உன்னத வாயுக்கள் ஆய்வு செயல்முறை மற்றும் தொழில்களில் அவற்றின் பங்கு

வேதியியலுக்குள், ஒருவருக்கொருவர் தொடர்புடையதாகவோ அல்லது இல்லாமலோ எண்ணற்ற கூறுகள் உள்ளன. உலோகங்கள், அல்லாத பொருட்கள், லாந்தனைடுகள் மற்றும் ஆக்டினைடுகள், மாற்றம் உலோகங்கள் மற்றும் கார பூமிகள் உள்ளன; நிச்சயமாக எங்களிடம் உள்ளது வேதியியல் கூறுகளில் ஒன்று வேதியியல் வகுப்புகளின் போது நாம் யாருக்கு கொஞ்சம் கவனம் செலுத்தியுள்ளோம், நம் வாழ்க்கையுடன் செல்லும்போது மிகக் குறைவு. நான் நிச்சயமாக, உன்னத வாயுக்களைப் பற்றி பேசுகிறேன்.

இந்த கூறுகள், சூழலில் மிகவும் அரிதாக இருப்பதால், நாம் அதிகமாக பகுப்பாய்வு செய்ய முடியாது. உன்னத வாயுக்களின் வரலாறு, அவற்றின் பயன்பாடுகள் மற்றும் பண்புகள் மற்றும் பிற ஆர்வங்களைப் பற்றி இங்கே அறிந்து கொள்வோம். இங்கே தங்கி, உன்னத வாயுக்களைப் பற்றிய சிறந்த விஷயங்களைக் கற்றுக்கொள்ளுங்கள்.

வாயுக்களை அறிந்து கொள்வோம்

அவை ஒருவருக்கொருவர் மிகவும் ஒத்த பண்புகளைக் கொண்ட வேதியியல் சேர்மங்களின் குழு. எடுத்துக்காட்டாக, சாதாரண நிலைமைகளின் கீழ் அவை நிறமற்றவை, மணமற்றவை, மோனடோமிக் வாயுக்கள், மற்றும் மிகக் குறைந்த வேதியியல் வினைத்திறன் கொண்டவை. இவை கால அட்டவணையின் குழு எண் 18 இல் அமைந்துள்ளன, அவை பின்வருமாறு: ஹீலியம், நியான், செனான், ஆர்கான், கிரிப்டன், கதிரியக்க: ரேடான் மற்றும் செயற்கை: ஓகனேசன்.

அதன் பண்புகளை அணு அமைப்பு குறித்த நவீன கோட்பாடுகளால் விளக்க முடியும். அவற்றின் வேலண்ட் எலக்ட்ரான்களின் ஷெல் முழுமையானதாகக் கருதப்படுகிறது, இது அவர்களுக்கு ரசாயன எதிர்விளைவுகளில் பங்கேற்பதற்கான ஒரு வரையறுக்கப்பட்ட போக்கைக் கொடுக்கிறது, மேலும் அவை சரியாகப் புரிந்து கொள்ளப்படுவதற்கான காரணங்களில் ஒன்றாகும். உண்மையில், மிகக் குறைந்த உன்னத வாயு கலவைகள் இன்றுவரை தயாரிக்கப்பட்டுள்ளன.

உன்னத வாயுக்களை எங்கிருந்து பெறுகிறோம்?

பகுதியளவு வடிகட்டுதல் மற்றும் திரவமாக்கல் முறைகளைப் பயன்படுத்தி காற்றிலிருந்து நியான், ஆர்கான், செனான் மற்றும் கிரிப்டனைப் பெறுகிறோம். ஹீலியம் இயற்கை வாயுவில் காணப்படுகிறது பொதுவாக இது பிரிக்கப்பட வேண்டும். ரேடியத்தில் கரைந்த சேர்மங்களின் கதிரியக்க சிதைவு மூலம் ரேடான் பெறப்படுகிறது.

ஓகனேசன் என்பது 2002 ஆம் ஆண்டில் உருவாக்கப்பட்ட ஒரு செயற்கை உறுப்பு ஆகும், மேலும் இது 2016 ஆம் ஆண்டில் அதன் IUPAC பெயரிடலைப் பெற்றது. இது மிகவும் எதிர்வினை மற்றும் நிலையற்றது என அறியப்படுகிறது, எனவே அதனுடன் அதிக வேலை செய்யப்படவில்லை.

இந்த வாயுக்கள் விளக்குகள், வெல்டிங் மற்றும் விண்வெளி ஆய்வு ஆகிய துறைகளில் மிக முக்கியமான பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளன. ஹீலியம்-ஆக்ஸிஜன்-நைட்ரஜனின் தீர்வாக இருக்கும் டிரிமிக்ஸ் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இதனால் ஆழத்தில் உள்ள நைட்ரஜனின் போதைப்பொருள் விளைவை டைவர்ஸ் பாதிக்காது. வேறு என்ன, ஹைட்ரஜனின் எரியக்கூடிய ஆபத்துக்களை அறிந்த பிறகு, இது ஏர்ஷிப்கள் மற்றும் சூடான காற்று பலூன்களை உருவாக்குவதில் ஹீலியத்தால் மாற்றப்பட்டது.

இந்த வாயுக்களின் பண்புகள்

உன்னத வாயுக்கள் ஜெர்மன் மொழியிலிருந்து மொழிபெயர்ப்பிலிருந்து அவற்றின் பெயரைப் பெறுகின்றன எடெல்காஸ், 1898 ஆம் ஆண்டில் வேதியியலாளர் ஹ்யூகோ எர்ட்மேன் முதன்முதலில் பயன்படுத்திய பெயர். இந்த பெயருடன் குறைந்த வினைத்திறன் வீதத்தைக் குறிக்க முயன்றது இந்த கூறுகளின். உண்மையில், இவை அறியப்பட்ட மிகக் குறைவான எதிர்வினை கூறுகள், அவை நடைமுறையில் செயலற்றவை அல்லது வினைபுரியாதவை.

எலக்ட்ரான்களை வெளியிடுவதற்கான குறைந்த திறன் கொண்ட அவற்றை ஒரு முழுமையான வேலன்ஸ் ஷெல் வைத்திருப்பதும், அவற்றின் நடத்தை ஒரு சிறந்த வாயுவுடன் நெருக்கமாக இருப்பதும் இதற்குக் காரணம்.

பொதுவாக, உன்னத வாயுக்கள் வெவ்வேறு பண்புகளைப் பகிர்ந்து கொள்கின்றன.

• அவை உலோகம் அல்லாத கூறுகள்: வாயுக்களாக இருப்பதால், அதன் இணக்கத்திற்குள் எந்த உலோகத் துகள்களும் இல்லை. அதே நேரத்தில் அவை மற்ற உலோகங்களுடன் வினைபுரியும் திறன் கொண்டவை அல்ல.
• அவை நிறமற்றவை, மணமற்றவை: அவை கொடுக்கப்படலாம் என்றாலும் பல்புகள் மற்றும் விளக்குகளுக்கு வண்ணங்கள் மின்சாரத்தைப் பயன்படுத்தி இந்த வாயுக்களின் மூலம் உருவாக்கப்பட்டவை, அவை முதலில் நிறமற்றவை, மணமற்றவை.
• அவை முழு வேலன்ஸ் லேயரைக் கொண்டுள்ளன: நியான், செனான், ஆர்கான், கிரிப்டன் மற்றும் ரேடான் ஆகியவை அவற்றின் கடைசி ஷெல்லில் எட்டு எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளன. அதன் பங்கிற்கு, ஹீலியம் இரண்டு எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது. இந்த வழியில், உன்னத வாயுக்கள் ஒரு முழுமையான வேலன்ஸ் ஷெல்லைக் கொண்டுள்ளன. அதனால்தான், சாதாரண சூழ்நிலைகளில், இந்த கூறுகள் இணைப்புகளை உருவாக்குவதில்லை.
• அவை மோனடோமிக் வாயுக்களாக இருக்கின்றன: புரிந்து கொண்டபடி, இந்த கூறுகள், மிகப் பெரிய அணுக்கரு கூட, ஒரு அணுவை மட்டுமே கொண்டுள்ளன.

• அவை நடைமுறையில் வினைபுரியாதவை: அவற்றின் முழு வேலன்ஸ் மற்றும் எலக்ட்ரான்களை வழங்குவதில் உள்ள சிரமம் காரணமாக, அவை நடைமுறையில் செயலற்றதாக கருதப்படுகின்றன.

• அவை மின்சாரத்தை நடத்தி ஃப்ளோரசன்ஸை உருவாக்குகின்றன: மிகக் குறைவாக இருந்தாலும், இந்த வாயுக்கள் மின்சாரத்தை நடத்தும் திறன் கொண்டவை, அவ்வாறு செய்யும்போது அவை பாஸ்போரெசென்டாக ஒளிரும்.

• அவை குறைந்த உருகும் மற்றும் கொதிநிலையும் கொண்டவைஇந்த உன்னத வாயுக்கள் மிகக் குறைந்த உருகும் மற்றும் கொதிக்கும் புள்ளிகளைக் கொண்டுள்ளன.

• அவை மிகக் குறைந்த எலக்ட்ரோநெக்டிவிட்டி கொண்டவை: இந்த கூறுகள் மிகக் குறைந்த எலக்ட்ரோநெக்டிவ்

• அவை அதிக அயனியாக்கம் ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளன: உங்கள் அயனியாக்கம் ஆற்றல் உண்மையில் உங்கள் காலகட்டத்தில் மிக உயர்ந்தது.
• அவை எரியக்கூடியவை அல்ல: எரியக்கூடிய கப் ஹைட்ரஜன் காரணமாக கூட, ஏர்ஷிப்கள் மற்றும் பலூன்கள் தயாரிப்பில் ஹீலியத்தால் மாற்றப்பட்டது.

வினைத்திறனைப் போலவே, அவற்றின் பரஸ்பர சக்திகளும் மிகவும் பலவீனமாக இருக்கின்றன, அதனால்தான் அவை குறைந்த உருகும் மற்றும் கொதிக்கும் வெப்பநிலையையும் கொண்டிருக்கின்றன, மேலும் அவை அனைத்தும் இயல்பான நிலைமைகளின் கீழ் அதிக அணு நிறை கொண்ட வாயுக்கள் உட்பட ஒரே மாதிரியான வாயுக்கள்.

ஹீலியம் பல பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது, இது வேறு எந்த உன்னத வாயு அல்லது கால அட்டவணையில் உள்ள வேறு எந்த உறுப்புகளையும் கொண்டிருக்கவில்லை. அவனது உருகும் இடம் மிகக் குறைவு அறியப்பட்ட எல்லாவற்றிலும், மிதமிஞ்சிய நிலையை வைத்திருக்கும் ஒரே உறுப்பு தவிர; விஷயம் ஒரு திரவ நிலையில் இருக்கும், ஆனால் இயக்க ஆற்றலை இழக்காமல் இயங்கக்கூடிய ஒரு நிலை. ஹீலியம் திடப்படுத்த 25atm அழுத்தம் மற்றும் -272ºC வெப்பநிலை தேவை.

இந்த வாயுக்கள் அதிக அயனியாக்கம் திறன் கொண்டவை (கால அட்டவணையில் மிக உயர்ந்தவை) அவற்றின் முழு வேலன்ஸ் ஷெல் காரணமாகும். அவை எளிதில் அயனிகளை உருவாக்க முடியாது, அதன் மின்னணு உள்ளமைவில் அதன் நிலைத்தன்மையைக் காட்டுகிறது.

குழு குறைவதால் அயனியாக்கம் ஆற்றல் குறைகிறது, ஏனெனில் அணு ஆரம் அதிகரிக்கிறது மற்றும் வேலன்ஸ் எலக்ட்ரான்கள் கருவில் இருந்து மேலும் தொலைவில் உள்ளன, எனவே அதில் குறைவாக ஈர்க்கப்படுகின்றன. இது அதன் காலம் மிக உயர்ந்ததாக இருந்தாலும், சில உன்னத வாயுக்கள் உள்ளன ஒப்பிடக்கூடிய அயனியாக்கம் ஆற்றல் மற்ற உறுப்புகளுக்கு. எடுத்துக்காட்டாக, செனனின் அயனியாக்கம் ஆற்றல் ஆக்ஸிஜனின் அயனியாக்க ஆற்றலுடன் ஒப்பிடத்தக்கது.

இந்த வாயுக்களின் பயன்கள்

அத்தகைய குறைந்த கொதிநிலை மற்றும் உருகும் புள்ளிகளைக் கொண்டிருப்பதன் மூலம், அவை குளிர்பதன உபகரணங்களை தயாரிப்பதில் மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கும், மற்றும் அவற்றை கிரையோஜெனிக் குளிர்பதனப் பொருட்களாகவும் பயனுள்ளதாக மாற்றுகிறது.

4,2K (-268,93ºC) இல் கொதிக்கும் திரவ ஹீலியம், காந்த அதிர்வு இமேஜிங் மற்றும் அணு காந்த அதிர்வுக்கு பயன்படுத்தப்படும் சூப்பர் கண்டக்டிங் காந்தங்களின் உற்பத்தியில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

திரவ நியான், இது திரவ ஹீலியத்தின் குறைந்த வெப்பநிலையை எட்டவில்லை என்றாலும், கிரையோஜெனிக்ஸில் அதிக பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளது, ஏனெனில் இது ஒரு திறனைக் கொண்டுள்ளது திரவ ஹீலியத்தை விட 40 மடங்கு அதிக குளிரூட்டல் மற்றும் திரவ ஹைட்ரஜனை விட 3 மடங்கு.

நைட்ரஜனை மாற்ற ஹீலியம் சுவாசிக்கக்கூடிய வாயுக்களின் ஒரு அங்கமாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, அதற்கு நன்றி திரவங்களில் குறைந்த கரைதிறன், குறிப்பாக லிப்பிட்களில். ஸ்கூபா டைவிங் போன்ற அழுத்தம் இருக்கும்போது வாயுக்கள் இரத்தம் மற்றும் உடல் திசுக்களில் உறிஞ்சப்படுகின்றன, இது ஆழம் நோய் எனப்படும் மயக்க விளைவை உருவாக்குகிறது. அதன் குறைந்த கரைதிறன் காரணமாக, சிறிய ஹீலியம் செல் சவ்வுகளில் நுழைகிறது, இது போதைப்பொருள் விளைவைக் கட்டுப்படுத்த உதவுகிறது.

அதன் குறைந்த எரிப்பு மற்றும் லேசான தன்மை மற்றும் 1937 ஆம் ஆண்டின் ஹிண்டன்பர்க் பேரழிவுக்குப் பிறகு, ஹீலியம் எரிபொருள் உற்பத்தியில் ஹைட்ரஜனை மாற்றியது, 8,6% மிதப்பு இழப்பு இருந்தபோதிலும்

இந்த வாயுக்கள் அவற்றின் கடத்துத்திறன் காரணமாக விளக்குகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. ஒளிரும் பல்புகளின் உற்பத்தியில் ஆர்கான் மற்றும் நைட்ரஜன் கலவையை நிரப்ப பயன்படுத்தப்படுகிறது. கிரிப்டன் உயர் செயல்திறன் பல்புகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறதுஆலசன் விளக்குகள் போன்றவை, அவை அதிக வண்ண வெப்பநிலை மற்றும் அதிக செயல்திறனைக் கொண்டுள்ளன.

செனான் பொதுவாக செனான் ஹெட்லைட்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இது பகல் ஒளியைப் போன்ற ஒரு ஒளி நிறமாலையை அடைவதன் மூலம், திரைப்பட ப்ரொஜெக்டர்களிலும் கார் ஹெட்லைட்களிலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

மருத்துவத்தில், ஆஸ்துமா நோயாளிகளுக்கு சுவாசத்தை எளிதாக்க ஹீலியம் பயன்படுத்தப்படுகிறது. செனான் ஒரு மயக்க மருந்தாக பயன்படுத்தப்படலாம் லிப்பிட்களில் அதிக கரைதிறன் இருப்பதால், இது வழக்கமான நைட்ரஸ் ஆக்சைடை விட மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கும், மேலும் இது உடலால் எளிதில் அகற்றப்படுவதால், இது விரைவாக மீட்க அனுமதிக்கிறது.

அணு காந்த அதிர்வு மூலம் மேற்கொள்ளப்படும் படங்களை கையகப்படுத்துதல், செனான் மற்ற வாயுக்களுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. ரேடியான், அதிக கதிரியக்க மற்றும் சுவடு அளவுகளில் மட்டுமே கிடைக்கிறது, இது கதிர்வீச்சு சிகிச்சை சிகிச்சையில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

உற்பத்தி மற்றும் மிகுதி

உன்னத வாயுக்களைப் பெறக்கூடிய மிகுதியும் எளிமையும் அவற்றின் அணு எண்ணுக்கு நேர்மாறான விகிதத்தில் உள்ளன. எனவே, அவற்றின் அணு எண்ணிக்கை அதிகரிக்கும்போது இந்த வாயுக்களின் மிகுதி குறைகிறது.

பிரபஞ்சத்தில், ஹீலியம் பெற இரண்டாவது எளிதான உறுப்பு, ஹைட்ரஜனுக்குப் பிறகு, வெகுஜன சதவீதத்துடன் சுமார் 24%. பிரபஞ்சத்தில் ஹீலியத்தின் பெரும்பகுதி ஆதிகால நியூக்ளியோசைன்டிசிஸால் உருவாக்கப்பட்டது, ஆனால் அதன் அளவு நட்சத்திர நியூக்ளியோசைன்டிசிஸில் ஹைட்ரஜனின் பங்களிப்புக்கு நன்றி அதிகரித்து வருகிறது (இது நட்சத்திரங்களின் பரிணாம செயல்பாட்டின் போது அணுசக்தி எதிர்விளைவுகளால் எழும் ஒரு செயல்முறை).

மீதமுள்ள வாயுக்கள் பெற கிட்டத்தட்ட ஏராளமாக அல்லது எளிமையானவை அல்ல. ரேடான், எடுத்துக்காட்டாக, இருக்கலாம் லித்தோஸ்பியரில் உருவாகிறது ரேடியத்தின் ஆல்பா சிதைவு மூலம்; இதற்கிடையில் அவர் செனான் "காணாமல் போன செனான் கோட்பாடு" என்று அழைக்கப்படும் ஒரு கோட்பாட்டை உருவாக்கியுள்ளது வளிமண்டலத்தில் அதன் குறைந்த அளவு காரணமாக.

ஒவ்வொன்றையும் பற்றி கொஞ்சம் பேசலாம்

• ஹெலியோ: குறைந்த எரிப்பு காரணமாக, மற்றும் பெற இரண்டாவது எளிதான உறுப்பு என்பதால், பலூன்கள் மற்றும் செப்பெலின்களை நிரப்புவதற்கான சாத்தியமான உறுப்பு என ஹைட்ரஜனை மாற்ற முடிந்தது, ஏனெனில் அவை நெருப்புடன் தொடர்பு கொள்ளும்போது வெடிக்காது.
• நியான்: இந்த வாயு, அதன் ஒளிரும் தன்மை மற்றும் மின்சாரத்துடன் தொடர்பு கொள்ளும்போது பெறப்பட்ட சிவப்பு-ஆரஞ்சு சாயல் காரணமாக, விளம்பர நோக்கங்களுக்காக பயன்படுத்தப்படுகிறது. நியான் விளக்குகளில் எளிதில் காணப்படுகிறது. நியான் குழாய்கள் மற்றும் பிற வண்ணங்களைக் கொண்ட விளக்குகளையும் நீங்கள் பெறலாம், இருப்பினும் அவை உண்மையில் மற்ற வாயுக்களைக் கொண்டுள்ளன.
• ஆர்கான்: இந்த வாயு ஒளிரும் விளக்குகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, ஏனெனில் இது அதிக வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தம் நிலைமைகளின் கீழ் இழைகளுடன் வினைபுரியாது. ஃப்ளோரசன்ட் குழாய்களில் இது பச்சை-நீல நிறத்தை உருவாக்குகிறது. தேவையற்ற இரசாயன எதிர்வினைகளைத் தவிர்க்க தொழில்துறை துறையிலும் இது பயன்படுத்தப்படுகிறது.
• கிரிப்டன்: இது விளக்குகளை உருவாக்குவதிலும் தயாரிப்பதிலும் மற்ற வாயுக்களுடன் பயன்படுத்தப்படுகிறது விமான விளக்குகள், உமிழப்படும் சிவப்பு விளக்குகளின் தீவிரம் காரணமாக; சினிமா ப்ரொஜெக்டர்களிலும் பயன்படுத்தலாம். கிரிப்டனின் பயன்பாடு லேசர் விழித்திரை அறுவை சிகிச்சையிலும் பயனுள்ளதாக இருக்கும்.
• செனான்: ஜெனோனின் முக்கிய பயன்பாடு பாக்டீரிசைடு பண்புகளைக் கொண்ட ஒளி உமிழ்ப்பாளர்களின் விரிவாக்கம் ஆகும்; ஒளிரும் குழாய்கள், புகைப்பட ஃப்ளாஷ் மற்றும் ரூபி லேசரை உற்சாகப்படுத்தும் திறன் கொண்ட ஃப்ளோரசன்ட் குழாய்களிலும்.
• ரேடான்: யுரேனியத்தின் கதிரியக்கச் சிதைவால் இந்த வாயு உருவாகிறது. இதன் காரணமாகவும், இது மிகவும் கதிரியக்கத்தன்மை கொண்டதாகவும் இருப்பதால், இது அன்றாட வாழ்க்கையில் மிகக் குறைவான பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளது.

சிந்திக்க 

அவை ஓரளவு இயற்றப்பட்டிருந்தாலும் இயற்கை நிலையில் பெறுவது கடினம் (ஒருவேளை ஹீலியத்தைத் தவிர), மேலும் அவை அவற்றுடன் சில எதிர்வினைகளை உருவாக்குகின்றன அல்லது அனுமதிக்கின்றன என்பதால், உன்னத வாயுக்கள் நாம் காணக்கூடிய முக்கியமான சேர்மங்கள், அன்றாட அடிப்படையில் கூட பயன்படுத்துகின்றன.

ஒருவேளை அவற்றின் பயன்கள் குறிப்பிட்ட துறைகளுக்கு மட்டுப்படுத்தப்பட்டிருக்கலாம், ஆனால் அவை முற்றிலும் பயனற்றவை என்று அர்த்தமல்ல. எங்கள் வீடுகளை ஒளி விளக்குகள் மற்றும் விளக்குகளில் ஏற்றுவது முதல், குளிர்சாதன பெட்டிகளில் பயன்படுத்தும்போது நம் உணவை வைத்திருப்பது வரை மருத்துவத்தில் பயன்படுத்தும்போது உயிர்களைக் காப்பாற்றுங்கள்இந்த வாயுக்கள், இயற்கை அல்லது செயற்கை, அவை நமக்குச் செய்யக்கூடிய அனைத்தையும் இன்னும் காட்டவில்லை. ஆராய்ச்சி முன்னேறும்போது, ​​அதன் பயன்பாடு மிக அதிகமாக இருக்கும் என்பது உறுதி.