Soy gazlar çalışma süreci ve endüstrilerdeki rolü

Kimyada birbiriyle ilişkili olabilecek veya olmayabilecek sayısız unsur vardır. Metaller, ametaller, lantanitler ve aktinitler, geçiş metalleri ve alkali topraklar vardır; ve tabii ki sahibiz kimyasal elementlerden biri Kimya dersleri sırasında çok az ilgi gösterdiğimiz ve iş hayatımıza devam etme konusunda çok daha az ilgi gösterdiğimiz kişilere. Tabii ki asal gazlardan bahsediyorum.

Çevrede çok nadir olduğu için çok fazla analiz edemediğimiz bu unsurlar. Burada asal gazların tarihçesi, kullanımları ve özellikleri ile diğer meraklarını öğreneceğiz. Burada kalın ve asal gazlarla ilgili en harika şeyleri öğrenin.

Hadi gazları tanıyalım

Birbirlerine çok benzer özelliklere sahip bir grup kimyasal bileşiktir. Örneğin, normal koşullar altında renksiz, kokusuz, tek atomlu gazlardır ve çok düşük kimyasal reaktiviteye sahiptirler. Bunlar periyodik tablonun 18. grubunda bulunur ve şu şekilde bilinir: Helyum, neon, Xenon, Argon, Kripton, radyoaktif: Radon ve sentetik: Oganeson.

Özellikleri atomik yapı üzerine mevcut modern teorilerle açıklanabilir. Değerli elektronların kabukları tam olarak kabul edilir, bu da onlara kimyasal reaksiyonlara katılma konusunda sınırlı bir eğilim verir ve yetersiz anlaşılmalarının nedenlerinden biridir. Aslında bugüne kadar çok az sayıda asal gaz bileşiği hazırlandı.

Soy gazları nereden alıyoruz?

Fraksiyonel damıtma ve sıvılaştırma yöntemlerini kullanarak havadan neon, argon, ksenon ve kripton elde ediyoruz. Doğal gazda helyum bulunur, tipik olarak nerede ayrılması gerektiği. Ve radon, radyumda çözünen bileşiklerin radyoaktif bozunması yoluyla elde edilir.

Ve Oganeson, 2002 yılında oluşturulan ve 2016 yılında IUPAC terminolojisini alan sentetik bir elementtir. Kararsız olduğu kadar oldukça reaktif olduğu da bilinir, bu nedenle onunla fazla çalışma yapılmamıştır.

Bu gazların aydınlatma, kaynak ve uzay araştırmaları alanlarında çok önemli kullanımları olmuştur. Dalgıçların derinliklerde nitrojenin narkotik etkisine maruz kalmaması için bir helyum-oksijen-nitrojen çözeltisi olan trimix kullanılmaktadır. Daha ne, hidrojenin yanıcılık tehlikelerini bildikten sonra, hava gemilerinin ve sıcak hava balonlarının yaratılmasında bunun yerini helyum aldı.

Bu gazların özellikleri

Asil gazlar, isimlerini Almanca'dan çeviriden alır. edelgas, kimyager Hugo Erdman tarafından ilk kez 1898'de kullanılan isim. Bu isimle düşük reaktivite oranına atıfta bulunmaya çalıştı bu unsurların. Aslında bunlar bilinen en az reaktif elementlerdir, öyle ki pratik olarak inerttirler veya reaktif değildirler.

Bunun nedeni, elektronları serbest bırakmak için düşük bir kapasite bırakan ve davranışlarını ideal bir gaza yakın hale getiren tam bir değerlik kabuğuna sahip olmalarıdır.

Genel olarak asal gazlar farklı özelliklere sahiptir.

• Metal olmayan elementlerdir: Gaz olduğundan konformasyonu içinde metal partikül içermez. Aynı zamanda diğer metallerle reaksiyona giremezler.
• Renksiz ve kokusuzdurlar: verilebilmesine rağmen ampullerin ve lambaların renkleri Bu gazlar elektrik kullanılarak oluşturulduklarında, orijinal olarak renksiz ve kokusuzdurlar.
• Tam bir değerlik katmanına sahipler: Neon, ksenon, argon, kripton ve radon son kabuklarında sekiz elektrona sahiptir. Helyumun da iki elektronu vardır. Bu şekilde, soy gazlar tam bir değerlik kabuğuna sahip olurlar. Normal şartlar altında bu unsurların bağlantı oluşturmamasının nedeni budur.
• Tek atomlu gazlar olarak bulunurlar: Anlaşıldığı gibi, bu elementler, atomik olarak en büyüğü bile sadece bir atom içerir.

• Pratik olarak reaktif değiller: Tam değerlikleri ve elektronları iletmedeki zorlukları nedeniyle, pratik olarak inert kabul edilirler.

• Elektrik iletir ve floresan üretirlerÇok düşük olmalarına rağmen, bu gazlar elektrik iletebilir ve bunu yaparken fosforlu bir şekilde parlarlar.

• Düşük erime ve kaynama sıcaklıklarına sahiptirlerBu soy gazların erime ve kaynama noktaları çok düşüktür.

• Çok düşük elektronegatifliğe sahiptirler: bu elemanlar çok düşük elektronegatiftir

• Yüksek iyonlaşma enerjisine sahiptirler: İyonlaşma enerjiniz aslında adetinizdeki en yüksek seviyedir.
• Yanıcı değiller: Yanıcı hidrojenden dolayı bile, hava gemileri ve balonların imalatında yerini helyum almıştır.

Reaktivitede olduğu gibi, atomlar arası kuvvetleri de çok zayıftır, bu nedenle düşük erime ve kaynama sıcaklıklarına sahiptirler ve daha yüksek atomik kütleye sahip gazlar dahil, normal koşullar altında hepsi tek atomlu gazlardır.

Helyum, başka hiçbir asal gazın veya periyodik tablodaki başka herhangi bir elementin sahip olmadığı birçok özelliğe sahiptir. Onun erime noktası en düşüktür tüm bilinenlerde, süperakışkanlık durumuna sahip olan tek unsur olmanın yanı sıra; Maddenin sıvı halde olduğu, ancak kinetik enerji kaybetmeden çalışabildiği bir durum. Helyumun katılaşabilmesi için 25atm basınca ve -272ºC sıcaklığa ihtiyacı vardır.

Tam değerlik kabukları aynı zamanda yüksek iyonlaşma kapasitesine (periyodik tablodaki en yüksek) sahip bu gazlardan da sorumludur. ve kolayca iyon oluşturamazElektronik konfigürasyonunda stabilitesini gösteren.

Atom yarıçapı arttıkça ve değerlik elektronları çekirdekten daha uzak olduğundan ve dolayısıyla çekirdekten daha az çekildiğinden, grup azaldıkça iyonlaşma enerjisi azalır. Bu, periyodu en yüksek olmasına rağmen, bazı asal gazların karşılaştırılabilir bir iyonlaşma enerjisi diğer unsurlarınkine. Örneğin, ksenonun iyonlaşma enerjisi, oksijenin iyonlaşma enerjisi ile karşılaştırılabilir.

Bu gazların kullanımı

Bu kadar düşük kaynama ve erime noktalarına sahip olarak, özellikle soğutma ekipmanı imalatında kullanışlıdırlarve onları kriyojenik soğutucu akışkanlar olarak da faydalı kılar.

4,2K'da (-268,93ºC) kaynayan sıvı helyum, manyetik rezonans görüntüleme ve nükleer manyetik rezonans için kullanılanlar gibi süper iletken mıknatısların üretiminde kullanılır.

Sıvı neon, sıvı helyumun düşük sıcaklıklarına ulaşmasa da, kriyojenikte daha fazla uygulama alanına sahiptir. Sıvı helyumdan 40 kat daha fazla soğutma ve sıvı hidrojenden 3 kat daha fazla.

Helyum, solunabilir gazların bir bileşeni olarak nitrojenin yerini alır. sıvılarda düşük çözünürlüközellikle lipitlerde. Tüplü dalış gibi basınç olduğunda gazlar kan ve vücut dokularına emilir ve derinlik hastalığı adı verilen anestezik bir etki yaratır. Çözünürlüğünün düşük olması nedeniyle, küçük helyum hücre zarlarına girer ve bu da narkotik etkiyi yavaşlatmaya yardımcı olur.

Düşük yanıcılığı ve hafifliği nedeniyle ve 1937'deki Hindenburg felaketinden sonra helyum,% 8,6'lık bir kaldırma kuvveti kaybına rağmen yakıt üretiminde hidrojenin yerini aldı.

Bu gazlar iletkenliklerinden dolayı aydınlatmada kullanılmaktadır. Akkor ampullerin imalatında, onları doldurmak için bir argon ve nitrojen karışımı kullanılır. Kripton yüksek performanslı ampullerde kullanılırdaha yüksek renk sıcaklığına ve daha yüksek etkinliğe sahip halojen lambalar gibi.

Ksenon, gün ışığına benzer bir ışık spektrumu elde ederek film projektörlerinde ve araba farlarında kullanılan ksenon farlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Tıpta helyum, astım hastalarında nefes alma kolaylığını artırmak için kullanılır. Ksenon anestezik olarak kullanılabilir Lipidlerdeki yüksek çözünürlüğü nedeniyle normal nitröz oksitten daha etkili olmasını sağlar ve vücut tarafından kolayca atıldığı için daha hızlı iyileşme sağlar.

Nükleer manyetik rezonans yoluyla gerçekleştirilen görüntülerin yakalanması, diğer gazlarla birleştirilmiş ksenona sahiptir. Oldukça radyoaktif olan ve sadece eser miktarda bulunan radon, radyasyon tedavisi tedavisinde kullanılmaktadır.

Üretim ve bolluk

Soy gazların elde edilebildiği bolluk ve kolaylık, atom numaralarıyla ters orantılıdır. Bu nedenle atom numaraları arttıkça bu gazların bolluğu azalır.

Evrendehelyum, elde edilmesi en kolay ikinci elementtirHidrojenden sonra, yaklaşık% 24'lük bir kütle yüzdesi ile. Evrendeki helyum miktarının çoğu ilkel nükleosentez tarafından oluşmuştur, ancak miktarı, hidrojenin yıldız nükleosentezine (yıldızların evrim süreci sırasında nükleer reaksiyonlarla ortaya çıkan bir süreç) katılımı sayesinde artmaktadır.

Gazların geri kalanı neredeyse bol miktarda veya elde edilmesi kolay değildir. Örneğin Radon, litosferdeki form radyumun alfa bozunması yoluyla; Bu arada o xenon, "eksik ksenon teorisi" olarak bilinen bir teori geliştirdi atmosferdeki nispeten düşük miktarı nedeniyle.

Her biri hakkında biraz konuşalım

• Helio: Yanıcılığının düşük olması ve elde edilmesi en kolay ikinci element olması nedeniyle, ateşle temas ettiklerinde patlamadıkları için balonları ve zeplinleri doldurmak için potansiyel element olarak hidrojenin yerini alabilmiştir.
• neon: Bu gaz, floresansı ve elektrikle temas ettiğinde elde edilen kırmızı-turuncu tonu nedeniyle reklam amaçlı kullanılmaktadır. Neon ışıklarda kolayca bulunur. İçlerinde başka gazlar olmasına rağmen, başka renklere sahip neon tüpler ve lambalar da alabilirsiniz.
• Argon: Bu gaz, yüksek sıcaklık ve basınç koşullarında filamanla reaksiyona girmediği için akkor lambalarda kullanılır. Floresan tüplerde yeşil-mavi bir renk oluşturur. Ayrıca endüstriyel alanda istenmeyen kimyasal reaksiyonlardan kaçınmak için kullanılır.
• Kripton: Lambaların yapımında ve üretiminde diğer gazlarla birlikte kullanılır. yayılan kırmızı ışıkların yoğunluğu nedeniyle havaalanı aydınlatması; sinema projektörlerinde de kullanılabilir. Kripton kullanımı, lazer retina cerrahisinde de faydalıdır.
• Xenon: Xenon'un ana kullanımı, bakteri öldürücü özelliklere sahip ışık yayıcıların geliştirilmesidir; ışıklı tüpler, fotografik flaşlar ve ayrıca yakut lazeri uyarma özelliğine sahip flüoresan tüpler.
• Radon: Bu gaz, uranyumun radyoya radyoaktif olarak bozunmasıyla üretilir. Bu nedenle ve çok radyoaktif olduğu için günlük hayatta çok az uygulaması vardır.

Yansıtmak 

Biraz bestelenmiş olsalar da doğal durumda elde edilmesi zor (belki helyum hariç) ve onlarla çok az reaksiyon ürettikleri veya bunlara izin verdikleri için soy gazlar, günlük olarak görebileceğimiz ve hatta kullanabileceğimiz önemli bileşiklerdir.

Belki kullanımları belirli alanlarla sınırlıdır, ancak bu tamamen yararsız oldukları anlamına gelmez. Evlerimizi ampul ve lambalarla aydınlatmaktan, buzdolaplarında kullanıldığında yiyeceklerimizi saklamaya, tıpta kullanıldığında hayat kurtarmakDoğal veya sentetik bu gazlar, bizim için yapabileceklerini henüz göstermedi. Ve araştırma ilerledikçe kullanımının çok daha fazla olacağı kesindir.