Інертні гази - загальні поняття, властивості та застосування
Інертні гази, які ще називають благородними, займають головну підгрупу восьмий групи періодичної системи. Їх налічується всього шість: гелій (He), неон (Ne), аргон (Ar), ксенон (Xe) і радон (Rn). Щоб зрозуміти природу, для початку розглянемо поняття інертності. Інертність - це слабка вираженість або відсутність здатності вступати в реакцію з іншими хімічними елементами. Викликати хімічну реакцію для утворення нових зв'язків у подібних речовин практично неможливо.
Відповідно, інертний газ - це рідкісний благородний одноатомний газ, що володіє високою інертністю, яка обумовлена енергетично стійким зовнішнім рівнем електронної оболонки атома. Наприклад, у гелію в цій оболонці розташовано два електрона, а в інших благородних газів - по вісім. Цим пояснюються їх фізичні та хімічні властивості. Всі інертні гази при нормальних умовах являють собою безбарвні гази, що не володіють запахом і погано розчинні у воді. Їх температури кипіння і плавлення збільшуються згідно збільшенню розмірів атомів.
До 1962 року вчені були впевнені, що всі благородні гази є абсолютно інертними. Але канадський хімік Н. Бартлетт зміг довести зворотне, отримавши перше хімічне з'єднання ксенону, так званий гексафтороплатінат ксенону. Це з'єднання являє собою тверде помаранчеве речовина з кристалічною решіткою. Надалі ряд сполук був значно розширений.
Поширеність і освіта в природі
У Всесвіті з благородних газів найбільше поширений гелій, а в земних умовах - аргон (за обсягом він займає 0,934%). У дуже маленьких кількостях інертні гази маються на гірських породах і в газах природних горючих матеріалів, а в розчиненому вигляді їх можна знайти в нафти і воді.
В природних умовах благородні гази можуть утворюватися як результат різних ядерних реакцій. Наприклад, джерелом радону служать радіоактивні препарати урану. Частина цих хімічних елементів має космогенного походження.
Всі інертні гази, крім родона, мають ряд ізотопів.
Запаси цих газів не зменшуються. Тільки гелій поступово, дуже повільно, розсіюється в міжзоряному просторі.
Застосування
Інертні гази знайшли широке застосування в області електротехніки. Аргон, зважаючи на свою неактивності і низької теплопровідності, використовується в суміші з азотом для наповнення електричних ламп. Аргоном і неоном наповнюють трубки для світлових реклам, при цьому вони світяться блакитним, а неонові - оранжево-червоним.
Ще аргон використовують у хімічній лабораторній практиці. У промисловості він знайшов своє застосування для термічної обробки легкоокислюваних металів. Аргон створює захисну атмосферу, в якій можна проводити зварювання або різання рідкісних і кольорових металів, плавку вольфраму, титану, цирконію. Для контролю вентиляційних систем застосовують радіоактивний ізотоп аргону.
Криптон і ксенон володіють ще меншою теплопровідністю, ніж аргон, тому наповнені ними електричні лампи довговічніше і економічніше, ніж такі, наповнені азотом або аргоном.
Водолази дихають сумішшю гелію і кисню, що дозволяє значно подовжити час їх перебування під водою і різко послаблює хворобливі явища, викликані зміною тиску при підйомі на поверхню.
Рідкий гелій застосовується як хладоагента в різних дослідженнях, оскільки температура кипіння цього газу становить -268,9 ° С.
Властивістю повної інертності гелію користуються для проведення зварювання в його атмосфері, для виробництва надчистих металів, хроматографії. А його висока проникність дозволила створити течєїськателі в апаратах низького і високого тиску.