidrogen cair.

Helium digunakan sebagai komponen gas yang dapat bernapas untuk menggantikan nitrogen, berkat sifatnya kelarutan rendah dalam cairan, terutama pada lipid. Gas diserap ke dalam darah dan jaringan tubuh saat ada tekanan, seperti scuba diving, yang menghasilkan efek anestesi yang disebut penyakit dalam. Karena kelarutannya yang rendah, sedikit helium memasuki membran sel, yang membantu mengekang efek narkotika.

Karena sifat mudah terbakar dan ringannya, dan setelah bencana Hindenburg tahun 1937, helium menggantikan hidrogen dalam pembuatan bahan bakar, meskipun kehilangan daya apung 8,6%

Gas-gas ini digunakan dalam pencahayaan karena konduktivitasnya. Dalam pembuatan umbi pijar, campuran argon dan nitrogen digunakan untuk mengisinya. Krypton digunakan dalam bohlam berperforma tinggiseperti lampu halogen, yang memiliki suhu warna lebih tinggi dan efektivitas lebih tinggi.

Xenon biasanya digunakan pada lampu depan xenon, yang, dengan mencapai spektrum cahaya yang mirip dengan siang hari, digunakan pada proyektor film serta lampu depan mobil.

Dalam pengobatan, helium digunakan untuk meningkatkan kemudahan bernafas pada pasien asma. Xenon bisa digunakan sebagai obat bius Karena kelarutannya yang tinggi dalam lipid, yang membuatnya lebih efektif daripada dinitrogen oksida biasa, dan karena mudah dihilangkan oleh tubuh, ia memungkinkan pemulihan yang lebih cepat.

Pengambilan gambar yang dilakukan dengan alat resonansi magnet nuklir, memiliki xenon yang digabungkan dengan gas lain. Radon, yang sangat radioaktif dan hanya tersedia dalam jumlah kecil, digunakan dalam pengobatan terapi radiasi.

Produksi dan kelimpahan

Kelimpahan dan kemudahan untuk memperoleh gas mulia berbanding terbalik dengan nomor atomnya. Oleh karena itu, kelimpahan gas-gas ini menurun dengan bertambahnya nomor atomnya.

Di alam semesta, helium adalah elemen termudah kedua untuk didapatkan, setelah hidrogen, dengan persentase massa sekitar 24%. Sebagian besar jumlah helium di alam semesta dibentuk oleh nukleosintesis primordial, tetapi jumlahnya meningkat berkat partisipasi hidrogen dalam nukleosintesis bintang (suatu proses yang muncul oleh reaksi nuklir selama proses evolusi bintang).

Gas-gas lainnya tidak begitu melimpah atau mudah diperoleh. Radon, misalnya, bisa jadi terbentuk di litosfer melalui peluruhan alfa radium; Sementara dia xenon telah mengembangkan teori yang dikenal sebagai "teori xenon yang hilang" karena jumlahnya yang relatif rendah di atmosfer.

Mari kita bahas sedikit tentang masing-masing

• Helio: Karena daya bakar yang rendah, dan karena ini adalah elemen kedua yang paling mudah didapat, ia telah mampu menggantikan hidrogen sebagai elemen potensial untuk mengisi balon dan zeppelin, karena mereka tidak meledak saat bersentuhan dengan api.
• Neon: Gas ini, karena fluoresensinya dan rona merah-jingga yang diperoleh saat bersentuhan dengan listrik, digunakan untuk tujuan periklanan. Mudah ditemukan di lampu neon. Tabung dan lampu neon yang memiliki warna lain juga tersedia, meskipun sebenarnya di dalamnya terdapat gas lain.
• Argon: Gas ini digunakan pada lampu pijar karena tidak bereaksi dengan filamen dalam kondisi suhu dan tekanan tinggi. Dalam tabung fluoresen menghasilkan warna hijau-biru. Ini juga digunakan di bidang industri untuk menghindari reaksi kimia yang tidak diinginkan.
• Krypton: Digunakan bersama dengan gas lain dalam pembuatan dan pembuatan lampu penerangan bandara, karena intensitas lampu merah yang dipancarkan; itu juga dapat digunakan di proyektor bioskop. Penggunaan kripton juga berguna dalam operasi laser retinal.
• Xenon: penggunaan utama Xenon adalah elaborasi pemancar cahaya dengan karakteristik bakterisidal; tabung bercahaya, lampu kilat foto, dan juga dalam tabung fluoresen dengan kemampuan membangkitkan laser ruby.
• Radon: Gas ini dihasilkan oleh peluruhan radioaktif uranium menjadi radio. Karena itu dan karena sangat radioaktif, aplikasi ini sangat sedikit dalam kehidupan sehari-hari.

Untuk merenungkan 

Meskipun mereka agak tersusun sulit didapat dalam keadaan alami (kecuali mungkin untuk helium), dan karena mereka menghasilkan atau memungkinkan sedikit reaksi dengan mereka, gas mulia adalah senyawa penting yang dapat kita lihat, dan bahkan digunakan setiap hari.

Mungkin penggunaannya terbatas pada bidang tertentu, tetapi itu tidak berarti bahwa mereka sama sekali tidak berguna. Dari menerangi rumah kita dengan bola lampu dan lampu, hingga menyimpan makanan kita saat digunakan di lemari es, hingga menyelamatkan nyawa saat digunakan dalam pengobatanGas-gas ini, alami atau sintetis, belum menunjukkan semua manfaatnya bagi kita. Dan sudah pasti, seiring dengan kemajuan penelitian, penggunaannya akan jauh lebih besar.