ИНЕРТНЫЕ ГАЗЫ


ИНЕРТНЫЕ ГАЗЫ

ГРУППА 0. БЛАГОРОДНЫЕ (ИНЕРТНЫЕ) ГАЗЫ ГЕЛИЙ, НЕОН, АРГОН, КРИПТОН, КСЕНОН, РАДОН
Атомы элементов нулевой группы имеют полностью завершенную внешнюю электронную оболочку, что соответствует наиболее стабильной электронной конфигурации, и в течение многих лет считалось, что эти элементы не образуют химических соединений. Поэтому рассматриваемое семейство называли "инертные газы". Однако в 1962 в Университете Британской Колумбии (Канада) был синтезирован гексафтороплатинат ксенона Xe2PtF6. Позже были синтезированы другие соединения ксенона, а также криптона и радона. Молекулы благородных газов одноатомны в отличие от большинства распространенных газов, содержащихся в атмосфере (азот, кислород), и водорода, молекулы которых двухатомны. Благородные газы имеют очень низкие температуры сжижения и затвердевания (табл. 1) при нормальном давлении. Например, для гелия, самого легкого элемента, эти температуры находятся вблизи абсолютного нуля (0 K = 273,16° C). Также очень малы температурные области существования этих газов в жидком состоянии (разность температур кипения и плавления) и значения энергий перехода твердое состояние жидкость газ. Эти данные свидетельствуют об очень слабом межмолекулярном взаимодействии (вандерваальсовы силы очень малы), поэтому благородные газы максимально близки к состоянию идеальных газов и для них наиболее строго соблюдаются фундаментальные газовые законы (закон Бойля и др.). В случае сильной ионизации (например, в сильном магнитном поле или искровом разряде в неоновых трубках) электроны атомов этих газов могут вылетать, образуя заряженные частицы (см. энергию ионизации в табл. 1). В этих условиях затраты энергии велики.
Гелий. Гелий был открыт в 1868 при изучении солнечного затмения. При спектроскопическом анализе солнечной хроносферы была обнаружена желтая спектральная линия, первоначально отнесенная к спектру натрия, однако в 1871 Н.Локьер и Ж.Жансен доказали, что эта линия не относится ни к одному из известных на земле элементов. Э.Франкленд назвал новый элемент гелием от греческого слова "гелиос", означающего "солнце". В 1895 У.Рамзай выделил и идентифицировал гелий из минерала клевеита и доказал, что спектральные линии газа, выделяющегося из этого минерала, идентифицируются с линиями, наблюдаемыми при спектральном исследовании хромосферы солнца. Гелий получают в настоящее время в больших количествах из некоторых скважин природного газа в США. Особенно богатые выходы (до 8% гелия) находятся вблизи Декстера (шт. Канзас). Выделение гелия из природных газов нефтяных месторождений возможно методом фракционного охлаждения.
Гелий обладает рядом необычных физических свойств. Например, при свободном расширении гелий нагревается вместо охлаждения, характерного для большинства газов. При Ј 40 K (233,15° C) термический эффект расширения становится нормальным. При 3 K (270,15° C) образуется необычная форма жидкого гелия гелий II, обладающий сверхтекучестью свойством подниматься по стенкам сосуда и перетекать, а также необычно высокой проводимостью и малой вязкостью.
Применение. Гелий находит многочисленные применения. Поскольку он значительно легче воздуха, то используется в воздухоплавательных аппаратах. Самый легкий газ это водород (мол. масса 2,016), который легче гелия, но способен взрываться в смеси с воздухом, тогда как гелий инертен и поэтому предпочтительнее для наполнения воздушных шаров. Шар, заполненный гелием, должен быть в объеме всего на 8% больше, чем водородный шар, чтобы поднять такой же груз. Гелий, как и другие инертные газы, применяют для создания инертной среды в химических процессах (например, для предотвращения реакций с воздухом или кислородом). Сварка магния, алюминия и титана, а также специальных стальных сплавов проводится в гелиевой среде. В кислородную смесь для водолазов часто добавляют гелий вместо азота, т.к. такая смесь исключает проблемы, связанные с декомпрессионной болезнью (растворимость гелия в крови меньше, чем азота, что уменьшает время декомпрессии и соответственно болезненные ощущения). Жидкий гелий обеспечивает возможность охлаждать вещества до температур, близких к абсолютному нулю; при таких температурах часто обнаруживаются необычные свойства вещества.
Реакции образования. Наиболее общей формой гелия является изотоп 42He, называемый гелий-4. (Нижняя цифра перед символом элемента обозначает атомный номер, т.е. заряд ядра, а верхняя цифра массовое число изотопа, или общее число протонов и нейтронов, в данном случае 2 протона и 2 нейтрона.) Гелий 42He получается из a-частицы, состоящей из 2 протонов и 2 нейтронов, при присоединении 2 электронов, а a-частица является продуктом распада радиоактивного материала. Другой изотоп гелия 32He (2 протона и 1 нейтрон) стабилен, но его содержание составляет всего 14 атомов на 10 000 атомов гелия-4. Он образуется в результате космических превращений, например при бомбардировке дейтерия 21H космическими лучами получается нестабильный тритий 31H, который, испуская b-частицу, образует 32He.
См. также ГЕЛИЙ.
Неон впервые был выделен У.Рамзаем и М.Траверсом в 1898 при фракционном разделении воздуха. Из 44 т жидкого воздуха можно получить всего около 450 г неона. В газоразрядной трубке возбужденный неон имеет приятный красно-оранжевый или розовый цвет. Существенные количества неона используются в неоновой рекламе. При смешении неона с парами ртути можно получать различную окраску.
Аргон был открыт как инертный газ в атмосфере в 1894 Дж.Рэлеем, который обнаружил, что атмосферный азот на 0,5% тяжелее, чем полученный химическим путем. Разница объяснялась присутствием ничтожного количества более тяжелых инертных газов, преимущественно аргона. Этот элемент был первым из инертных газов, обнаруженных в природе на нашей планете. Содержание аргона в атмосфере составляет 0,93%(об.), причем его несколько больше над поверхностью больших водоемов, чем над сушей, так как азот и кислород более растворимы в воде. В электротехнической промышленности ежемесячно расходуется несколько тысяч кубических метров аргона для создания инертной среды в лампах накаливания: аргоновая среда позволяет снизить скорость испарения вольфрамовой нити и предотвращает ее окисление.
Криптон был открыт У. Рамзаем и М. Траверсом в 1898 при анализе остатков воздуха после разделения. Необычное свойство газа заключается в возможности создания при его возбуждении интенсивной вспышки, длящейся только 0,00002 с. Поэтому его используют для высокоскоростной фотографии.
Ксенон и радон. Ксенон, тяжелый благородный газ со стабильным ядром, был открыт У.Рамзаем и М.Траверсом в 1898. Радон, самый тяжелый из благородных газов, был открыт в 1900 Э.Резерфордом (220Rn) и Ф.Дорном и А.Дебьерном (222Rn), а в 1903 Ф.Гизель и Дебьерн открыли 219Rn. Атом радона имеет три короткоживущих изотопа 222, 220 и 219 и отличается чрезвычайно нестабильной структурой ядра; он испускает a-частицы, образуя полоний. Радий распадается до радона, и поэтому все минералы, содержащие радий, содержат радон. Для выделения радона из таких минералов требуется сильное нагревание. Радон из радия собирают в ловушки и размещают в золотых ампулах для лечения больных раком. g-Излучение радона идентично излучению радия, и раковые больные получают лечение с помощью ампулы, вшитой в участок тела вблизи злокачественной опухоли.
ВОДОРОД
Водород наиболее распространенный элемент во Вселенной. Он соcтавляет большую часть вещества звезд и межзвездной материи. С кислородом он образует наиболее распространенное на земле вещество воду, а совместно с углеродом входит в состав каждого органического соединения. Водород самый легкий элемент с атомным номером 1; ядро протия наиболее стабильного изотопа водорода состоит только из одного протона без нейтронов. Всего у водорода три изотопа: 1) наиболее распространенный протий 11H, 2) дейтерий 21H (или 21D) часто называют "тяжелый" водород, 3) наименее распространенный изотоп тритий 31H (или 31T) является радиоактивным и поэтому в природе не встречается в сколько-нибудь значительном количестве. Водород бесцветный газ, без запаха, легко возгорается при комнатной температуре, плохо растворяется в воде. Он находит широкое применение в промышленности, например при гидрогенизации жиров и масел. Водород занимает особое положение в периодической системе (см. рис. 1), так как его электронная структура состоит всего из одного электрона. Способность отдавать его, образуя ионную связь, роднит водород со щелочными металлами, и его располагают в верху подгруппы щелочных металлов (подгруппа IА). Но водород может и принимать один электрон, проявляя отрицательную степень окисления, как галогены (фтор, хлор и др.), поэтому его иногда называют "псевдогалоген" и размещают в верху подгруппы галогенов (подгруппа VIIA). См. также ВОДОРОД.

Энциклопедия Кольера. — Открытое общество. 2000.

Смотреть что такое "ИНЕРТНЫЕ ГАЗЫ" в других словарях:

  • Инертные газы —         (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

  • ИНЕРТНЫЕ ГАЗЫ — (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

  • ИНЕРТНЫЕ ГАЗЫ — то же, что благородные газы …   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

  • Инертные газы — 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

  • Инертные газы — Группа → 18 ↓ Период 1 2 Гелий …   Википедия

  • инертные газы — [inert gases] 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

  • Инертные газы —         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

Другие книги по запросу «ИНЕРТНЫЕ ГАЗЫ» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.