Proces badania gazów szlachetnych i ich rola w przemyśle

W chemii istnieje niezliczona liczba elementów, które mogą, ale nie muszą być ze sobą powiązane. Istnieją metale, niemetale, lantanowce i aktynowce, metale przejściowe i ziemie alkaliczne; i oczywiście mamy jeden z pierwiastków chemicznych Do kogo zwracaliśmy niewielką uwagę na lekcjach chemii, a znacznie mniej, jeśli chodzi o kontynuowanie życia. Mówię oczywiście o gazach szlachetnych.

Te elementy, które będąc tak rzadkimi w środowisku, nie możemy zbytnio analizować. Tutaj poznamy historię gazów szlachetnych, ich zastosowania i właściwości, a także inne ciekawostki. Zostań tutaj i dowiedz się najfajniejszych rzeczy o gazach szlachetnych.

Poznajmy gazy

Stanowią grupę związków chemicznych o bardzo podobnych do siebie właściwościach. Na przykład w normalnych warunkach są bezbarwne, bezwonne, jednoatomowe gazy i mają bardzo niską reaktywność chemiczną. Znajdują się one w grupie numer 18 układu okresowego i są znane jako: Hel, neon, ksenon, argon, krypton, radioaktywny: radon i syntetyczny: ganeson.

Jego właściwości można wyjaśnić istniejącymi współczesnymi teoriami dotyczącymi struktury atomu. Ich skorupa elektronów walentnych jest uważana za kompletną, co daje im ograniczoną tendencję do uczestniczenia w reakcjach chemicznych i jest jednym z powodów, dla których są słabo poznane. W rzeczywistości do dnia dzisiejszego wytworzono bardzo niewiele związków gazów szlachetnych.

Skąd bierzemy gazy szlachetne?

Neon, argon, ksenon i krypton otrzymujemy z powietrza metodą destylacji frakcjonowanej i upłynniania. Hel znajduje się w gazie ziemnym, gdzie zwykle powinien być oddzielony. Radon uzyskuje się w wyniku radioaktywnego rozpadu związków rozpuszczonych w radzie.

A Oganeson to syntetyczny pierwiastek stworzony w 2002 roku, który uzyskał nomenklaturę IUPAC w 2016 roku. Znany jest z tego, że jest dość reaktywny i niestabilny, więc nie wykonano z nim wiele pracy.

Gazy te miały bardzo ważne zastosowania w dziedzinie oświetlenia, spawania i eksploracji kosmosu. Trimix, który jest roztworem helu-tlenu-azotu, jest stosowany w celu uniknięcia narkotycznego działania azotu w głębinach nurków. Co więcej, po zapoznaniu się z zagrożeniami związanymi z palnością wodoru, został on zastąpiony helem w produkcji sterowców i balonów na ogrzane powietrze.

Właściwości tych gazów

Nazwa gazów szlachetnych pochodzi od tłumaczenia z języka niemieckiego edelgas, nazwa użyta po raz pierwszy w 1898 roku przez chemika Hugo Erdmana. Z tym imieniem starali się odnieść do niskiego wskaźnika reaktywności tych elementów. W rzeczywistości są to najmniej reaktywne znane pierwiastki, do tego stopnia, że ​​są praktycznie obojętne lub niereaktywne.

Dzieje się tak, ponieważ mają one pełną powłokę walencyjną, która pozostawia im niską zdolność do uwalniania elektronów i sprawia, że ​​ich zachowanie jest zbliżone do gazu doskonałego.

Ogólnie gazy szlachetne mają różne właściwości.

• Są to elementy niemetalowe: Będąc gazami, nie ma żadnych cząstek metalu w swojej konformacji. Jednocześnie nie są zdolne do reagowania z innymi metalami.
• Są bezbarwne i bezwonne: chociaż można je podać kolory żarówek i lamp utworzone za pomocą tych gazów przy użyciu energii elektrycznej, są one pierwotnie bezbarwne i bezwonne.
• Posiadają pełną warstwę walencyjną: Neon, ksenon, argon, krypton i radon mają osiem elektronów w ostatniej powłoce. Ze swojej strony hel ma dwa elektrony. W ten sposób gazy szlachetne mają pełną powłokę walencyjną. Dlatego w normalnych okolicznościach elementy te nie tworzą linków.
• Istnieją jako gazy jednoatomowe: Jak rozumiem, te pierwiastki, nawet największe atomowo, mają tylko jeden atom.

• Są praktycznie niereaktywni: Ze względu na ich pełną wartościowość i trudności w dostarczaniu elektronów uważa się je za praktycznie obojętne.

• Przewodzą prąd i wytwarzają fluorescencję: Chociaż są bardzo niskie, gazy te są zdolne do przewodzenia prądu elektrycznego i przez to świecą fosforyzująco.

• Mają niską temperaturę topnienia i wrzeniaTe szlachetne gazy mają bardzo niską temperaturę topnienia i wrzenia.

• Mają bardzo niską elektroujemność: te pierwiastki są bardzo nisko elektroujemne

• Mają wysoką energię jonizacji: Twoja energia jonizacji jest w rzeczywistości najwyższa w okresie.
• Nie są łatwopalne: Nawet ze względu na łatwopalny kubek wodoru został on zastąpiony helem w produkcji sterowców i balonów.

Podobnie jak w przypadku reaktywności, ich siły międzyatomowe są również bardzo słabe, dlatego mają niskie temperatury topnienia i wrzenia, aw normalnych warunkach są gazami jednoatomowymi, w tym gazami o większej masie atomowej.

Hel ma wiele właściwości, których nie ma żaden inny gaz szlachetny ani żaden inny pierwiastek układu okresowego. Jego temperatura topnienia jest najniższa we wszystkich znanych poza tym, że jest jedynym elementem posiadającym stan nadciekłości; stan, w którym materia jest w stanie ciekłym, ale może działać bez utraty energii kinetycznej. Hel potrzebuje ciśnienia 25 atm i temperatury -272ºC, aby mógł się zestalić.

Za ich pełną walencyjność odpowiada również ta gazy o dużej pojemności jonizacyjnej (największej w układzie okresowym). i nie może łatwo tworzyć jonów, co pokazuje jego stabilność w konfiguracji elektronicznej.

Energia jonizacji maleje wraz ze zmniejszaniem się grupy, ponieważ zwiększa się promień atomowy, a elektrony walencyjne są dalej od jądra, a zatem są mniej przyciągane do jądra. To powoduje, że choć jego okres jest największy, to niektóre gazy szlachetne mają porównywalna energia jonizacji do innych elementów. Na przykład energia jonizacji ksenonu jest porównywalna z energią jonizacji tlenu.

Zastosowania tych gazów

Mając tak niskie temperatury wrzenia i topnienia, są szczególnie przydatne w produkcji urządzeń chłodniczychi sprawia, że ​​są również przydatne jako kriogeniczne czynniki chłodnicze.

Ciekły hel, który wrze w temperaturze 4,2 K (-268,93 ° C) jest używany do produkcji magnesów nadprzewodzących, takich jak magnesy używane do obrazowania metodą rezonansu magnetycznego i magnetycznego rezonansu jądrowego.

Ciekły neon, chociaż nie osiąga niskich temperatur ciekłego helu, ma większe zastosowanie w kriogenice, ponieważ ma zdolność do 40 razy lepsze chłodzenie niż ciekły hel i 3 razy większe niż w przypadku ciekłego wodoru.

Hel jest dzięki temu stosowany jako składnik gazów oddechowych zastępujący azot niska rozpuszczalność w płynach, zwłaszcza w lipidach. Gazy są wchłaniane do krwi i tkanek ciała pod wpływem ciśnienia, na przykład podczas nurkowania z akwalungiem, które wywołuje efekt znieczulający zwany chorobą głębi. Ze względu na niską rozpuszczalność niewielka ilość helu przedostaje się do błon komórkowych, co pomaga ograniczyć efekt narkotyczny.

Ze względu na niską palność i lekkość oraz po katastrofie w Hindenburgu w 1937 roku hel zastąpił wodór w produkcji paliwa, nawet pomimo utraty pływalności na poziomie 8,6%

Gazy te są wykorzystywane w oświetleniu ze względu na ich przewodnictwo. W produkcji żarówek do ich wypełnienia używana jest mieszanina argonu i azotu. Krypton stosowany w żarówkach o wysokiej wydajnościtakie jak lampy halogenowe, które mają wyższą temperaturę barwową i wyższą skuteczność.

Ksenon jest powszechnie stosowany w reflektorach ksenonowych, które dzięki osiąganiu spektrum światła zbliżonego do światła dziennego są wykorzystywane w projektorach filmowych, a także w reflektorach samochodowych.

W medycynie hel jest stosowany w celu ułatwienia oddychania u pacjentów z astmą. Ksenon może być stosowany jako środek znieczulający Ze względu na dużą rozpuszczalność w lipidach, dzięki czemu jest bardziej skuteczny niż zwykły podtlenek azotu, a dzięki łatwej eliminacji przez organizm pozwala na szybszą regenerację.

Pozyskiwanie obrazów za pomocą jądrowego rezonansu magnetycznego ma ksenon w połączeniu z innymi gazami. Radon, który jest wysoce radioaktywny i dostępny tylko w śladowych ilościach, jest stosowany w radioterapii.

Produkcja i dostatek

Obfitość i łatwość, z jaką można otrzymać gazy szlachetne, są odwrotnie proporcjonalne do ich liczby atomowej. Dlatego obfitość tych gazów maleje wraz ze wzrostem ich liczby atomowej.

We wszechświeciehel jest drugim najłatwiejszym do zdobycia pierwiastkiem, po wodorze, o zawartości masowej około 24%. Większość helu we Wszechświecie powstała w wyniku pierwotnej nukleosyntezy, ale jego ilość rośnie dzięki udziałowi wodoru w gwiezdnej nukleosyntezie (procesie, który powstaje w wyniku reakcji jądrowych zachodzących podczas ewolucyjnego procesu gwiazd).

Pozostałe gazy nie są tak obfite lub łatwe do uzyskania. Na przykład może nim być radon tworzą się w litosferze poprzez rozpad alfa radu; Tymczasem on ksenon opracował teorię znaną jako „teoria brakującego ksenonu” ze względu na stosunkowo niewielką ilość w atmosferze.

Porozmawiajmy trochę o każdym

• Helio: Ze względu na niską palność i drugi najłatwiejszy do pozyskania pierwiastek był w stanie zastąpić wodór jako potencjalny pierwiastek do napełniania balonów i zeppelinów, ponieważ nie wybuchają one w kontakcie z ogniem.
• Neon: Gaz ten, ze względu na swoją fluorescencję i czerwono-pomarańczowy odcień uzyskiwany w kontakcie z elektrycznością, jest używany do celów reklamowych. Łatwo znaleźć w neonów. Dostępne są również lampy neonowe i lampy w innych kolorach, chociaż w rzeczywistości zawierają one inne gazy.
• Argon: Ten gaz jest używany w żarówkach, ponieważ nie reaguje z żarnikiem w warunkach wysokiej temperatury i ciśnienia. W świetlówkach generuje zielono-niebieski kolor. Jest również stosowany w przemyśle, aby uniknąć niepożądanych reakcji chemicznych.
• Krypton: Jest używany razem z innymi gazami przy tworzeniu i produkcji lamp oświetlenie lotniska, ze względu na intensywność emitowanego światła czerwonego; może być również używany w projektorach kinowych. Zastosowanie kryptonu jest również przydatne w laserowej chirurgii siatkówki.
• Ksenon: głównym zastosowaniem ksenonu jest opracowanie emiterów światła o właściwościach bakteriobójczych; świetlówki, błyski fotograficzne, a także świetlówki z możliwością wzbudzenia lasera rubinowego.
• Radon: Gaz ten jest wytwarzany w wyniku radioaktywnego rozpadu uranu na radio. Z tego powodu i ponieważ jest bardzo radioaktywny, ma bardzo niewiele zastosowań w życiu codziennym.

Rozważać 

Chociaż są nieco skomponowane trudne do uzyskania w stanie naturalnym (z wyjątkiem być może helu), a ponieważ generują lub pozwalają na stosunkowo niewiele reakcji z nimi, gazy szlachetne są ważnymi związkami, które możemy zobaczyć, a nawet używać na co dzień.

Być może ich zastosowania są ograniczone do określonych dziedzin, ale to nie znaczy, że są całkowicie bezużyteczne. Od oświetlenia naszych domów żarówkami i lampami, po przechowywanie żywności w lodówkach, po ratują życie, gdy są stosowane w medycynieTe gazy, naturalne czy syntetyczne, nie pokazały jeszcze wszystkiego, co mogą dla nas zrobić. I jest pewne, że wraz z postępem badań ich wykorzystanie będzie znacznie większe.