Plik Gazy szlachetne Są zbiorem elementów, które znajdują się w grupie 18 układu okresowego. Przez lata nazywano je również gazami rzadkimi lub obojętnymi, z których oba są niedokładne; niektóre z nich występują bardzo obficie na zewnątrz i wewnątrz planety Ziemi, a także są zdolne, w ekstremalnych warunkach, do reagowania.
Jego siedem pierwiastków stanowi chyba najbardziej wyjątkową grupę w układzie okresowym, której właściwości i niska reaktywność są równie imponujące jak metale szlachetne. Wśród nich paraduje najbardziej bezwładny pierwiastek (neon), drugi najbardziej obfity w kosmos (hel) oraz najcięższy i najbardziej niestabilny (oganeson).
Gazy szlachetne są najzimniejszymi substancjami w przyrodzie; wytrzymują bardzo niskie temperatury przed kondensacją. Jeszcze trudniejsze jest jego zamrożenie, ponieważ jego siły międzycząsteczkowe oparte na rozpraszaniu londyńskim i polaryzowalność atomów są zbyt słabe, aby ledwie utrzymać ich spójność w krysztale..
Ze względu na niską reaktywność są gazami względnie bezpiecznymi do przechowywania i nie stwarzają zbyt wielu zagrożeń. Mogą jednak wypierać tlen z płuc i powodować uduszenie w przypadku nadmiernego wdychania. Z drugiej strony, dwóch jej członków to pierwiastki wysoce radioaktywne, a zatem śmiertelne dla zdrowia..
Niska reaktywność gazów szlachetnych jest również wykorzystywana do zapewnienia reakcjom obojętnej atmosfery; tak, że żaden odczynnik lub produkt nie jest narażony na utlenianie i wpływ na przebieg syntezy. To również sprzyja procesom spawania łukiem elektrycznym..
Z drugiej strony w stanie ciekłym są doskonałymi kriogenicznymi czynnikami chłodniczymi, gwarantującymi najniższe temperatury, niezbędne do prawidłowej pracy wysokoenergetycznych urządzeń lub do osiągnięcia przez niektóre materiały stanów nadprzewodnictwa..
Indeks artykułów
Być może gazy szlachetne to pierwiastki, które mają najwięcej wspólnych cech, zarówno fizycznych, jak i chemicznych. Jego główne cechy to:
- Wszystkie są bezbarwne, bezwonne i pozbawione smaku; ale kiedy są zamknięte w ampułkach przy niskim ciśnieniu i doznają porażenia prądem, jonizują i emitują kolorowe światła (górne zdjęcie).
- Każdy gaz szlachetny ma swoje własne światło i widmo.
- Są to gatunki jednoatomowe, jedyne w układzie okresowym, które mogą istnieć w swoich odpowiednich stanach skupienia bez udziału wiązań chemicznych (ponieważ metale są łączone wiązaniami metalicznymi). Dlatego doskonale nadają się do badania właściwości gazów, ponieważ bardzo dobrze dostosowują się do kulistego modelu gazu doskonałego..
- Są to na ogół pierwiastki o najniższych temperaturach topnienia i wrzenia; tak bardzo, że hel nie może nawet krystalizować w zera absolutnego bez wzrostu ciśnienia.
- Ze wszystkich pierwiastków są najmniej reaktywne, nawet mniej niż metale szlachetne.
- Ich energie jonizacji są najwyższe, podobnie jak ich elektroujemności, przy założeniu, że tworzą wiązania czysto kowalencyjne..
- Jego promienie atomowe są również najmniejsze, ponieważ znajdują się na właściwych końcach każdego okresu..
Siedem szlachetnych gazów schodzi od góry do dołu przez grupę 18 układu okresowego:
-Hel, On
-Neon, Ne
-Argon, Ar
-Krypton, Kr
-Xenon, Xe
-Radon, Rn
-Oganeson, Og
Wszystkie z nich, z wyjątkiem niestabilnego i sztucznego oganesonu, zostały przebadane pod kątem ich właściwości fizycznych i chemicznych. Uważa się, że Oganeson, ze względu na dużą masę atomową, nie jest nawet gazem, ale szlachetną cieczą lub ciałem stałym. Niewiele wiadomo o radonie ze względu na jego radioaktywność w stosunku do helu lub argonu.
Mówi się, że powłoka walencyjna gazów szlachetnych jest całkowicie wypełniona. Do tego stopnia, że ich konfiguracje elektroniczne są używane do uproszczenia konfiguracji innych elementów poprzez użycie ich symboli zawartych w nawiasach kwadratowych ([He], [Ne], [Ar] itp.). Jego konfiguracje elektroniczne to:
-Hel: 1sdwa, [He] (2 elektrony)
-Neon: 1 sdwa2sdwa2 P6, [Ne] (10 elektronów)
-Argon: 1sdwa2sdwa2 P63sdwa3p6, [Ar] (18 elektronów)
-Krypton: 1sdwa2sdwa2 P63sdwa3p63d104sdwa4p6, [Kr] (36 elektronów)
-Xenon: 1sdwa2sdwa2 P63sdwa3p63d104sdwa4p64d105sdwa5 pkt6, [Xe] (54 elektrony)
-Radon: 1 sdwa2sdwa2 P63sdwa3p63d104sdwa4p64d104f145sdwa5 pkt65 d106sdwa6p6, [Rn] (86 elektronów)
Ważne jest, aby ich nie zapamiętać, ale wyszczególnić, że kończą się na nsdwanp6: oktet walencyjny. Podobnie ocenia się, że jego atomy mają wiele elektronów, które z powodu dużej efektywnej siły jądrowej mają mniejszą objętość w porównaniu z innymi pierwiastkami; to znaczy, że ich promienie atomowe są mniejsze.
Dlatego ich gęste elektronicznie promienie atomowe wykazują chemiczną cechę wspólną dla wszystkich gazów szlachetnych: są one trudne do polaryzacji..
Gazy szlachetne można sobie wyobrazić jako kule chmur elektronowych. Podczas opadania przez grupę 18, jej promienie rosną, w ten sam sposób odległość, która oddziela jądro od elektronów walencyjnych (te z nsdwanp6).
Elektrony te, czując mniej atrakcyjną siłę ze strony jądra, mogą poruszać się swobodniej; kule łatwiej się odkształcają, im są bardziej obszerne. W konsekwencji takich ruchów pojawiają się regiony o małych i wysokich gęstościach elektronów: bieguny δ + i δ-.
Kiedy atom gazu szlachetnego jest spolaryzowany, staje się natychmiastowym dipolem zdolnym do indukowania kolejnego do sąsiedniego atomu; to znaczy, że mamy do czynienia z rozproszonymi siłami Londynu.
Dlatego siły międzycząsteczkowe wzrastają od helu do radonu, co znajduje odzwierciedlenie w ich rosnących temperaturach wrzenia; i nie tylko to, zwiększa się również ich reaktywność.
W miarę jak atomy stają się bardziej spolaryzowane, istnieje większe prawdopodobieństwo, że ich elektrony walencyjne uczestniczą w reakcjach chemicznych, po których powstają związki gazu szlachetnego..
Spośród gazów szlachetnych najmniej reaktywne są hel i neon. W rzeczywistości neon jest najbardziej obojętnym pierwiastkiem ze wszystkich, mimo że jego elektroujemność (wynikająca z tworzenia wiązań kowalencyjnych) przewyższa właściwości fluoru.
Żaden z jego związków nie jest znany w warunkach lądowych; Jednak w Kosmosie istnienie molekularnego jonu HeH jest całkiem prawdopodobne+. Podobnie, gdy są wzbudzone elektronicznie, są zdolne do interakcji z atomami gazowymi i tworzenia krótkotrwałych neutralnych cząsteczek zwanych ekscymerami; takie jak HeNe, CsNe i Nedwa.
Z drugiej strony, chociaż nie są one uważane za związki w sensie formalnym, atomy He i Ne mogą dać początek cząsteczkom Van der Wallsa; to znaczy związki, które są utrzymywane „razem” po prostu przez siły rozpraszające. Na przykład: Ag3He, HeCO, HeIdwa, CF4Ne, Ne3Cldwa i NeBeCO3.
Podobnie, takie cząsteczki Van der Wallsa mogą istnieć dzięki słabym oddziaływaniom dipolowym indukowanym przez jony; na przykład: Na+mam8, Rb+On, Cu+Ne3 i Cu+Ne12. Zauważ, że jest nawet możliwe, aby te cząsteczki stały się aglomeratami atomów: klastrami.
I wreszcie, atomy He i Ne mogą być „uwięzione” lub interkalowane w endoedrycznych kompleksach fulerenów lub klatratów, bez reagowania; na przykład: [email chroniony]60, (Ndwa)6Ne7, On (H.dwaLUB)6 i Ne • NH4Fe (HCOO)3.
Gazy szlachetne argon i krypton, ponieważ są bardziej podatne na polaryzację, mają tendencję do tworzenia większej ilości „związków” niż hel i neon. Jednak część z nich jest bardziej stabilna i charakteryzująca się większą żywotnością. Wśród nich jest HArF i jon molekularny ArH+, obecny w mgławicach w wyniku działania promieni kosmicznych.
Od kryptonu zaczyna się możliwość otrzymywania związków w ekstremalnych, ale zrównoważonych warunkach. Gaz ten reaguje z fluorem zgodnie z następującym równaniem chemicznym:
Kr + Fdwa → KrFdwa
Zauważ, że krypton osiąga stopień utlenienia +2 (Krdwa+) dzięki fluorkom. KrFdwa w rzeczywistości można go zsyntetyzować w ilościach nadających się do sprzedaży jako środek utleniający i fluorujący.
Argon i krypton mogą stworzyć szeroki repertuar klatratów, kompleksów endoedrycznych, cząsteczek Van der Wallsa i niektórych związków oczekujących na odkrycie po ich przewidywanym istnieniu..
Wśród gazów szlachetnych ksenon jest królem reaktywności. Tworzy naprawdę stabilne, nadające się do sprzedaży i charakteryzujące się właściwościami związki. W rzeczywistości jego reaktywność przypomina reaktywność tlenu w odpowiednich warunkach..
Jego pierwszym zsyntetyzowanym związkiem był „XePtF6", W 1962 roku Neil Bartlett. Sól ta faktycznie, zgodnie z literaturą, składała się ze złożonej mieszaniny innych fluorowanych soli ksenonu i platyny.
Jednak to było więcej niż wystarczające, aby wykazać powinowactwo między ksenonem i fluorem. Wśród niektórych z tych związków mamy: XeFdwa, XeF4, XeF6 i [XeF]+[PtF5]-. Kiedy XeF6 rozpuszcza się w wodzie, wytwarza tlenek:
XeF6 + 3 HdwaO → XeO3 + 6 HF
Ten XeO3 może pochodzić z gatunku znanego jako xenatos (HXeO4-) lub kwas ksenowy (H.dwaXeO4). Ksenany nieproporcjonalne do nadksenianów (XeO64-); a jeśli pożywka jest następnie zakwaszana, w kwasie nadtlenowym (H.4XeO6), który jest odwodniony do tetratlenku ksenonu (XeO4):
H.4XeO6 → 2 godzdwaO + XeO4
Radon powinien być najbardziej reaktywnym z gazów szlachetnych; Ale jest tak radioaktywny, że prawie nie ma czasu na reakcję, zanim się rozpadnie. Jedynymi związkami, które zostały w pełni zsyntetyzowane, są jego fluorek (RnFdwa) i tlenek (RnO3).
Gazy szlachetne stają się bardziej obfite we Wszechświecie, gdy schodzimy przez grupę 18. Jednak w atmosferze hel jest rzadkością, ponieważ pole grawitacyjne Ziemi nie może go zatrzymać w przeciwieństwie do innych gazów. Dlatego wykryto go nie w powietrzu, ale na słońcu.
Z drugiej strony w powietrzu znajdują się znaczne ilości argonu, pochodzącego z rozpadu radioaktywnego izotopu promieniotwórczego 40K. Powietrze jest najważniejszym naturalnym źródłem argonu, neonu, kryptonu i ksenonu na naszej planecie.
Aby je wyprodukować, powietrze musi najpierw zostać upłynnione, aby skondensowało się w ciecz. Następnie ciecz ta poddawana jest destylacji frakcjonowanej, oddzielając w ten sposób każdy ze składników swojej mieszaniny (Ndwa, LUBdwa, WSPÓŁdwa, Ar itp.).
W zależności od tego, jak niska musi być temperatura i obfitość gazu, jego ceny rosną, stawiając ksenon jako najdroższy, a hel jako najtańszy..
Natomiast hel jest uzyskiwany z innej destylacji frakcjonowanej; ale nie z powietrza, ale z gazu ziemnego, wzbogaconego helem dzięki uwolnieniu cząstek alfa z radioaktywnych minerałów toru i uranu.
Podobnie radon „rodzi się” z radioaktywnego rozpadu radu w odpowiednich minerałach; ale ze względu na ich mniejszą obfitość i krótki okres półtrwania atomów Rn, ich obfitość jest śmieszna w porównaniu z ich kongenerami (innymi szlachetnymi gazami).
I wreszcie oganeson to wysoce radioaktywny, ultramassyczny, wytworzony przez człowieka szlachetny „gaz”, który może istnieć tylko przez krótki czas w kontrolowanych warunkach w laboratorium..
Głównym zagrożeniem związanym z gazami szlachetnymi jest to, że ograniczają one wykorzystanie tlenu przez człowieka, zwłaszcza gdy wytwarzana jest atmosfera o wysokim ich stężeniu. Dlatego nie zaleca się ich nadmiernego wdychania..
W Stanach Zjednoczonych wykryto wysokie stężenie radonu w glebach bogatych w uran, który ze względu na swoje właściwości promieniotwórcze może stanowić zagrożenie dla zdrowia.
Hel i argon są używane do tworzenia obojętnej atmosfery w celu ochrony podczas spawania i cięcia. Ponadto są wykorzystywane do produkcji półprzewodników krzemowych. Hel jest używany jako gaz wypełniający w termometrach.
Do produkcji żarówek stosuje się argon w połączeniu z azotem. W lampach wyładowczych stosowany jest krypton zmieszany z halogenami, takimi jak brom i jod. Neon jest używany w znakach świetlnych, zmieszany z luminoforami i innymi gazami w celu nadania mu czerwonego koloru.
Ksenon jest stosowany w lampach łukowych, które emitują światło przypominające światło dzienne, które są stosowane w reflektorach samochodowych i projektorach. Gazy szlachetne są mieszane z halogenami w celu wytworzenia ArF, KrF lub XeCl, które są wykorzystywane do produkcji laserów ekscymerowych.
Ten typ lasera wytwarza krótkofalowe światło ultrafioletowe, które wytwarza bardzo precyzyjne obrazy i jest używany do produkcji układów scalonych. Hel i neon są używane jako kriogeniczne gazy chłodnicze.
Hel jest stosowany jako substytut azotu w mieszaninie gazów oddechowych ze względu na jego niską rozpuszczalność w organizmie. Zapobiega to tworzeniu się pęcherzyków podczas fazy dekompresji podczas wynurzania, a także eliminuje narkozę azotową.
Hel zastąpił wodór jako gaz umożliwiający unoszenie sterowców i balonów na ogrzane powietrze, ponieważ jest to gaz lekki i niepalny..
Hel jest używany do produkcji magnesów nadprzewodzących stosowanych w sprzęcie do magnetycznego rezonansu jądrowego: narzędzie o wielu zastosowaniach w medycynie.
Krypton jest stosowany w lampach halogenowych stosowanych w laserowej chirurgii oka i angioplastyce. Hel jest stosowany w celu ułatwienia oddychania pacjentom z astmą.
Ksenon jest stosowany jako środek znieczulający ze względu na wysoką rozpuszczalność w tłuszczach i uważa się, że będzie środkiem znieczulającym przyszłości. Ksenon jest również używany w obrazowaniu płuc.
Radon, radioaktywny gaz szlachetny, jest stosowany w radioterapii niektórych typów raka.
Argon jest używany w syntezie związków zastępujących azot jako obojętną atmosferę. Hel jest używany jako gaz nośny w chromatografii gazowej, a także w licznikach Geigera do pomiaru promieniowania.
Jeszcze bez komentarzy