Инертные газы свойства. Инертные или благородные газы. Как применяют инертные газы
Вероятно, даже те люди, которые не так часто сталкиваются с вопросами по химии, неоднократно слышали о том, что некоторые газы называются благородными. Однако почему газы назвали благородными, задумываются немногие люди. И сегодня в рамках данной статьи мы попробуем подробно разобраться данный вопрос.
Что такое «благородные» газы
К группе благородных газов относится сразу целый перечень различных химических элементов, которые можно упорядочить или объединить по своим свойствам. Естественно, газы не имеют полностью идентичный состав, и объединяет их то, что при самых простых условиях, которые в химии называют нормальными условиями, эти газы не имеют цвета, вкуса и запаха. Кроме того, объединяет их также и то, что они имеют чрезвычайно низкую химическую реактивность.
Список «благородных» газов
К списку известных человечеству благородных газов можно отнести всего лишь 6 наименований. Среди них присутствуют следующие химические элементы:
- Радон;
- Гелий;
- Ксенон;
- Аргон;
- Криптон;
- Неон.
Почему газы назвали «благородными»
Что же касается непосредственно происхождения названия, которое ученые присвоили описанным выше химическим элементам, то оно было дано им по причине поведения атомов элементов с другими элементами.
Как известно, химические элементы могут воздействовать друг на друга и обмениваться между собой атомами. Это условие касается и многих газов. Однако, если говорить об элементах из списка, представленного выше, то они не вступают в реакцию с любыми другими элементами, присутствующими в известной всем нам таблице Менделеева. Это и привело к тому, что ученые очень быстро условно отнесли газы к одной группе, назвав её в честь их «поведения» благородной.
Другие названия «благородных» газов
Важно отметить, что благородные газы также имеют и другие названия, которыми их называют ученые и которые также можно называть официальными
«Благородные» газы еще называют «Инертные» или «Редкие» газы
Что касается второго варианта, то его происхождение вполне очевидно, ведь из всей таблицы элементов Менделеева можно отметить лишь 6 атомов, которые относятся к списку благородных газов. Если же говорить о происхождении названия «Инертные», то здесь можно воспользоваться синонимами данного слова, среди которых присутствуют такие понятия, как «бездеятельный» или же «безынициативный».
Таким образом, все три наименования, используемых для таких газов, являются актуальными и рационально подобранными.
Страница 1
Благородные (инертные) газы.
|
2 He |
10 Ne |
18 Ar |
36 Kr |
54 Xe |
86 Rn |
|
|
Атомная масса |
4,0026 |
20,984 |
39,948 |
83,80 |
131,30 |
|
|
Валентные электроны |
1s 2 |
(2)2s 2 2p 6 |
(8)3s 2 3p 6 |
(18)4s 2 4p 6 |
(18)5s 2 5p 6 |
(18)6s 2 6p |
|
Радиус атома |
0,122 |
0,160 |
0,192 |
0,198 |
0,218 |
0,22 |
|
Энергия ионизации Э - → Э + |
24,59 |
21,57 |
15,76 |
14,00 |
12,13 |
10,75 |
|
Содержание в земной атмосфере, % |
5*10 -4 |
1,8*10 -3 |
9,3*10 -1 |
1,1*10 -4 |
8,6*10 -6 |
6*10 -20 |
Благородными (инертными) газами называют элементы главной подгруппы VIII группы: гелий(Не), неон(Nе), аргон(Аr), криптон (Кr), ксенон(Хе) и радон(Rn) (радиоактивный элемент). Каждый благородный газ завершает соответствующий период в Периодической системе и имеет устойчивый, полностью завершенный внешний электронный уровень – ns 2 np 6 . –этим объясняется уникальность свойств элементов подгруппы. Считается, что благородные газы полностью инертны. Отсюда происходит их второе название – инертные.
Все благородные газы входят в состав атмосферы, их содержание в атмосфере составляет по объёму (%): гелия – 4,6 * 10 -4 ; аргона – 0,93; криптона – 1,1* 10 -4 ; ксенона – 0,8 * 10 -6 и радона – 6 * 10 -8 . Все они при нормальных условиях – газы без запаха и цвета, плохо растворимые в воде. Их температуры кипения и плавления возрастают с увеличением размеров атомов. Молекулы одноатомны.
|
Свойства |
He |
Ne |
Ar |
Kr |
Xe |
Rn |
|
Атомный радиус, нм |
0,122 |
0,160 |
0,191 |
0,201 |
0,220 |
0,231 |
|
Энергия ионизации атомы, эВ |
24,58 |
21,56 |
15,76 |
14,00 |
12,13 |
10,75 |
|
Температура кипения, о С |
-268,9 |
-245,9 |
-185,9 |
-153,2 |
-181,2 |
Около |
|
Температура плавления, о С |
-272,6(под давлением) |
-248,6 |
-189,3 |
-157,1 |
-111,8 |
Около |
|
Растворимость в 1 л воды при 0 о С, мл |
10 |
- |
60 |
- |
50 |
- |
§1. Гелий
Гелий обнаружен в 1868г. Методом спектрального анализа солнечного излучения (Локьер и Франкленд, Англия; Жансен, Франция). На Земле Гелий был найден в 1894г. В минерале клевеите (Рамзай, Англия).
От греч. ἥλιος - «Солнце» (см. Гелиос ). Любопытен тот факт, что в названии элемента было использовано характерное для металлов окончание «-ий» (по лат. «-um» - «Helium»), так как Локьер предполагал, что открытый им элемент является металлом. По аналогии с другими благородными газами логично было бы дать ему имя «гелион» («Helion»). В современной науке название «гелион » закрепилось за ядром лёгкого изотопа гелия - гелия-3 .
Особая устойчивость электронной структуры атома отличает гелий от всех остальных химических элементов периодической системы.
Гелий по физическим свойствам наиболее близок к молекулярному водороду. Вследствие ничтожной поляризуемости атомов гелия, у него самые низкие температуры кипения и плавления.
Гелий хуже других газов растворяется в воде и в других растворителях. В Обычных условиях гелий химически инертен, но при сильном возбуждении атомов он может образовывать молекулярные ионы. В обычных условиях эти ионы неустойчивы; захватываю недостающий электрон, они распадаются на два нейтральных атома. Возможно также образование ионизированных молекул. Гелий – наиболее трудно сжимаемый из всех газов.
Гелий удаётся перевести в жидкое состояние только при температуре, приближающийся к абсолютному нулю, т.е. -273,15. Жидкий гелий при температура около 2К обладает уникальным свойством – сверхтекучестью, которая в 1938г. Была открыта П.Л. Капицей и теоретически обоснована Л.Д. Ландау, создавшим квантовую теорию свертекучести. Жидкий гелий существует в двух модификациях: гелий I, который ведет себя как обычная жидкость, и гелий II – сверхтеплопроводная и сверхлетучая жидкость. Гелий II проводит теплоту в 10 7 раз лучше, чем гелий I (и в 1000 раз лучше, чем серебро). Он практически не имеет никакой вязкости, мгновенно проходит через узкие капилляры, самопроизвольно переливается через стенки сосудов в виде тонкой плёнки. Атомы He в сверхтекучем состоянии ведут себя почти так же, как электроны в сверхпроводниках.
В земной коре гелий накапливается за счёт распада частиц радиоактивных элементов, содержится растворенным в минералах, в самородных металлах.
Ядра гелия чрезвычайно устойчивы и широко используются для проведения различных ядерных реакций.
В промышленности гелий в основном выделяют из природных газов методом глубокого охлаждения. При этом он, как самое низкокипящее вещество, остается в виде газа, тогда как все остальные газы конденсируются.
Газообразный гелий применяется для создания инертной атмосферы при сварке металлов, при консервации пищевых продуктов и др. Жидкий гелий применяется в лаборатории в качестве хладоагента в физике низких температур.
§2. Неон
Неон открыли в июне 1898 года шотландский химик Уильям Рамзай и английский химик Морис Траверс . Они выделили этот инертный газ «методом исключения», после того, как кислород, азот , и все более тяжёлые компоненты воздуха были превращены в жидкость . Элементу дали незамысловатое название «неон», что в переводе с греческого означает «новый». В декабре 1910 года французский изобретатель Жорж Клод сделал газоразрядную лампу, заполненную неоном.
Название происходит от греч. νέος - новый.
Существует легенда, согласно которой название элементу дал тринадцатилетний сын Рамзая - Вилли, который спросил у отца, как тот собирается назвать новый газ, заметив при этом, что хотел бы дать ему имя novum (лат. - новый). Его отцу понравилась эта идея, однако он посчитал, что название neon , образованное от греческого синонима, будет звучать лучше.
Неон, как и гелий, обладает очень высоким ионизационным потенциалом(21,57 эВ), поэтому соединений валентного типа не образует. Основное отличие его от гелия обуславливается относительно большей поляризуемостью атом, т.е. несколько большей склонностью образовывать межмолекулярную связь.
Неон имеет очень низкие температуры кипения (-245,9 о С) и плавления (-248,6 о С), уступая лишь гелию и водороду. По сравнению с гелием у неона несколько большая растворимость и способность адсорбироваться.
Как и гелий, неон при сильном возбуждении атомов образует молекулярные ионы типа Ne 2 + .
Неон получают совместно с гелием в качестве побочного продукта в процессе сжижения и разделения воздуха. Разделение гелия и неона осуществляется за счёт адсорбции или конденсации. Адсорбированный метод основан на способности неона в отличии от гелия адсорбироваться активированным углём, охлаждённым жидким азотом. Конденсационный способ основан на вымораживании неона при охлаждении смеси жидким водородом.
Неон применяется в электровакуумной технике для наполнения стабилизаторов напряжения, фотоэлементов и других приборов. Различные типы неоновых ламп с характерным красным свечением употребляют на маяках и в других осветительных устройствах, в световой рекламе и т.п.
Природный неон состоит из трёх стабильных изотопов: 21 Ne и 22 Ne.
В мировой материи неон распределен неравномерно, однако в целом по распространенности во Вселенной он занимает пятое место среди всех элементов - около 0,13 % по массе. Наибольшая концентрация неона наблюдается на Солнце и других горячих звездах , в газовых туманностях , в атмосфере внешних планет Солнечной системы - Юпитера , Сатурна , Урана , Нептуна . В атмосфере многих звезд неон занимает третье место после водорода и гелия. Из всех элементов второго периода неон - самый малочисленный на Земле. В рамках восьмой группы неон по содержанию в земной коре занимает третье место - после аргона и гелия. Газовые туманности и некоторые звезды содержат неона во много раз больше, чем его находится на Земле.
На Земле наибольшая концентрация неона наблюдается в атмосфере - 1,82·10 −3 %по объему, а его общие запасы оцениваются в 7,8·10 14 м³. В 1 м³ воздуха содержится около 18,2 см³ неона (для сравнения: в том же объеме воздуха содержится только 5,2 см³ гелия). Среднее содержание неона в земной коре мало − 7·10 −9 % по массе. Всего на нашей планете около 6,6·10 10 т неона. В изверженных породах находится около 10 9 т этого элемента. По мере разрушения пород газ улетучивается в атмосферу. В меньшей мере атмосферу снабжают неоном и природные воды.
Причину неоновой бедности нашей планеты ученые усматривают в том, что некогда Земля потеряла свою первичную атмосферу, которая и унесла с собой основную массу инертных газов, которые не могли, как кислород и другие газы, химически связаться с другими элементами в минералы и тем самым закрепиться на планете.
В 1892 году британский ученый Джон Стретт, более известный нам как лорд Рэлей (см. Критерий Рэлея ), занимался одной из тех однообразных и не слишком увлекательных работ, без которых тем не менее не может существовать экспериментальная наука. Он исследовал оптические и химические свойства атмосферы, поставив перед собой цель измерить массу литра азота с точностью, которой до него никому не удавалось достичь.
Однако результаты этих измерений казались парадоксальными. Масса литра азота, полученного методом удаления из воздуха всех других известных тогда веществ (таких, как кислород), и масса литра азота, полученного посредством химической реакции (пропусканием аммиака над нагретой до красного каления медью) оказывались разными. Получалось, что азот из воздуха на 0,5% тяжелее азота, полученного химическим путем. Это расхождение не давало Рэлею покоя. Убедившись, что никаких ошибок в эксперименте допущено не было, Рэлей опубликовал в журнале Nature письмо, в котором спрашивал, не может ли кто-нибудь объяснить причину этих расхождений.
Сэр Уильям Рамзай (Рэмзи) (Sir William Ramsay, 1852–1916), работавший в то время в Университетском колледже в Лондоне, ответил Рэлею на это письмо. Рамзай предположил, что в атмосфере может присутствовать не открытый еще газ, и для выделения этого газа предложил использовать новейшее оборудование. В проведенном эксперименте обогащенный кислородом воздух, смешанный с водой, подвергался воздействию электрического разряда, что вызывало соединение атмосферного азота с кислородом и растворение образующихся окислов азота в воде. К концу эксперимента, после того как весь азот и кислород из воздуха уже были исчерпаны, в сосуде все еще оставался маленький пузырек газа. Когда через этот газ пропустили электрическую искру и подвергли его спектроскопии, ученые увидели неизвестные ранее спектральные линии (см. Спектроскопия ). Это означало, что был открыт новый элемент. Рэлей и Рамзай опубликовали свои результаты в 1894 году, назвав новый газ аргоном , от греческого «ленивый», «безразличный». А в 1904 году оба они за эту работу получили Нобелевскую премию. Однако она не была разделена между учеными, как это принято в наше время, а каждый получил премию в своей области - Рэлей по физике, а Рамзай - по химии.
Имел место даже своего рода конфликт. В то время многие ученые полагали, что «владеют» отдельными областями исследований, и не было до конца ясно, давал ли Рэлей Рамзаю разрешение работать над этой проблемой. К счастью, оба ученых оказались достаточно мудры, чтобы осознать преимущества совместной работы, и, сообща опубликовав ее результаты, они исключили возможность неприятной борьбы за первенство.
Аргон - одноатомный газ. Имея относительно больший размер атома, аргон более склонен к образованию межмолекулярных связей, чем гелий и неон. Поэтому аргон в виде просо вещества характеризуется несколько более высокими температурами кипения (при нормальном давлении) −185,9 °C (немного ниже, чем у кислорода , но немного выше, чем у азота ) и плавления(-184,3°C). В 100 мл воды при 20 °C растворяется 3,3 мл аргона, в некоторых органических растворителях аргон растворяется значительно лучше, чем в воде.
Аргон образует межмолекулярные соединения включения – клатраты примерного состава Ar*6H 2 0 представляет собой кристаллическое вещество, разлагающееся при атмосферном давлении и температуре -42,8 °C. Его можно получить непосредственно взаимодействием аргона с водой при 0°C и давлении порядка 1,5*10 7 Па. С соединениями H 2 S, SO 2 , CO 2 , HCl аргон даёт двойные гидраты, т.е. смешанные клатраты.
Аргон получают при разделении жидкого воздуха, а также из отходов газов синтеза аммиака. Аргон применяют в металлургических и химических процессах, требующих инертной атмосферы, в светотехнике, электротехнике, ядерной энергетике и т.п.
Аргон (вместе с неоном ) наблюдается на некоторых звездах и в планетарных туманностях . В целом его в космосе больше, чем кальция , фосфора , хлора , в то время как на Земле существуют обратные отношения.
Аргон - третий по содержанию после азота и кислорода компонент воздуха , его среднестатистическое содержание в атмосфере Земли составляет 0,934 % по объему и 1,288 % по массе, его запасы в атмосфере оцениваются в 4·10 14 т. Аргон - самый распространённый инертный газ в земной атмосфере, в 1 м³ воздуха содержится 9,34 л аргона (для сравнения: в том же объеме воздуха содержится 18,2 см³ неона , 5,2 см³ гелия , 1,1 см³ криптона , 0,09 см³ ксенона ).
§4. Криптон
В 1898 году английский учёный У.Рамзай выделил из жидкого воздуха (предварительно удалив кислород, азот и аргон) смесь, в которой спектральным методом были открыты два газа: криптон («скрытый», «секретный») и ксенон («чуждый», «необычный»).
От греч. κρυπτός - скрытый.
Находится в атмосферном воздухе. Образуется при ядерном делении, в том числе и в результате естественных процессов, происходящих в рудах радиоактивных металлов. Криптон получают как побочный продукт при воздуха разделении .
Газообразный кислород , содержащий Kr и Хе, из конденсатора установки для получения О 2 подается на ректификацию в т. наз. криптоновую колонну, в к-рой Kr и Хе извлекаются из газообразного О 2 при промывке его флегмой , образующейся в верх, конденсаторе криптоновой колонны. Кубовая жидкость при этом обогащается Kr и Хе; ее затем практически полностью испаряют, неиспаривщаяся часть -т. наз. бедный жрилтонксеноновый концентрат (менее 0,2% Kr и Хе) - непрерывно поступает через испаритель в газгольдер . При оптимальном флегмовом числе 0,13 степень извлечения Kr и Хе составляет 0,90. Выделенный концентрат сжимают до 0,5-0,6 МПа и через теплообменник подают в нагретый до ~1000 К контактный аппарат с СuО для выжигания содержащихся в нем углеводородов . После охлаждения в водяном холодильнике газовую смесь очищают от примесей СО 2 и воды с помощью КОН сначала в скрубберах , а затем в баллонах. Выжигание и очистку повторяют неск. раз. Очищенный концентрат охлаждают и непрерывно подают в ректификац. колонну под давлением 0,2-0,25 МПа. При этом Kr и Хе накапливаются в кубовой жидкости до содержания 95-98%. Эту т. наз. сырую криптон-ксeноновую смесь через газификатор, аппарат для выжигания углеводородов и систему очистки направляют в газгольдеры . Из газгольдера газовая смесь поступает в газификатор, где ее конденсируют при 77 К. Часть этой смеси подвергают фракционированному испарению . В результате послед. очистки от О 2 в контактном аппарате с СuО получают чистый криптон. Оставшуюся газовую смесь подвергают адсорбции в аппаратах с активир. углем при 200-210 К; при этом выделяется чистый криптон, а Хе и часть криптона поглощаются углем . Адсорбированные Kr и Хе разделяют фракционированной десорбцией . При мощности 20000 м 3 /ч перерабатываемого воздуха (273 К, 0,1 МПа) получают в год 105 м 3 криптона. Его добывают также из метановой фракции продувочных газов в произ-ве NH 3 . Выпускают чистый криптон (более 98,9% по объему криптона), техн. (более 99,5% смеси Kr и Хе) и крип-тон-ксеноновую смесь (менее 94,5% криптона). Используют криптон для наполнения ламп накаливания, газоразрядных и рентгеновских трубок. Радиоактивный изотоп 85 Kr используют как источник b-излучения в медицине, для обнаружения течей в вакуумных установках, как изотопный индикатор при исследованиях коррозии, для контроля износа деталей. Хранят и транспортируют криптон и его смеси с Хе под давлением 5-10 МПа при 20°С в герметичных стальных баллонах черного цвета соотв. с одной желтой полосой и надписью "криптон" и двумя желтыми полосами и надписью "криптон-ксенон". Криптон открыли в 1898 У. Рамзай и М. Траверс. Лит.
§5. Ксенон
Открыт в 1898 году английскими учеными У.Рамзаем и У. Рэлей как небольшая примесь к криптону .
От греч. ξένος - чужой.
Температура плавления −112 °C,температура кипения −108 °C,свечение в разряде фиолетовым цветом.
Первый инертный газ , для которого были получены настоящие химические соединения. Примерами соединений могут быть дифторид ксенона , тетрафторид ксенона , гексафторид ксенона , триоксид ксенона .
Получают ксенон как побочный продукт при воздуха разделении . Его выделяют из криптон-ксенонового концентрата (см. Криптон ). Выпускают ксенон чистый (99,4% по объему) и высокой чистоты (99,9%).Ксенон получают как побочный продукт производства жидкого кислорода на металлургических предприятиях.
В промышленности ксенон получают как побочный продукт разделения воздуха на кислород и азот . После такого разделения, которое обычно проводится методом ректификации , получившийся жидкий кислород содержит небольшие количества криптона и ксенона. Дальнейшая ректификация обогащает жидкий кислород до содержания 0.1-0.2 % криптоноксеноновой смеси, которая отделяется адсорбированием на силикагель или дистилляцией . В заключение, ксеноно-криптоновый концентрат может быть разделен дистилляцией на криптон и ксенон.
Из-за своей малой распространенности, ксенон гораздо дороже более легких инертных газов .
Несмотря на высокую стоимость, ксенон незаменим в ряде случаев:
Ксенон используют для наполнения ламп накаливания, мощных газоразрядных и импульсных источников света (высокая атомная масса газа в колбах ламп препятствует испарению вольфрама с поверхности нити накаливания).
Радиоактивные изотопы (127 Xe, 133 Xe, 137 Xe, и др.) применяют в качестве источников излучения в радиографии и для диагностики в медицине, для обнаружения течи в вакуумных установках.
Фториды ксенона используют для пассивации металлов.
Ксенон как в чистом виде, так и с небольшой добавкой паров цезия-133, является высокоэффективным рабочим телом для электрореактивных (главным образом - ионных и плазменных) двигателей космических аппаратов.
С конца XX века ксенон стал применяться как средство для общего наркоза (достаточно дорогой, но абсолютно нетоксичный, точнее - как инертный газ - не вызывает химических последствий). Первые диссертации о технике ксенонового наркоза в России - 1993 г., в качестве лечебного наркоза эффективно применяется для снятия острых абстинентных состояний и лечения наркомании, а также психических и соматических расстройств.
Жидкий ксенон иногда используется как рабочая среда лазеров.
Фториды и оксиды ксенона предложены в качестве мощнейших окислителей ракетного топлива, а так же в качестве компонентов газовых смесей для лазеров.
В изотопе 129 Xe возможно поляризовать значительную часть ядерных спинов для создания состояния с сонаправленными спинами - состояния называемого гиперполяризацией.
Ксенон используется в конструкции ячейки Голея.
В качестве химических катализаторов.
Для транспортировки фтора, проявляющего сильные окисляющие свойства.
Ксенон находится в земной атмосфере в крайне незначительных количествах, 0.087±0.001 миллионной доли (μL/L), а также встречается в газах, испускаемых некоторыми минеральными источниками . Некоторые радиоактивные изотопы ксенона, например, 133 Xe и 135 Xe, получаются как результат нейтронного облучения ядерного топлива в реакторах .
Английский ученый Э. Резерфорд в 1899 году отметил, что препараты тория испускают, кроме α-частиц, и некое неизвестное ранее вещество, так что воздух вокруг препаратов тория постепенно становится радиоактивным. Это вещество он предложил назвать эмана́цией (от латинского emanatio - истечение) тория и дать ему символ Em. Последующие наблюдения показали, что и препараты радия также испускают некую эманацию, которая обладает радиоактивными свойствами и ведет себя как инертный газ.
Первоначально эманацию тория называли торо́ном, а эманацию радия - радо́ном. Было доказано, что все эманации на самом деле представляют собой радионуклиды нового элемента - инертного газа, которому отвечает атомный номер 86. Впервые его выделили в чистом виде Рамзай и Грей в 1908 году, они же предложили назвать газ нитон (от лат. nitens, светящийся). В 1923 году газ получил окончательное название радон и символ Em был сменен на Rn.
Радон - радиоактивный одноатомный газ без цвета и запаха. Растворимость в воде 460 мл/л; в органических растворителях, в жировой ткани человека растворимость радона в десятки раз выше, чем в воде. Газ хорошо просачивается сквозь полимерные плёнки. Легко адсорбируется активированным углем и силикагелем .
Собственная радиоактивность радона вызывает его флюоресценцию . Газообразный и жидкий радон флюоресцирует голубым светом, у твёрдого радона при охлаждении до азотных температур цвет флюоресценции становится сперва жёлтым, затем красно-оранжевым.
Радон образует клатраты , которые, хотя и имеют постоянный состав, химических связей с участием атомов радона в них нет. С фтором радон при высоких температурах образует соединения состава RnF n , где n = 4, 6, 2. Так, дифторид радона RnF 2 является белым нелетучим кристаллическим веществом. Фториды радона могут быть получены также под действием фторирующих агентов (например, фторидов галогенов). При гидролизе тетрафторида RnF 4 и гексафторида RnF 6 образуется оксид радона RnO 3 . Получены также соединения с катионом RnF + .
Для получения радона через водный раствор любой соли радия продувают воздух, который уносит с собой образующийся при радиоактивном распаде радия радон. Далее воздух тщательно фильтруют для отделения микрокапель раствора, содержащего соль радия, которые могут быть захвачены током воздуха. Для получения собственно радона из смеси газов удаляют химически активные вещества (кислород, водород, водяные пары и т. д.), остаток конденсируют жидким азотом, затем из конденсата отгоняют азот и другие инертные газы (аргон, неон и т.д).
Радон используют в медицине для приготовления радоновых ванн . Радон используется в сельском хозяйстве для активации кормов домашних животных [ источник не указан 272 дня ] , в металлургии в качестве индикатора при определении скорости газовых потоков в доменных печах, газопроводах. В геологии измерение содержания радона в воздухе и воде применяется для поиска месторождений урана и тория , в гидрологии - для исследования взаимодействия грунтовых и речных вод. Динамика концентрации радона в подземных водах может применяться для прогноза землетрясений.
Входит в состав радиоактивных рядов 238 U, 235 U и 232 Th. Ядра радона постоянно возникают в природе при радиоактивном распаде материнских ядер. Равновесное содержание в земной коре 7·10 −16 % по массе. Ввиду химической инертности радон относительно легко покидает кристаллическую решётку «родительского» минерала и попадает в подземные воды, природные газы и воздух. Поскольку наиболее долгоживущим из четырёх природных изотопов радона является 222 Rn, именно его содержание в этих средах максимально.
Концентрация радона в воздухе зависит в первую очередь от геологической обстановки (так, граниты, в которых много урана, являются активными источниками радона, в то же время над поверхностью морей радона мало), а также от погоды (во время дождя микротрещины, по которым радон поступает из почвы, заполняются водой; снежный покров также препятствует доступу радона в воздух). Перед землетрясениями наблюдалось повышение концентрации радона в воздухе, вероятно, благодаря более активному обмену воздуха в грунте ввиду роста микросейсмической активности.
(Галина Афанасьевна – HELP с криптоном,ксеноном, аргоном!может ещё чтото добавить? И что писать дальше?)
страница 1
В этой статье мы уделим внимание VIIIA -группе .
Это элементы: гелий (He ), неон (Ne ), аргон (Ar ), криптон (Kr ), ксенон (Xe ) (это основные), а так же радиоактивный радон (Rn ).
И формально сюда же можно отнести искусственно полученный унуноктий (Uuo ).
У этой группы элементов тоже есть свое название – аэрогены , но чаще их называют благородные , или инертные газы .
Инертные газы
Эти газы объединяет низкая реакционная активность. Под словом инертность как раз и понимается малоактивность. Поэтому об их существовании долгое время даже не догадывались. Определить их с помощью реакций нельзя. Обнаружили их в воздухе (отсюда и название аэрогены), удалив из него кислород и прочие «побочные газы», чтобы получить азот, и экспериментально установили, что полученный таким образом азот имеет примеси. Примесями этими и оказались инертные газы.
Чтобы понять, с чем связана низкая реакционная активность этих газов нужно построить их электронные диаграммы:
Мы можем видеть, что нет неспаренных электронов , орбитали заполнены. Это очень выгодное состояние электронной оболочки. Поэтому и все остальные элементы, образуя соединения, стремятся приобрести электронную конфигурацию благородных газов (вспомните правило октета), потому что она энергетически выгодная, а атомы, как и люди, выгоду любят.
Из-за малоактивности атомы благородных газов даже не соединяются в двухатомные молекулы (как это делают : O 2 , Cl 2 , N 2 и т.д.).
Благородные газы существуют в виде одноатомных молекул .
Говорить, что благородные газы абсолютно инертны нельзя. У некоторых аэрогенов есть свободные орбитали в пределах одного энергетического уровня, а это значит, что возможен процесс возбуждения электронов. В настоящее время в чрезвычайно экстремальных условиях получены некоторые соединения этих «ленивых» с точки зрения химической активности элементов. Но в школьной программе, а тем более в , это не рассматривается.
Физические свойства
- гелий и неон легче воздуха, остальные благородные газы, которые находятся ниже – тяжелее, что обусловлено возрастанием атомной массы.
- из-за химической инертности, вкусовые и обонятельные рецепторы не могут обнаружить присутствие благородных газов в воздухе, поэтому они не имеют ни вкуса, ни запаха.
Практическая значимость благородных газов.
Гелий – всем хорошо известный газ, для заполнения воздушных шариков, который делает голос смешным. Гелием заполняют дирижабли (этот газ, в отличие от водорода, не взрывоопасен).
Благородные газы используют для создания инертной (химически не активной) атмосферы. Некоторые аэрогены входят в состав дыхательных смесей, разбавляя собой кислород (кислород – сильный окислитель и дышать им в чистом виде нельзя).
При пропускании через благородные газы разряда тока, они имеют свойство ярко светиться. Что обеспечивает аэрогенам применение для осветительной аппаратуры. Выглядит довольно зрелищно.
- (a. inert gasses; н. Inertgase, Tragergase; ф. gaz inertes; и. gases inertes) благородные, редкие газы одноатомные газы без цвета и запаха: гелий (Не), неон (Ne) … Геологическая энциклопедия
- (благородные газы, редкие газы) элементы гл. подгруппы VIII группы периодич. системы элементов. К И. г. относится гелий (Не), неон (Ne), аргон (Аr), криптон (Кr), ксенон (Хе) и радиоакт. радон (Rn). В природе И. г. присутствуют в атмосфере, Не… … Физическая энциклопедия
Большой Энциклопедический словарь
Инертные газы - то же, что благородные газы … Российская энциклопедия по охране труда
Инертные газы - ИНЕРТНЫЕ ГАЗЫ, то же, что благородные газы. … Иллюстрированный энциклопедический словарь
ИНЕРТНЫЙ [нэ], ая, ое; тен, тна. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова
инертные газы - Элементы VIII группы Периодич. системы: Не, Ne, Ar, Kr, Хе, Rn. И. г. отличаются хим. инертностью, что объясняется устойчивой внешн. эл нной оболочкой, на к рой у Не находится 2 эл на, у остальных по 8 эл нов. И. г. отличаются высоким потенциалом … Справочник технического переводчика
Группа → 18 ↓ Период 1 2 Гелий … Википедия
инертные газы - элементы VIII группы Периодической системы: Не, Ne, Ar, Kr, Хе, Rn. Инертные газы отличаются химической инертностью, что объясняется устойчивой внешней электронной оболочкой, на которой у Не находится 2 электрона, у остальных по 8… … Энциклопедический словарь по металлургии
Благородные газы, редкие газы, химические элементы, образующие главную подгруппу 8 й группы периодической системы Менделеева: Гелий Не (атомный номер 2), Неон Ne (10), Аргон Ar (18), Криптон Kr (36), Ксенон Xe (54) и Радон Rn (86). Из… … Большая советская энциклопедия
Книги
- Комплект таблиц. Химия. Неметаллы (18 таблиц) , . Учебный альбом из 18 листов. Арт. 5-8688-018 Галогены. Химия галогенов. Сера. Аллотропия. Химия серы. Серная кислота. Химия азота. Оксиды азота. Азотная кислота – окислитель. Фосфор.…
- Инертные газы , Фастовский В.Г.. В книге рассмотрены основные физические и физико-химические свойства инертных газов гелия, неона, аргона, криптона и ксенона, а также области их применения в химической, металлургической,…
- (инертный газ), группа газов без цвета и запаха, составляющих группу 0 в периодической таблице Менделеева. К ним причисляют (в порядке возрастания атомного номера) ГЕЛИЙ, НЕОН, АРГОН, КРИПТОН, КСЕНОН и РАДОН. Низкая химическая активность… … Научно-технический энциклопедический словарь
БЛАГОРОДНЫЕ ГАЗЫ - БЛАГОРОДНЫЕ ГАЗЫ, хим. элементы: гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и эманация. Получили свое название за неспособность вступать в реакции с другими элементами. В 1894 г. англ. ученые Рэлей и Рам зай установили, что N, полученный из воздуха,… … Большая медицинская энциклопедия
- (инертные газы), химические элементы VIII группы периодической системы: гелий He, неон Ne, аргон Ar, криптон Kr, ксенон Xe, радон Rn. Химически инертны; все элементы, кроме He, образуют соединения включения, например Ar?5,75H2O, Xe оксиды,… … Современная энциклопедия
Благородные газы - (инертные газы), химические элементы VIII группы периодической системы: гелий He, неон Ne, аргон Ar, криптон Kr, ксенон Xe, радон Rn. Химически инертны; все элементы, кроме He, образуют соединения включения, например Ar´5,75H2O, Xe оксиды,… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
- (инертные газы) химические элементы: гелий Не, неон Ne, аргон Ar, криптон Kr, ксенон Хе, радон Rn; относятся к VIII группе периодической системы. Одноатомные газы без цвета и запаха. В небольших количествах присутствуют в воздухе, содержатся в… … Большой Энциклопедический словарь
Благородные газы - (инертные газы) элементы VIII группы периодической системы Д. И. Менделеева: гелий He, неон Ne, аргон Ar, криптон Kr, ксенон Xe, радон Rn. В небольших количествах присутствуют в атмосфере, содержатся в некоторых минералах, природных газах, в… … Российская энциклопедия по охране труда
БЛАГОРОДНЫЕ ГАЗЫ - (см.) простые вещества, образованные атомами элементов главной подгруппы VIII группы (см.): гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радон. В природе они образуются при различных ядерных процессах. В большинстве случаев их получают фракционной… … Большая политехническая энциклопедия
- (инертные газы), химические элементы: гелий Не, неон Ne, аргон Ar, криптон Kr, ксенон Хе, радон Rn; относятся к VIII группе периодической системы. Одноатомные газы без цвета и запаха. В небольших количествах присутствуют в воздухе, содержатся в… … Энциклопедический словарь
- (инертные газы, редкие газы), хим. элементы VIII гр. периодич. системы: гелий (Не), неон(Ne), аргон (Аr), криптон (Кr), ксенон (Хе), радон(Rn). В природе образуются в результате разл. ядерных процессов. Воздух содержит 5,24*10 4% по объему Не,… … Химическая энциклопедия
- (инертные газы), хим. элементы: гелий Не, неон Nе, аргон Аr, криптон Кг, ксенон Хе, радон Rn; относятся к VIII группе периодич. системы. Одноатомные газы без цвета и запаха. В небольших кол вах присутствуют в воздухе, содержатся в нек рых… … Естествознание. Энциклопедический словарь
Книги
- , Д. Н. Путинцев, Н. М. Путинцев. В книге рассмотрены структурные, термодинамические и диэлектрические свойства благородных газов, их взаимосвязь друг с другом и с межмолекулярным взаимодействием. Часть текста пособия служит…
- Строение и свойства простых веществ. Благородные газы. Учебное пособие. Гриф МО РФ , Путинцев Д.Н.. В книге рассмотрены структурные, термодинамические и диэлектрические свойства благородных газов, их взаимосвязь друг с другом и с межмолекулярным взаимодействием. Часть текста пособия служит…