Благородные газы

Благородные газы

Благородные газы

Вы здесь

Такие вещества еще называются инертными или редкими, они представляют собой одноатомные газы, которые лишь изредка вступают во взаимодействие с иными веществами. Подобное свойство обуславливается тем, что их атомные оболочки характеризуются энергетической стабильностью и имеют 8 электронов. Исключением из этого является только гелий. 

В эту группу химических веществ входит:

  1. криптон;
  2. аргон;
  3. неон;
  4. гелий;
  5. радон;
  6. ксенон.

В природе они содержатся в воздухе, в минимальных количествах они могут содержаться и в воде, горных породах, нефти. Огромное количество гелия содержится в космосе, а его количество в Солнце достигает 10%. 

Благородные газы: свойства

Эти элементы таблицы Менделеева имеют схожие свойства. Среди них выделяют то, что они не имеют вкуса, запаха. Также они не окрашиваются ни в какие цветовые оттенки. Среди других свойств выделяют:

  1. плохую способность растворяться в воде;
  2. плохую теплопроводимость;
  3. плохую горючесть;
  4. хорошую токопроводимость, с сопутствующим свечением;
  5. практически не взаимодействуют с металлами, кислотами, щелочами, органическими веществами и кислородом;
  6. рост химической активности напрямую связан с увеличением атомной массы.

Эти химические элементы плохо соединяются с иными веществами. Однако химикам все-таки удалось создать условия, в которых ксенон, криптон, радон основали несколько сотен солей, кислот и оксидов.

Так, основная часть веществ, основанных на ксеноне получается с помощью фтора. Например, для получения ксеоната калия первым делом требуется растворить фторид ксенона в воде. Полученная кислота разводится гидроокисью калия, после чего выводится ксеноновая соль.

С помощью аналогичной схемы получается ксеонаты натрия и бария. 

Интересно, что такие инертные элементы таблицы Менделеева не ядовиты, но они имеют возможность вытеснять из воздуха кислород, деля его непригодным для дыхания. Такой воздух оказывает на человеческий организм наркотическое воздействие, поэтому при профессиональной деятельности, связанной с их применением, необходимо пользоваться средствами индивидуальной защиты. 

Почему благородные газы так названы?

В период открытия этих элементов для их обозначения употреблялось понятие инертные и благородные газы. Последнее понятие предложил Рамзай.

Оно образовалось по аналогии с названием металлов, входящих в группу семейства платины, которые в то время образовывали 8 группу.

На сегодняшний день 0 группа в периодической таблице расформирована, а ее представители перенаправлены в главную подгруппу 8 группы. 

Согласно еще одному мнению, такое название эти элементы получили из-за того, что в обычных условиях они не образуют никаких химических соединений, не вступают в реакции с иными веществами.

Однако они не пополняют ряды «химических мертвецов», так как при создании благоприятных условий на основе этих представителей можно получить оксиды, соли.

Чаще всего таким способом получают производные ксенона, радона и криптона. 

В этом видео рассказано о фундаментальной науке.

Применение благородных газов

Практические все из них применяются в газовой и газово-дуговой сварке в металлургической области, строительстве, машиностроении, автостроении. Их применяют для получения чистых металлов. Нерадиоактивные инертные химические элементы используются в цветных газоразрядных трубках, которые нередко применяются для освещения уличных рекламных вывесок, лампах дневного света, загара. 

Гелий используется в изготовлении дыхательных смесей для акваланга.

Он не способствует появлению наркотического опьянения в условиях погружения на большие глубины, а также не вызывает кессонную болезнь во время подъема на поверхность.

Также его применяют для дирижаблей, зондов, воздушных шаров. В медицинских целях этот газ используется в смеси с кислородом – для лечения органов дыхательной системы. 

  1. Неон используют в радиолампах, а его смесь с гелием является рабочей областью для газовых лазеров. 
  2. Аргон применяется во время проведения действий с цветными, щелочными металлами, а также с жидкой сталью. Благодаря его дешевизне он становится основой в производстве люминесцентных и электрических ламп. Этот элемент является оптимальным вариантом для наполнения гидрокостюмов.
  3. Радон нашел себя в металлургии, медицине, науке.
  4. Ксеноном и ксеноном заполняют стеклопакеты, криптоновые, ксеноновые лампы, эти газы применяют для рентгеноскопии кишечника и головного мозга. 

Область применения этих элементов может быть расширена с учетом получения из них различных соединений. 

Какие благородные газы используются для светотехники?

В большей части конструкций, характеризующихся наличием источников света, имеются инертные газообразные элементы таблицы Менделеева. Во время прохождения по их верхним слоям электрического тока, масса начинает светиться. Оттенок свечения может быть разным:

  • неон обладает оранжево-красным свечением, из-за чего используется для создания световой рекламной продукции, газоразрядных лампочек;
  • криптон может окраситься в зеленоватый или грязно-белесый оттенок, а при высоком напряжении дает сине-белый свет: широкое применение получил у фото-художников с целью формирования специфического освещения;
  • гелий обладает синим, серым, зелено-голубым свечением, в некоторых ситуациях окрашивается в бело-оранжевый цвет: также применяется для создания освещения;
  • аргон дает фиолетовый голубой оттенок;
  • ксенон может давать серое, синеватое свечение: используется для фотовспышек, лампочек индикации;
  • радон характеризуется синим светом: не имеет применения в газосветильных приборах из-за отсутствия стабильных изотопов.

Указанные характеристики инертных элементов таблицы Менделеева позволяют их широко применять в практических целях. 

Существует множество научных исследований, дающих возможность использования веществ в медицине, строительстве, промышленности, а также художественной деятельности. 

Как экономить воду по счетчику: подсказки и советы.

Как экономить воду на предприятии: советы и подсказки.

В этом видео рассказано о неоне. Не забывайте оставлять свои вопросы, пожелания и комментарии к статье.

Поделись с друзьями:Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:Реклама Топ самых обсуждаемых

Благородные, или инертные газы: свойства и применение

Благородные газы

Инертные газы — группа элементов в таблице Менделеева, обладающих однотипными свойствами. Все эти вещества — одноатомные газы, с большим трудом взаимодействующие с другими веществами. Это объясняется тем, что их внешние атомные оболочки полностью «укомплектованы» (кроме гелия) восемью электронами и являются энергетически стабильными.

Эти газы еще называют благородными или редкими. В группу входят: гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радиоактивный радон. Некоторые исследователи сюда же относят и новый элемент оганессон.

Впрочем, он еще мало изучен, а теоретический анализ структуры атома предсказывает высокую вероятность того, что этот элемент будет твердым, а не газообразным.

На нашей планете благородные газы преимущественно содержатся в воздухе, но они есть в небольших количествах в воде, горных породах, природных газах и нефти.

Много гелия в космическом пространстве, это второй по распространенности элемент после водорода. В Солнце его почти 10%. Судя по имеющимся данным, благородных газов много в атмосферах крупных планет Солнечной системы.

Все газы, кроме гелия и радона, добывают из сжиженного воздуха фракционным разделением. Гелий получают как сопутствующий продукт при добыче природного газа.

Свойства

Газы без цвета, запаха и вкуса. Они всегда есть в атмосферном воздухе, но их невозможно увидеть или почувствовать. Плохо растворяются в воде. Не горят и не поддерживают горение.

Плохо проводят тепло. Хорошо проводят ток и при этом светятся. Практически не реагируют с металлами, кислородом, кислотами, щелочами, органическими веществами.

Химическая активность растет по мере увеличения атомной массы.

Гелий и неон вступают в реакции только при определенных, как правило, очень сложных условиях; для ксенона, криптона и радона удалось создать достаточно «мягкие» условия, при которых они реагируют, например, со фтором.

В настоящее время химики получили несколько сотен соединений ксенона, криптона, радона: оксиды, кислоты, соли. Большая часть соединений ксенона и криптона получают из их фторидов. Скажем, чтобы получить ксенонат калия, сначала растворяют фторид ксенона в воде.

К полученной кислоте добавляют гидроокись калия и тогда уже получают искомую соль ксенона. Аналогично получают ксенонаты бария и натрия.

Инертные газы не ядовиты, но способны вытеснять кислород из воздуха, понижая его концентрацию до смертельно низкого уровня.

Смеси тяжелых благородных газов с кислородом оказывают на человека наркотическое воздействие, поэтому при работе с ними следует использовать средства защиты и строго следить за составом воздуха в помещении.

Хранят газы в баллонах, вдали от источников пламени и горючих материалов, в хорошо проветриваемых помещениях. При транспортировке баллоны следует хорошо укрепить, чтобы они не бились друг о друга.

Применение

  • В газовой и газово-дуговой сварке в металлургии, строительстве, автостроении, машиностроении, коммунальной сфере и пр. Для получения сверхчистых металлов.
  • Нерадиоактивные благородные газы применяются в цветных газоразрядных трубках, часто используемых в уличных вывесках и рекламе, а также в лампах дневного света и лампах для загара.

Гелий

  • Жидкий гелий — самая холодная жидкость на планете (кипит при +4,2 °К),  востребована для исследований при сверхнизких температурах, для создания эффекта сверхпроводимости в электромагнитах, например, ядерных ускорителей, аппаратов МРТ (магнитно-резонансной томографии).
  • Гелий-газ применяют в смесях для дыхания в аквалангах. Он не вызывает наркотического отравления на больших глубинах и кессонной болезни при подъеме на поверхность.
  • Так как он значительно легче воздуха, им заполняют дирижабли, воздушные шары, зонды. К тому же он не горит и гораздо безопаснее ранее использовавшегося водорода.
  • Гелий отличается высокой проницаемостью — на этом свойстве основаны приборы поиска течи в системах, работающих при низком или высоком давлении.
  • Смесь гелия с кислородом применяется в медицине для лечения болезней органов дыхания.

Неон

  • Применяется в радиолампах. Смесь неона и гелия — рабочая среда в газовых лазерах.
  • Жидкий неон используется для охлаждения, он обладает в 40 раз лучшими охлаждающими свойствами, чем жидкий гелий, и в три раза лучшими, чем жидкий водород.

Аргон

  • Аргон широко применяется из-за своей низкой стоимости. Его используют для создания инертной атмосферы при манипуляциях с цветными, щелочными металлами, жидкой сталью; в люминесцентных и электрических лампах. Аргоновая сварка стала новым словом в технологии резки и сварки тугоплавких металлов.
  • Считается лучшим вариантом для заполнения гидрокостюмов.
  • Радиоактивный изотоп аргона применяется для проверки систем вентиляции.

Криптон и ксенон

  • Криптон (как и аргон) обладает очень низкой теплопроводностью, из-за чего используется для заполнения стеклопакетов.
  • Криптоном заполняют криптоновые лампы, используют в лазерах.
  • Ксеноном заполняют ксеноновые лампы для прожекторов и кинопроекторов. Его используют в рентгеноскопии головного мозга и кишечника.
  • Соединения ксенона и криптона со фтором являются сильными окислителями.

Радон

  • Применяется в научных целях; в медицине, металлургии.

Свойства благородных газов

Физические свойства благородных газов приведены в табл. 17.

Физические свойства благородных газов. Таблица 17

Температура плавления, °С

Гелий Не

Неон Ne

Аргон Аr Криптон Кr Ксенон Хе Радон Rn

4,026

20,179

38,948

83,80

131,3

222

0,17848

0,899

1,7837

3,736

5,851

9,96

—268,9

—245,9

— 185,87

—153,2

—107,1

—65

—272,6

—248,6

—189,3

—156,6

—111,8

—71

Благородные газы не имеют запаха, вкуса, бесцветны во всех агрегатных состояниях.
Из всех благородных газов уникальными свойствами обладает гелий.

Он в 7 раз легче воздуха, особенно трудно сжижается, крайне мало растворим в воде (в 100 объемах воды при нормальных условиях растворяется 1 объем гелия). В жидком состоянии гелий обладает сверхпроводимостью и сверхтекучестью.

Растворимость остальных газов повышается с возрастанием атомного веса и у радона достигает 50 объемов в 100 объемах воды. Остальные благородные газы также хорошо проводят электрический ток.

О химических свойствах благородных газов уже говорилось выше (§90). Наиболее полно изучены химические свойства ксенона, его фториды, оксиды и соединения с металлами платиновой группы.

Однако есть данные о соединениях криптона и радона.
Следует заметить, что благородные газы имеют очень характерные спектры.

Это позволяет легко обнаруживать их и различать между собой, что и используется для их аналитического определения.

■ 6. Чем объяснить то, что название «инертные» газы пришлось изменить на «благородные»? (См. Ответ)

Применение и получение благородных газов

Применение благородных газов связано с особенностью их свойств. Легкость и негорючесть гелия позволили использовать его первоначально в воздухоплавании при строительстве дирижаблей.

Низкая растворимость его в воде привела к использованию этого газа для изготовления газовой смеси для дыхания при кессонных и водолазных работах.
Широко применяются благородные газы в светотехнике. В газосветных разрядных лампах они светятся разными цветами: неон — розовым, аргон — синим, криптон — зеленым.

Это позволяет использовать их в световых рекламах, а неон — и на маяках. Наполняемые аргоном электрические лампочки накаливания долговечнее, чем наполняемые азотом. При заполнении ламп криптоном или ксеноном возрастает светоотдача, а колбы таких ламп можно делать значительно меньше.

В люминесцентные лампы также добавляют немного аргона или криптона для лучшей их работы. Благородные газы используются и в телевизионной аппаратуре.

В связи с химической инертностью благородные газы, главным образом аргон и гелий, используют для работы в их атмосфере с некоторыми металлами, к которым предъявляются требования особой чистоты и точности обработки.

Гелий имеет очень большое значение для получения сверхнизких температур.
Ксенон и радон нашли применение в медицине: ксенон — при рентгеноскопии головного мозга, радон — в физиотерапии (радоновые ванны).

Смесь криптона с кислородом оказывает наркотизирующее действие.

■ 7. Начертите в тетради_и заполните приведенную ниже таблицу. (См. Ответ)

Применение благородных газов

Свойство, определяющее применение

8. Имеется 3 цилиндра. В одном из них находится кислород, в другом — азот, в третьем — аргон. Как распознать, в каком цилиндре какой газ? Каким реактивом при этом следует воспользоваться? Подтвердите свой ответ уравнениями реакций.
Благородные газы — неон, аргон, криптон и ксенон — получают из воздуха.

Для их полной очистки от примесей азота пользуются многократной фракционной перегонкой, пропусканием при нагревании над металлическим литием и пылевидным титаном. Разделение смеси благородных газов можно произвести при помощи активированного угля. Чем больше атомный вес газа, тем выше его поглощаемость углем.
Благородные газы содержатся в небольших количествах в земной атмосфере.

Больше всего (0,9% по объему) в ней содержится аргона. Аргон поступает в атмосферу из земной коры при радиоактивном распаде изотопа калия 40 К. Гелий встречается в составе залежей природных газов или впитывается рыхлыми горными породами, из которых его можно извлекать. Огромное количество гелия обнаружено на солнце.

Он и открыт был именно при спектроскопическом исследовании солнечного света.
Радон встречается в воде минеральных источников в растворенном виде (Цхалтубо).

■ 9. Рассчитайте, сколько весит при нормальных условиях 1 м3-газовой смеси, состоящей на 30% из водорода и на 70% из гелия по объему. (См. Ответ)
10. Какие из благородных газов легче воздуха?
11. Какова плотность аргона по водороду?
12. Каков молекулярный вес криптона, если его плотность по водороду равна 42? (См. Ответ)

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.

×
Рекомендуем посмотреть