Процес вивчення благородних газів та їх роль у галузях промисловості

У хімії існує незліченна кількість елементів, які можуть бути пов’язані між собою, а можуть і не. Є метали, неметали, лантаніди та актиноїди, перехідні метали та лужноземельні; і, звичайно, маємо один з хімічних елементів Кому ми приділяли мало уваги під час уроків хімії і набагато менше, коли справа стосується подальшого життя. Я, звичайно, кажу про благородні гази.

Ці елементи, які, будучи настільки рідкісними в навколишньому середовищі, ми не можемо занадто багато аналізувати. Тут ми дізнаємося про історію благородних газів, їх використання та властивості, а також інші цікавинки. Залишайтеся тут і дізнавайтеся про найкрутіші речі про благородні гази.

Давайте пізнаємо гази

Вони являють собою групу хімічних сполук, що мають дуже схожі між собою властивості. Наприклад, у звичайних умовах вони не мають кольору, не мають запаху, одноатомні гази і мають дуже низьку хімічну реакційну здатність. Вони розташовані в групі № 18 періодичної таблиці і відомі як: Гелій, неон, ксенон, аргон, криптон, радіоактивні: радон, а синтетичні: оганесон.

Його властивості можна пояснити існуючими сучасними теоріями будови атома. Їх оболонка валентних електронів вважається повною, що дає їм обмежену тенденцію брати участь у хімічних реакціях і є однією з причин, чому вони погано вивчені. Насправді до цього дня було підготовлено дуже мало сполук благородних газів.

Де ми беремо благородні гази?

Ми отримуємо з повітря неон, аргон, ксенон та криптон із використанням методів фракційної перегонки та зрідження. Гелій міститься в природному газі, де його слід типово відокремлювати. А радон отримують за рахунок радіоактивного розпаду сполук, розчинених у радії.

А Oganeson - це синтетичний елемент, створений у 2002 році, і який отримав свою номенклатуру IUPAC у 2016 році. Він відомий тим, що є досить реактивним, а також нестійким, тому з ним не було проведено багато роботи.

Ці гази мали дуже важливе застосування в галузі освітлення, зварювання та освоєння космосу. Тримікс, який є розчином гелію-кисню-азоту, використовується для того, щоб дайвери не відчували наркотичної дії азоту в глибині. Що ще, знаючи небезпеку займистості водню, це було замінено гелієм при створенні дирижаблів та повітряних кульок.

Властивості цих газів

Благородні гази отримали свою назву завдяки перекладу з німецької мови Едельгас, ім’я вперше використано в 1898 році хіміком Уго Ердманом. З цією назвою прагнув посилатися на низький коефіцієнт реактивності цих елементів. Насправді це найменш реагуючі елементи, відомі настільки, що вони практично інертні або нереактивні.

Це пояснюється тим, що вони мають повну валентну оболонку, яка залишає у них низьку здатність виділяти електрони і робить їх поведінку близькою до поведінки ідеального газу.

Загалом благородні гази мають різні властивості.

• Вони є неметалевими елементами: Будучи газами, він не має жодної частинки металу у своїй конформації. При цьому вони не здатні реагувати з іншими металами.
• Вони без кольору і запаху: хоча їх можна дати кольори для лампочок і ламп створені за допомогою цих газів з використанням електрики, вони спочатку безбарвні та не мають запаху.
• Вони мають повний валентний шар: Неон, ксенон, аргон, криптон і радон мають вісім електронів в останній оболонці. Зі свого боку, гелій має два електрони. Таким чином, благородні гази мають повну валентну оболонку. Ось чому за звичайних обставин ці елементи не утворюють посилань.
• Вони існують як одноатомні гази: Як зрозуміло, ці елементи, навіть найбільші в атомі, мають лише один атом.

• Вони практично не реагують: Через їх повну валентність і труднощі з доставкою електронів вони вважаються практично інертними.

• Вони проводять електрику і виробляють флуоресценціюЦі гази, хоча і дуже низькі, здатні проводити електрику, і при цьому вони світяться фосфоресцентно.

• Вони мають низьку температуру плавлення і кипінняЦі благородні гази мають дуже низькі температури плавлення та кипіння.

• Вони мають дуже низьку електронегативність: ці елементи дуже низькі електронегативні

• Вони мають високу енергію іонізації: Ваша енергія іонізації насправді є найвищою за ваш період.
• Вони не є легкозаймистими: Навіть завдяки легкозаймистій чашці водню його замінив гелій у виробництві дирижаблів та аеростатів.

Як і щодо реакційної здатності, їх міжатомні сили також дуже слабкі, саме тому вони мають низькі температури плавлення і кипіння, і всі вони є одноатомними газами в нормальних умовах, включаючи гази з більшою атомною масою.

Гелій має багато властивостей, яких не має жоден інший благородний газ або будь-який інший елемент періодичної системи. Його температура плавлення найнижча у всіх відомих, крім того, що є єдиним елементом, який володіє станом надплинності; стан, в якому речовина знаходиться в рідкому стані, але може працювати без втрати кінетичної енергії. Для затвердіння гелію потрібен тиск 25 атм і температура -272ºC.

Їх повна валентна оболонка також відповідає за те, що ці гази мають високу іонізаційну здатність (найвищу в періодичній системі). і не може легко утворювати іони, що свідчить про його стабільність в електронній конфігурації.

Енергія іонізації зменшується із зменшенням групи, оскільки атомний радіус збільшується, а валентні електрони віддаляються від ядра і, отже, менше притягуються до нього. Це спричиняє те, що, хоча його період є найвищим, деякі благородні гази мають порівнянна енергія іонізації до інших елементів. Наприклад, енергія іонізації ксенону порівнянна з енергією іонізації кисню.

Використання цих газів

Маючи такі низькі температури кипіння та плавлення, вони особливо корисні у виробництві холодильного обладнання, а також робить їх корисними як кріогенні холодоагенти.

Рідкий гелій, який кипить при 4,2K (-268,93ºC), використовується для виготовлення надпровідних магнітів, таких як магнітно-резонансна томографія та ядерно-магнітний резонанс.

Рідкий неон, хоча і не досягає низьких температур рідкого гелію, має більше застосування в кріогеніці, оскільки має здатність до У 40 разів більше охолодження, ніж рідкий гелій і в 3 рази більше, ніж у рідкого водню.

Гелій використовується як компонент дихаючих газів для заміщення азоту завдяки його низька розчинність у рідинах, особливо в ліпідах. Гази всмоктуються в кров і тканини тіла, коли виникає тиск, наприклад, підводне плавання, яке виробляє анестезуючий ефект, який називається глибокою хворобою. Завдяки низькій розчинності, гелій потрапляє в клітинні мембрани, що допомагає стримати наркотичний ефект.

Через низьку горючість і легкість, а також після катастрофи Гінденбурга 1937 р. Гелій замінив водень у виробництві палива, навіть незважаючи на втрату плавучості 8,6%

Ці гази використовуються в освітленні завдяки своїй провідності. При виготовленні ламп розжарювання для їх заповнення використовується суміш аргону та азоту. Криптон використовується у високоефективних лампахтакі як галогенні лампи, які мають вищу кольорову температуру та вищу ефективність.

Ксенон зазвичай використовується в ксенонових фарах, які, досягаючи спектру світла, подібного до денного, використовуються в кінопроекторах, а також в автомобільних фарах.

У медицині гелій застосовується для поліпшення легкості дихання у хворих на астму. Ксенон можна використовувати як знеболюючий засіб Завдяки своїй високій розчинності в ліпідах, що робить його ефективнішим, ніж звичайний закис азоту, а оскільки він легко виводиться організмом, це дозволяє швидше відновити.

Захоплення зображень, яке здійснюється за допомогою ядерно-магнітного резонансу, поєднує ксенон з іншими газами. Радон, який є високорадіоактивним і доступний лише в слідових кількостях, використовується для лікування променевою терапією.

Виробництво та достаток

Ряс і легкість отримання благородних газів обернено пропорційні їх атомному номеру. Отже, кількість цих газів зменшується із збільшенням їх атомного числа.

У Всесвіті, гелій - другий найпростіший елемент для отриманняпісля водню з масовим відсотком приблизно 24%. Більша частина гелію у Всесвіті була утворена первісним нуклеосинтезом, але його кількість збільшується завдяки участі водню в зоряному нуклеосинтезі (процес, що виникає внаслідок ядерних реакцій під час еволюційного процесу зірок).

Решта газів є майже не такими рясними або простими для отримання. Радон, наприклад, може бути форму у літосфері через альфа-розпад радію; Тим часом він ксенон розробив теорію, відому як "відсутність теорії ксенону" через його порівняно низьку кількість в атмосфері.

Давайте трохи поговоримо про кожного

• Геліограф: Завдяки своїй низькій горючості та тому, що це другий найпростіший елемент для отримання, він зміг замінити водень як потенційний елемент для заповнення повітряних куль та цепелінів, оскільки вони не вибухають при контакті з вогнем
• Неон: Цей газ завдяки своїй флуоресценції та червоно-помаранчевому відтінку, отриманому при контакті з електрикою, використовується в рекламних цілях. Легко знайти в неонових вогнях. Також доступні неонові трубки та лампи, які мають інші кольори, хоча насправді вони мають інші гази всередині.
• Аргон: Цей газ використовується в лампах розжарювання, оскільки він не реагує з ниткою розжарювання в умовах високої температури та тиску. У флуоресцентних лампах він утворює зелено-блакитний колір. Він також використовується в промисловій галузі, щоб уникнути небажаних хімічних реакцій.
• Криптон: Використовується разом з іншими газами при створенні та виробництві ламп освітлення аеропорту через інтенсивність випромінюваних червоних вогнів; його також можна використовувати в кінопроекторах. Застосування криптону також корисно при лазерній хірургії сітківки.
• Ксенон: основним використанням ксенону є розробка випромінювачів світла з бактерицидними характеристиками; світлові лампи, фотоспалахи, а також у люмінесцентних лампах зі здатністю збуджувати рубіновий лазер.
• Радон: Цей газ утворюється в результаті радіоактивного розпаду урану на радіо. Через це і тому, що він дуже радіоактивний, він має дуже мало застосувань у повсякденному житті.

Відобразити 

Хоча вони складені дещо важко отримати в природному стані (крім, можливо, гелію), і оскільки вони генерують або дозволяють досить мало реакцій з ними, благородні гази є важливими сполуками, які ми можемо бачити і навіть використовувати щодня.

Можливо, їх використання обмежується конкретними галузями, але це не означає, що вони абсолютно марні. Від освітлення наших будинків у лампочках та лампах, до зберігання їжі, коли вона використовується в холодильниках, рятувати життя при використанні в медициніЦі природні або синтетичні гази ще не показали всього, що можуть зробити для нас. І певно, що в міру розвитку досліджень його використання буде набагато більшим.