Благородные газы

Мы объясним, что такое инертные газы, как они были открыты, их использование, применение, другие характеристики и примеры
Благородные газы, такие как гелий, очень безопасны из-за их низкой реакционной способности

Что такое благородные газы?

химии группа химических элементов , составляющих группу 18 (VIIIA) Периодической таблицы элементов, называется благородными или инертными газами

Их главной общей характеристикой является очень низкая степень химической реактивности, т.е. низкая склонность к образованию молекул соединений с другими элементами. На самом деле, существует лишь небольшой набор соединений из благородных газов, в отличие от большинства известных элементов, которые могут образовывать большее количество химических соединений

При обычных условиях температуры давления инертные газы представляют собой газообразные моноатомные вещества (т.е. состоящие из одного атома ). Многие из них в той или иной пропорции присутствуют в воздухе , составляющем атмосферу

Несмотря на низкую химическую реактивность, а иногда и вследствие этого, эти элементы находят самое разнообразное применение в промышленности и часто производятся массово

Открытие благородных газов

Большинство благородных газов были открыты в 19 веке в результате исследований Солнца Пьером Янссеном (француз, 1824-1907) и Джозефом Норманом Локьером (британец, 1836-1920). Эти астрономы открыли гелий, названный в честь греческого слова (Helios), обозначающего звезду

Удивление по поводу свойств , столь характерных для этого нового элемента, открыло путь к поиску подобных элементов. Таким образом, криптон, неон и аргон были открыты в результате химического исследования воздуха

В конце XIX века британские исследователи Лорд Рэлей (1842-1919) и Уильям Рамсей (1852-1916) постулировали совместное существование благородных газов, что принесло им Нобелевскую премию по физике и химии. Только в 20-м веке началось промышленное производство этих газов в больших масштабах , так как было обнаружено больше их свойств и применений

Характеристика благородных газов

Благородные газы, такие как аргон, могут использоваться в промышленных масштабах в мощных лазерах.

В целом, инертные газы характеризуются:

• Они обладают малой или нулевой химической реактивностью, т.е. не вступают в реакцию. Это происходит потому, что его последняя электронная оболочка или энергетический уровень всегда завершен.
• Лишенный цвета , запаха и вкуса.
• Имеют точки плавления кипения очень близко друг к другу и очень низкие, с разницей всего в 10 °C, и поэтому почти всегда находятся в газообразном состоянии, хотя могут быть переведены в жидкое состояние только в очень узком диапазоне температур.
• ведут себя как идеальные газы при нормальных условиях давления и температуры (1 атм и 0 °C) , т.е. их частицы можно считать невзаимодействующими и удовлетворяющими уравнению состояния идеальных газов:
  

Где:

• P. Он представляет собой давление газа и выражается в атмосферах (атм) или эквивалентных единицах.
• V. Представляет собой объем газа и выражается в литрах (L) или эквивалентных единицах.
• n. Представляет собой количество вещества в газе и выражается в молях (моль).
• R. Является идеальной газовой постоянной и имеет значение 8,314 джоуль/моль Кельвина (Дж/моль К).
• T. Представляет собой температуру газа и выражается в Кельвинах (К) или эквивалентных единицах.
• В случае гелия, он обладает совершенно особыми свойствами: у него более низкие температуры плавления и кипения, чем у любого известного вещества, это единственный элемент, который является сверхтекучим (состояние жидкости, которая не имеет вязкости , т.е. течет без трения), и его нельзя превратить в твердое тело при стандартных условиях давления.

Почему их называют благородными газами?

Первоначально эти элементы называли инертными газами или редкими газами, поскольку в то время считалось, что они абсолютно химически инертны и поэтому очень редки во Вселенной. Обе эти характеристики оказались ложными

Сегодня предпочтение отдается благородным газам, что переводится как Edelgas – немецкий термин, которым химик Хуго Эрдманн (1862-1910) окрестил их в 1898 году. Эрдманн взял это название от благородных металлов, таких как золото, реакционная способность которых очень умеренная. Так же, как золото имеет тенденцию оставаться чистым и сохранять свое благородство, так и эти газы

Использование и применение инертных газов

В лампах могут использоваться различные инертные газы, например, неон.

Эти элементы имеют множество применений для человека , например:

• Изоляторы. Благодаря своей низкой реактивности они могут использоваться для содержания высокореактивных или опасных веществ.
• Криогенные хладагенты В процессе извлечения тепла и снижения давления газы превращаются в жидкости, и эти жидкости идеально подходят для поддержания работы чувствительного оборудования, такого как сверхпроводящие магниты или оборудование ядерного магнитного резонанса. Для этой цели широко используется гелий.
• Гелий, смешанный с другими газами, используется в баллонах космонавтов и водолазов, поскольку он снижает наркотический эффект так называемой глубинной болезни, которая вызывается высокой концентрацией газов в крови и тканях. Поскольку гелий обладает низкой растворимостью, он с меньшей вероятностью может пересечь клеточные мембраны
• Гелий можно использовать для надувания воздушных шаров, поскольку он легче воздуха и очень безопасен, являясь идеальной заменой водорода, который очень огнеопасен.
• Освещение Неон, ксенон, аргон и криптон можно использовать, заполняя ими лампы накаливания для получения определенных цветов света , в том, что мы обычно называем неоновыми лампами.
• Для использования в производстве лазеров; часто используется в хирургии или промышленных процедурах.

Примеры благородных газов

Существует всего семь благородных газов:

• Гелий (He). Это второй по распространенности элемент в известной Вселенной. Одним из способов его получения является продукт реакций слияния водорода в сердце звезд. Его особенность заключается в том, что при вдыхании он изменяет человеческий голос и намного легче воздуха.
• Неон (Neon). Еще один распространенный элемент в известной Вселенной. Он используется для изготовления флуоресцентных ламп, поскольку придает им красный цвет. В частности, он используется при производстве телевизоров. Он также широко используется в производстве гелий-неонового лазера.
• Аргон (Ar). Один из распространенных газов в воздухе, которым мы дышим, он широко используется в качестве промышленного изолятора и в производстве лазеров.
• Криптон (Kr) . Хотя это благородный газ, он может реагировать с фтором и некоторыми другими веществами с высокой электроотрицательностью, и имеет шесть стабильных изотопов и семнадцать радиоактивных изотопов.
• Ксенон (Xe). Очень тяжелый газ, присутствующий в атмосфере Земли лишь в следовых количествах. Это был первый из благородных газов, синтезированный искусственно.
• Radon (Rn)Являясь результатом радиоактивного распада таких элементов, как радий или актиний (по этой причине его раньше называли актиноном), он представляет собой благородный, но радиоактивный газ, самый стабильный изотоп которого может существовать максимум 3,8 дня, прежде чем распасться до полония-218.
• Оганесон (Ог). Называемый также эка-эманацией, унуноктием (Uuo) или элементом 118, этот загадочный благородный газ высокорадиоактивен и имеет синтетическое происхождение, то есть не существует в природе. Он был обнаружен в 2002 году.