希ガス研究プロセスと産業におけるそれらの役割

化学の中には、互いに関連しているかもしれないし、関連していないかもしれない無数の要素があります。 金属、非金属、ランタニドとアクチニド、遷移金属とアルカリ土類があります。 そしてもちろん私たちは 化学元素のXNUMXつ 化学の授業ではほとんど注意を払っていませんでしたが、私たちの生活を進めることに関してはほとんど注意を払っていませんでした。 もちろん、私は希ガスについて話している。

これらの要素は、環境では非常にまれであるため、あまり分析できません。 ここでは、希ガスの歴史、その用途と特性、およびその他の好奇心について学びます。 ここに滞在して、希ガスについて最もクールなことを学びましょう。

ガスを知りましょう

それらは、互いに非常に類似した特性を持つ化合物のグループです。 たとえば、通常の条件下では、それらは無色、無臭、単原子ガスであり、化学反応性が非常に低くなっています。 これらは周期表のグループ番号18にあり、次のように知られています。 ヘリウム、ネオン、キセノン、アルゴン、クリプトン、放射性物質:ラドン、合成物質:オガネソン。

その特性は、原子構造に関する既存の現代理論によって説明することができます。 それらの原子価電子の殻は完全であると見なされ、化学反応に参加する傾向が制限されており、それらが十分に理解されていない理由のXNUMXつです。 実際、今日まで、希ガス化合物はほとんど調製されていません。

希ガスはどこで入手できますか?

分別蒸留と液化法を使用して、空気からネオン、アルゴン、キセノン、クリプトンを取得します。 ヘリウムは天然ガスに含まれていますが、 通常は分離する必要がある場所。 そして、ラドンはラジウムに溶解した化合物の放射性崩壊によって得られます。

また、オガネソンは2002年に作成され、2016年にIUPACの命名法を取得した合成元素です。非常に反応性が高く、不安定であることが知られているため、あまり作業が行われていません。

これらのガスは、照明、溶接、宇宙探査の分野で非常に重要な用途があります。 ヘリウム-酸素-窒素の溶液であるTrimixは、ダイバーが深部での窒素の麻薬効果に苦しむことがないように使用されます。 そのうえ、 水素の可燃性の危険性を知った後、 これは、飛行船と熱気球の作成でヘリウムに置き換えられました。

これらのガスの特性

希ガスはドイツ語からの翻訳からその名前を取得します エーデルガス、1898年に化学者HugoErdmanによって初めて使用された名前。 この名前で 低い反応性率を参照しようとした これらの要素の。 実際、これらは既知の最も反応性の低い元素であるため、実質的に不活性または非反応性です。

これは、電子を放出する能力が低く、理想気体の動作に近い完全な原子価殻を持っているためです。

一般に、希ガスは異なる特性を共有します。

  • それらは非金属元素です:ガスであるため、コンフォメーション内に金属粒子はありません。 同時に、それらは他の金属と反応することができません。
  • それらは無色無臭です:与えることはできますが 電球やランプの色 これらのガスを電気を使って作ったもので、もともと無色で無臭です。
  • それらは完全な原子価層を持っています:ネオン、キセノン、アルゴン、クリプトン、ラドンの最後の殻にはXNUMXつの電子があります。 その一部として、ヘリウムにはXNUMXつの電子があります。 このように、希ガスは完全な原子価殻を持っています。 そのため、通常の状況では、これらの要素はリンクを形成しません。
  • それらは単原子ガスとして存在します:理解されているように、これらの元素は、原子的に最大であっても、XNUMXつの原子しか持っていません。
  • それらは実質的に非反応性です:それらの完全な原子価と電子の送達の難しさのために、それらは実質的に不活性であると考えられています。
  • それらは電気を伝導し、蛍光を発します:これらのガスは非常に低いですが、電気を通すことができ、そうすることで蛍光を発します。
  • それらは低い融点と沸点を持っていますこれらの希ガスは、融点と沸点が非常に低くなっています。
  • それらは非常に低い電気陰性度を持っています:これらの元素は電気陰性度が非常に低い
  • 彼らは高いイオン化エネルギーを持っています:あなたのイオン化エネルギーは実際にはあなたの期間で最も高いです。
  • それらは可燃性ではありません:可燃性の水素カップがあるにもかかわらず、飛行船や気球の製造ではヘリウムに置き換えられました。

反応性と同様に、それらの原子間力も非常に弱いため、融解温度と沸騰温度が低く、原子量の大きいガスを含め、通常の条件下ではすべて単原子ガスです。

ヘリウムには、周期表の他の希ガスや他の元素にはない多くの特性があります。 彼の 融点が最も低い 超流動状態を所有する唯一の要素であることに加えて、すべての既知のもので; 物質が液体状態であるが、運動エネルギーを失うことなく実行できる状態。 ヘリウムが固化するには、25atmの圧力と-272ºCの温度が必要です。

それらの完全な原子価殻は、高いイオン化能力(周期表で最も高い)を持つこれらのガスの原因でもあります。 イオンを形成しにくい、電子配置での安定性を示しています。

原子半径が大きくなり、価電子が原子核からさらに離れて原子核に引き付けられなくなるため、イオン化エネルギーはグループが減少するにつれて減少します。 これにより、その期間は最も長いものの、一部の希ガスには 同等のイオン化エネルギー 他の要素のそれに。 たとえば、キセノンのイオン化エネルギーは、酸素のイオン化エネルギーに匹敵します。

これらのガスの使用

そのような低い沸点と融点を持つことによって、 それらは冷凍装置の製造に特に役立ちます、そしてそれらを極低温冷媒としても有用にします。

4,2K(-268,93ºC)で沸騰する液体ヘリウムは、磁気共鳴画像法や核磁気共鳴法などの超伝導磁石の製造に使用されます。

液体ネオンは、液体ヘリウムの低温には到達しませんが、 液体ヘリウムの40倍の冷却 液体水素の3倍です。

ヘリウムは、そのおかげで、窒素の代わりに通気性ガスの成分として使用されます 液体への溶解度が低い、特に脂質で。 スキューバダイビングなどの圧力がかかると、ガスが血液や体の組織に吸収され、深部病と呼ばれる麻酔効果が生じます。 溶解度が低いため、細胞膜に入るヘリウムはほとんどなく、麻薬効果を抑えるのに役立ちます。

可燃性と軽量性が低く、1937年のヒンデンブルク号爆発後、浮力が8,6%低下したにもかかわらず、ヘリウムが燃料の製造で水素に取って代わりました。

これらのガスは、その導電性のために照明に使用されます。 白熱電球の製造では、アルゴンと窒素の混合物を使用して電球を満たします。 クリプトン 高性能電球で使用より高い色温度とより高い効果を持つハロゲンランプなど。

キセノンは一般的にキセノンヘッドライトに使用されており、昼光と同様の光スペクトルを実現することで、映写機や車のヘッドライトに使用されています。

医学では、ヘリウムは喘息患者の呼吸のしやすさを改善するために使用されます。 キセノンは麻酔薬として使用できます 脂質への溶解度が高く、通常の亜酸化窒素よりも効果的であり、体から簡単に除去されるため、より早く回復することができます。

核磁気共鳴によって実行される画像の取得は、他のガスと結合したキセノンを持っています。 放射性が高く、微量しか入手できないラドンは、放射線治療に使用されます。

生産と豊富さ

希ガスが得られる量と容易さは、それらの原子番号に反比例します。 したがって、これらのガスの存在量は、それらの原子番号が増加するにつれて減少します。

宇宙で、ヘリウムはXNUMX番目に入手しやすい元素です、水素後、質量パーセントは約24%。 宇宙のヘリウムの量の大部分は原始元素合成によって形成されましたが、その量は恒星内元素合成(星の進化過程の間に核反応によって生じる過程)への水素の関与のおかげで増加しています。

残りのガスは、入手するのにそれほど豊富でも簡単でもありません。 たとえば、ラドンは リソスフェアの形 ラジウムのアルファ崩壊を通して; その間彼は キセノンは「ミッシングキセノン理論」として知られる理論を開発しました 大気中の量が比較的少ないためです。

それぞれについて少し話しましょう

  • エリオ: 可燃性が低く、入手がXNUMX番目に簡単な元素であるため、気球やツェッペリンは火に触れても爆発しないため、水素を代替元素として使用することができます。
  • ネオン:このガスは、電気と接触すると蛍光と赤橙色が得られるため、宣伝目的で使用されます。 ネオンライトで簡単に見つかります。 実際には他のガスが入っていますが、他の色のネオン管やランプを入手することもできます。
  • アルゴン:このガスは、高温高圧条件下でフィラメントと反応しないため、白熱灯に使用されます。 蛍光灯では、緑と青の色を生成します。 また、不要な化学反応を回避するために工業分野でも使用されています。
  • クリプトン:ランプの製造および製造において他のガスと一緒に使用されます 放出された赤い光の強さによる空港の照明; シネマプロジェクターでも使用できます。 クリプトンの使用は、レーザー網膜手術にも役立ちます。
  • キセノン:キセノンの主な用途は、殺菌特性を備えた発光体の精緻化です。 発光管、写真用フラッシュ、およびルビーレーザーを励起する機能を備えた蛍光管。
  • ラドン:このガスは、ウランの放射性崩壊によって生成されます。 このため、また非常に放射性であるため、日常生活での用途はほとんどありません。

反映する 

多少構成されていますが 自然な状態では入手困難 (おそらくヘリウムを除いて)、そしてそれらはそれらとの反応を生成またはほとんど許容しないため、希ガスは私たちが見ることができ、日常的に使用することさえできる重要な化合物です。

おそらくそれらの用途は特定の分野に限定されていますが、それはそれらが完全に役に立たないという意味ではありません。 電球やランプで家を照らすことから、冷蔵庫で使用するときに食べ物を保管することまで、 医学で使用されるとき命を救うこれらのガスは、天然または合成であり、私たちのためにできることをすべて示していません。 そして、研究が進むにつれて、その使用ははるかに大きくなることは確かです。


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  1.   オハーニャ

    イオン化する能力は何ですか?
    とその脆弱性