Благородные газы. Благородные газы инертные
Инертные газы - общие понятия, свойства и применение
Инертные газы, которые еще называют благородными, занимают главную подгруппу восьмой группы периодической системы. Их насчитывается всего шесть: гелий (He), неон (Ne), аргон (Ar), ксенон (Xe) и радон (Rn). Чтобы понять природу, для начала рассмотрим понятие инертности. Инертность – это слабая выраженность или отсутствие способности вступать в реакцию с другими химическими элементами. Вызвать химическую реакцию для образования новых связей у подобных веществ практически невозможно.
Соответственно, инертный газ – это редкий благородный одноатомный газ, обладающий высокой инертностью, которая обусловлена энергетически устойчивым внешним уровнем электронной оболочки атома. Например, у гелия в этой оболочке расположено два электрона, а у других благородных газов – по восемь. Этим объясняются их физические и химические свойства. Все инертные газы при нормальных условиях представляют собой бесцветные газы, не обладающие запахом и плохо растворимые в воде. Их температуры кипения и плавления увеличиваются сообразно увеличению размеров атомов.
До 1962 года ученые были уверены, что все благородные газы являются абсолютно инертными. Но канадский химик Н. Бартлетт смог доказать обратное, получив первое химическое соединение ксенона, так называемый гексафтороплатинат ксенона. Это соединение представляет собой твердое оранжевое вещество с кристаллической решеткой. В дальнейшем ряд соединений был значительно расширен.
Распространенность и образование в природе
Во Вселенной из благородных газов больше всего распространен гелий, а в земных условиях – аргон (по объему он занимает 0,934%). В очень маленьких количествах инертные газы имеются в горных породах и в газах природных горючих материалов, а в растворенном виде их можно найти в нефти и воде.
В природных условиях благородные газы могут образовываться как результат различных ядерных реакций. Например, источником радона служат радиоактивные препараты урана. Часть этих химических элементов имеет космогенное происхождение.
Все инертные газы, кроме родона, имеют ряд изотопов.
Запасы этих газов не уменьшаются. Только гелий постепенно, очень медленно, рассеивается в межзвездном пространстве.
Применение
Инертные газы нашли широкое применение в области электротехники. Аргон, ввиду своей неактивности и низкой теплопроводности, используется в смеси с азотом для наполнения электрических ламп. Аргоном и неоном наполняют трубки для световых реклам, при этом они светятся голубым, а неоновые – оранжево-красным.
Еще аргон используют в химической лабораторной практике. В промышленности он нашел свое применение для термической обработки легкоокисляемых металлов. Аргон создает защитную атмосферу, в которой можно производить сварку или резку редких и цветных металлов, плавку вольфрама, титана, циркония. Для контроля вентиляционных систем применяют радиоактивный изотоп аргона.
Криптон и ксенон обладают еще меньшей теплопроводностью, чем аргон, поэтому наполненные ими электрические лампы долговечнее и экономичнее, чем таковые, наполненные азотом или аргоном.
Водолазы дышат смесью гелия и кислорода, что позволяет значительно удлинить время их пребывания под водой и резко ослабляет болезненные явления, вызываемые изменением давления при подъеме на поверхность.
Свойством полной инертности гелия пользуются для проведения сварки в его атмосфере, для производства сверхчистых металлов, хроматографии. А его высокая проницаемость позволила создать течеискатели в аппаратах низкого и высокого давления.
fb.ru
Инертные газы - это... Что такое Инертные газы?
| ||||||
| ||||||
| ||||||
| ||||||
Ине́ртные, или благоро́дные газы — химические элементы 18-й группы периодической таблицы химических элементов (по устаревшей классификации — элементы главной подгруппы VIII группы)[1]. К инертным газам относятся гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, радон, и, возможно, унуноктий.
Химические свойства
Инертные газы отличаются химической неактивностью (отсюда и название). Тем не менее, в 1962 году Нил Барлетт показал, что все они при определенных условиях могут образовывать соединения (особенно охотно со фтором). Наиболее «инертны» неон и гелий: чтобы заставить их вступить в реакцию, нужно применить много усилий, искусственно ионизируя каждый атом. Ксенон же, наоборот, слишком активен (для инертных газов) и реагирует даже при нормальных условиях, демонстрируя чуть ли не все возможные степени окисления (+1, +2, +4, +6, +8). Радон тоже имеет высокую химическую активность, но он сильно радиоактивен и быстро распадается, поэтому подробное изучение его химических свойств осложнено, в отличие от ксенона. Унуноктий, несмотря на его принадлежность к 18 группе периодической таблицы, может не являться инертным газом, так как предполагается, что при нормальных условиях в силу релятивистских эффектов он будет находиться в твердом состоянии [2].
Физические свойства
Инертные газы бесцветны и не имеют запаха. В небольшом количестве они присутствуют в воздухе и некоторых горных породах, а также в атмосферах некоторых планет-гигантов.
Биологическое действие
Инертные газы не ядовиты. Однако атмосфера с увеличенной концентрацией инертных газов и соответствующим снижением концентрации кислорода может оказывать удушающее действие на человека, вплоть до потери сознания и смерти[3][4]. Известны случаи гибели людей при утечках аргона.
Вдыхание радиоактивного радона может вызвать рак.
Инертные газы обладают биологическим действием, которое проявляется в их наркотическом воздействии на организм и по силе этого воздействия располагаются в следующем порядке (в сравнении приведены также азот и водород): Xe — Кr — Ar — N2 — h3 — Ne — He. При этом ксенон и криптон проявляют наркотический эффект при нормальном барометрическом давлении, аргон — при давлении свыше 0,2 МПа, азот — свыше 0,6 МПа, водород — свыше 2,0 МПа. Наркотическое действие неона и гелия в опытах не регистрируются, так как под давлением раньше возникают симптомы «нервного синдрома высокого давления» (НСВД)[5].
Применение
Инертные газы имеют очень низкие точки кипения и плавления, что позволяет их использовать в качестве холодильного агента в криогенной технике. В частности, жидкий гелий, который кипит при 4,2 К (−268,95 °C; −452,11 °F), используется для магнитной сверхпроводимости, которая используется для магнитно-резонансной томографии и ядерного магнитного резонанса. Жидкий неон хотя и не достигает таких низких температур как жидкий гелий, также находит применение в криогенике, потому что у него охлаждающие свойства более чем в 40 раз выше, чем у жидкого гелия и более чем в три раза выше, чем у жидкого водорода.
Гелий используется как компонент дыхательного газа (дыхательной смеси) вместо азота, благодаря пониженной растворимости в жидкостях, особенно в липидах. Газы поглощаются кровью и биологическими тканями, когда они находятся под давлением, как например в подводном плавании, что является причиной эффекта, известного как азотное отравление. Благодаря меньшей растворимости, маленький гелий задерживается клеточной мембраной, и поэтому гелий используется в дыхательных смесях, таких как тримикс и гелиокс, уменьшая наркотический эффект газов, возникающий на глубине. Пониженная растворимость гелия даёт другие выгоды в условии, известном как декомпрессионная болезнь. Уменьшение остатка растворённого газа в теле означает, что меньшее количество газовых пузырьков образуется во время всплытия. Другой инертный газ, аргон, рассматривается как лучший выбор для использования в качестве прослойки к сухому костюму[6] для подводного плавания, а также в больших количествах используется для обработки жидкой стали.
После крушения дирижабля Гинденбург в 1937, гелий заменил водород в качестве поднимающего газа в дирижаблях и воздушных шарах благодаря лёгкости и невоспламеняемости, несмотря на 8,6 % уменьшение плавучести (buoyancy).
См. также
Примечания
Ссылки
Инертный газ - это... Что такое Инертный газ?
Инертный газ — газ (азот), предназначенный для продувки технологического оборудования перед первоначальным заполнением системы, ремонтами и т.д. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
ИНЕРТНЫЙ ГАЗ — ИНЕРТНЫЙ ГАЗ, см. БЛАГОРОДНЫЙ ГАЗ … Научно-технический энциклопедический словарь
инертный газ — Газ (азот), предназначенный для продувки технологического оборудования перед первоначальным заполнением системы, ремонтами и т.д. [ПБ 08 624 03 Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности, утверждены постановлением Госгортехнадзора… … Справочник технического переводчика
Инертный газ — Inert gas Инертный газ. (1) Газ типа гелия, аргона или азота, который является устойчивым, не поддерживает горение и не образует продуктов реакции с другими материалами. (2) В сварке газ, который не соединяется химически с основным или… … Словарь металлургических терминов
инертный газ — inertinės dujos statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Dujinės būsenos inertiniai elementai He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn. atitikmenys: angl. inactive gas; inert gas; noble gas; rare gas vok. Edelgas, n; inertes Gas, n; Inertgas, n… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
инертный газ — inertinės dujos statusas T sritis chemija apibrėžtis He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn. atitikmenys: angl. inert elements; inert gas; noble gas; rare gas rus. благородный газ; инертные элементы; инертный газ ryšiai: sinonimas – inertiniai elementai … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
инертный газ — inertinės dujos statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. inert gas; noble gas; rare gas vok. Edelgas, n; inertes Gas, n; Inertgas, n rus. благородный газ, m; инертный газ, m pranc. gaz inerte, m; gaz noble, m; gaz rare, m … Fizikos terminų žodynas
инертный газ (металлургия) — инертный газ 1. Газ типа гелия, аргона или азота, который является устойчивым, не поддерживает горение и не образует продуктов реакции с другими материалами. 2. В сварке газ, который не соединяется химически с основным или присадочным металлом.… … Справочник технического переводчика
химически инертный газ — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN reactionless gas … Справочник технического переводчика
газ-носитель — Газообразное или парообразное вещество, движущееся через слой сорбента с целью транспортирования определяемых веществ. [ГОСТ 17567 81] газ носитель Инертный газ, используемый для транспортировки других элементов в технологический канал или в… … Справочник технического переводчика
dic.academic.ru
Благородные газы - это... Что такое Благородные газы?
| ||||||
| ||||||
| ||||||
| ||||||
Ине́ртные, или благоро́дные газы — химические элементы 18-й группы периодической таблицы химических элементов (по устаревшей классификации — элементы главной подгруппы VIII группы)[1]. К инертным газам относятся гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, радон, и, возможно, унуноктий.
Химические свойства
Инертные газы отличаются химической неактивностью (отсюда и название). Тем не менее, в 1962 году Нил Барлетт показал, что все они при определенных условиях могут образовывать соединения (особенно охотно со фтором). Наиболее «инертны» неон и гелий: чтобы заставить их вступить в реакцию, нужно применить много усилий, искусственно ионизируя каждый атом. Ксенон же, наоборот, слишком активен (для инертных газов) и реагирует даже при нормальных условиях, демонстрируя чуть ли не все возможные степени окисления (+1, +2, +4, +6, +8). Радон тоже имеет высокую химическую активность, но он сильно радиоактивен и быстро распадается, поэтому подробное изучение его химических свойств осложнено, в отличие от ксенона. Унуноктий, несмотря на его принадлежность к 18 группе периодической таблицы, может не являться инертным газом, так как предполагается, что при нормальных условиях в силу релятивистских эффектов он будет находиться в твердом состоянии [2].
Физические свойства
Инертные газы бесцветны и не имеют запаха. В небольшом количестве они присутствуют в воздухе и некоторых горных породах, а также в атмосферах некоторых планет-гигантов.
Биологическое действие
Инертные газы не ядовиты. Однако атмосфера с увеличенной концентрацией инертных газов и соответствующим снижением концентрации кислорода может оказывать удушающее действие на человека, вплоть до потери сознания и смерти[3][4]. Известны случаи гибели людей при утечках аргона.
Вдыхание радиоактивного радона может вызвать рак.
Инертные газы обладают биологическим действием, которое проявляется в их наркотическом воздействии на организм и по силе этого воздействия располагаются в следующем порядке (в сравнении приведены также азот и водород): Xe — Кr — Ar — N2 — h3 — Ne — He. При этом ксенон и криптон проявляют наркотический эффект при нормальном барометрическом давлении, аргон — при давлении свыше 0,2 МПа, азот — свыше 0,6 МПа, водород — свыше 2,0 МПа. Наркотическое действие неона и гелия в опытах не регистрируются, так как под давлением раньше возникают симптомы «нервного синдрома высокого давления» (НСВД)[5].
Применение
Инертные газы имеют очень низкие точки кипения и плавления, что позволяет их использовать в качестве холодильного агента в криогенной технике. В частности, жидкий гелий, который кипит при 4,2 К (−268,95 °C; −452,11 °F), используется для магнитной сверхпроводимости, которая используется для магнитно-резонансной томографии и ядерного магнитного резонанса. Жидкий неон хотя и не достигает таких низких температур как жидкий гелий, также находит применение в криогенике, потому что у него охлаждающие свойства более чем в 40 раз выше, чем у жидкого гелия и более чем в три раза выше, чем у жидкого водорода.
Гелий используется как компонент дыхательного газа (дыхательной смеси) вместо азота, благодаря пониженной растворимости в жидкостях, особенно в липидах. Газы поглощаются кровью и биологическими тканями, когда они находятся под давлением, как например в подводном плавании, что является причиной эффекта, известного как азотное отравление. Благодаря меньшей растворимости, маленький гелий задерживается клеточной мембраной, и поэтому гелий используется в дыхательных смесях, таких как тримикс и гелиокс, уменьшая наркотический эффект газов, возникающий на глубине. Пониженная растворимость гелия даёт другие выгоды в условии, известном как декомпрессионная болезнь. Уменьшение остатка растворённого газа в теле означает, что меньшее количество газовых пузырьков образуется во время всплытия. Другой инертный газ, аргон, рассматривается как лучший выбор для использования в качестве прослойки к сухому костюму[6] для подводного плавания, а также в больших количествах используется для обработки жидкой стали.
После крушения дирижабля Гинденбург в 1937, гелий заменил водород в качестве поднимающего газа в дирижаблях и воздушных шарах благодаря лёгкости и невоспламеняемости, несмотря на 8,6 % уменьшение плавучести (buoyancy).
См. также
Примечания
Ссылки
dic.academic.ru
БЛАГОРОДНЫЕ ГАЗЫ - это... Что такое БЛАГОРОДНЫЕ ГАЗЫ?
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
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?5,75h3O, 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´5,75h3O, Xe оксиды,… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
БЛАГОРОДНЫЕ ГАЗЫ — (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
Благородные газы — Группа → 18 ↓ Период 1 2 Гелий … Википедия
благородные газы — (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
БЛАГОРОДНЫЕ ГАЗЫ — (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
БЛАГОРОДНЫЕ ГАЗЫ — (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
dic.academic.ru
Благородные газы — Википедия
| ||||||
| ||||||
| ||||||
| ||||||
Благоро́дные га́зы (также ине́ртные или ре́дкие га́зы[1]) — группа химических элементов со схожими свойствами: при нормальных условиях они представляют собой одноатомные газы без цвета, запаха и вкуса с очень низкой химической реактивностью[en]. К благородным газам относятся гелий (He), неон (Ne), аргон (Ar), криптон (Kr), ксенон (Xe) и радиоактивный радон (Rn). Формально к этой группе также причисляют недавно открытый оганесон (Og), однако его химические свойства почти не исследованы.
В первых 6 периодах периодической таблицы химических элементов инертные газы относятся к последней, 18-й группе. Согласно старой европейской системе нумерации групп периодической таблицы, группа инертных газов обозначается VIIIA (главная подгруппа 8-й группы, или подгруппа гелия), согласно старой американской системе — VIIIB; кроме того, в некоторых источниках, особенно в старых, группа инертных газов обозначается цифрой 0, ввиду характерной для них нулевой валентности. Возможно, что из-за релятивистских эффектов элемент 7-го периода 14-й группы флеровий обладает некоторыми свойствами благородных газов[2]. Он может заменить в периодической таблице оганесон[3]. Благородные газы химически неактивны и способны участвовать в химических реакциях лишь при экстремальных условиях.
Характеристики благородных газов объяснены современными теориями структуры атома: их электронные оболочки из валентных электронов являются заполненными, тем самым позволяя участвовать лишь в очень малом количестве химических реакций: известны всего несколько сотен химических соединений этих элементов.
Неон, аргон, криптон и ксенон выделяют из воздуха специальными установками, используя при этом методы сжижения газов и фракционированной конденсации. Источником гелия являются месторождения природного газа с высокой концентрацией гелия, который отделяется с помощью методов криогенного разделения газов. Радон обычно получают как продукт радиоактивного распада радия из растворов соединений этого элемента.
Химические свойства
Неон, как и все благородные газы, имеет заполненную электронную оболочку. Все атомы благородных газов имеют на внешней орбите 8 электронов. Исключением является гелий (только 2 электрона) Благородные газы не поддерживают горения и не возгораются при нормальных условиях.
| 2 | гелий | 2 |
| 10 | неон | 2, 8 |
| 18 | аргон | 2, 8, 8 |
| 36 | криптон | 2, 8, 18, 8 |
| 54 | ксенон | 2, 8, 18, 18, 8 |
| 86 | радон | 2, 8, 18, 32, 18, 8 |
Соединения
Структура тетрафторида ксенона XeF4, одного из первых когда-либо обнаруженных соединений благородных газовИнертные газы отличаются химической неактивностью (отсюда и название). Тем не менее, в 1962 году Нил Барлетт показал, что все они при определённых условиях могут образовывать соединения (особенно охотно со фтором). Наиболее «инертны» неон и гелий: чтобы заставить их вступить в реакцию, нужно применить много усилий, искусственно ионизируя каждый атом. Ксенон же, наоборот, слишком активен (для инертных газов) и реагирует даже при нормальных условиях, демонстрируя чуть ли не все возможные степени окисления (+1, +2, +4, +6, +8). Радон тоже имеет высокую химическую активность (по сравнению с лёгкими инертными газами), но он радиоактивен и быстро распадается, поэтому подробное изучение его химических свойств осложнено, в отличие от ксенона.
Оганесон, несмотря на его принадлежность к 18-й группе периодической таблицы, может не являться инертным газом, так как предполагается, что при нормальных условиях в силу релятивистских эффектов, влияющих на движение электронов вблизи его ядра с высоким зарядом, он будет находиться в твёрдом состоянии[4].
Видео по теме
Физические свойства
Инертные газы бесцветны, прозрачны и не имеют запаха и вкуса. В небольшом количестве они присутствуют в воздухе и некоторых горных породах, а также в атмосферах некоторых планет-гигантов и планет земной группы. Гелий является вторым (после водорода) по распространённости элементом во Вселенной, однако для Земли он является редким газом, который улетучился в космос во время образования планеты. Почти весь добываемый гелий является радиогенным продуктом происходящего в течение миллиардов лет в недрах Земли альфа-распада урана, тория и их дочерних элементов; лишь малая часть земного гелия сохранилась от эпохи образования Солнечной системы. Аналогично, по большей части радиогенным является и аргон, возникший в результате постепенного радиоактивного распада калия-40.
При нормальных условиях все элементы 18-й группы (кроме, возможно, оганесона) являются одноатомными газами. Их плотность растёт с увеличением номера периода. Плотность гелия при нормальных условиях примерно в 7 раз меньше плотности воздуха, тогда как радон почти в восемь раз тяжелее воздуха.
При нормальном давлении температуры плавления и кипения у любого благородного газа отличаются менее чем на 10 °C; таким образом, они остаются жидкими лишь в малом температурном интервале. Температуры сжижения и кристаллизации растут с ростом номера периода. Гелий под атмосферным давлением вообще не становится твёрдым даже при абсолютном нуле — единственный из всех веществ.
Биологическое действие
Инертные газы не обладают химической токсичностью. Однако атмосфера с увеличенной концентрацией инертных газов и соответствующим снижением концентрации кислорода может оказывать удушающее действие на человека, вплоть до потери сознания и смерти[5][6]. Известны случаи гибели людей при утечках инертных газов.
Ввиду высокой радиоактивности всех изотопов радона он является радиотоксичным. Наличие радона и радиоактивных продуктов его распада во вдыхаемом воздухе вызывает стохастические эффекты хронического облучения, в частности рак.
Инертные газы обладают биологическим действием, которое проявляется в их наркотическом воздействии на организм и по силе этого воздействия располагаются по убыванию в следующем порядке (в сравнении приведены также азот и водород): Xe — Kr — Ar — N2 — h3 — Ne — He. При этом ксенон и криптон проявляют наркотический эффект при нормальном барометрическом давлении, аргон — при давлении свыше 0,2 МПа (2 атм), азот — свыше 0,6 МПа (6 атм), водород — свыше 2,0 МПа (20 атм). Наркотическое действие неона и гелия в опытах не регистрируются, так как под давлением раньше возникают симптомы «нервного синдрома высокого давления» (НСВД)[7].
Применение
Благородные газы в вакуумных стеклянных колбах, через которые пропущен токЛёгкие инертные газы имеют очень низкие точки кипения и плавления, что позволяет их использовать в качестве холодильного агента в криогенной технике. Жидкий гелий, который кипит при 4,2 К (−268,95 °C), используется для получения сверхпроводимости — в частности, для охлаждения сверхпроводящих обмоток электромагнитов, применяемых, например, для магнитно-резонансной томографии и других приложений ядерного магнитного резонанса. Жидкий неон, хотя его температура кипения (–246,03 °C) и не достигает таких низких значений как у жидкого гелия, также находит применение в криогенике, потому что его охлаждающие свойства (удельная теплота испарения) более чем в 40 раз лучше, чем у жидкого гелия, и более чем в три раза лучше, чем у жидкого водорода.
Гелий, благодаря его пониженной растворимости в жидкостях, особенно в липидах, используется вместо азота как компонент дыхательных смесей для дыхания под давлением (например, при подводном плавании). Растворимость газов в крови и биологических тканях растёт под давлением. В случае использования для дыхания обычного воздуха или других азотсодержащих дыхательных смесей это может стать причиной эффекта, известного как азотное отравление.
Благодаря меньшей растворимости в липидах, атомы гелия задерживаются клеточной мембраной, и поэтому гелий используется в дыхательных смесях, таких как тримикс и гелиокс, уменьшая наркотический эффект газов, возникающий на глубине. Кроме того, пониженная растворимость гелия в жидкостях тела позволяет избежать кессонной болезни при быстром всплытии с глубины. Уменьшение остатка растворённого газа в теле означает, что во время всплытия образуется меньшее количество газовых пузырьков; это уменьшает риск газовой эмболии. Другой инертный газ, аргон, рассматривается как лучший выбор для использования в качестве прослойки к сухому костюму[8][неавторитетный источник?] для подводного плавания.
Аргон, наиболее дешёвый среди инертных газов (его содержание в атмосфере составляет около 1 %), широко используется при сварке в защитных газах, резке и других приложениях для изоляции от воздуха металлов, реагирующих при нагреве с кислородом (и азотом), а также для обработки жидкой стали. Аргон также применяется в люминесцентных лампах для предотвращения окисления разогретого вольфрамового электрода. Также, ввиду низкой теплопроводности, аргон (а также криптон) используют для заполнения стеклопакетов.
После крушения дирижабля «Гинденбург» в 1937 году огнеопасный водород был заменен негорючим гелием в качестве заполняющего газа в дирижаблях и воздушных шарах, несмотря на снижение плавучести на 8,6 % по сравнению с водородом. Несмотря на замену, катастрофа оказала непропорционально большое влияние на всю область герметичных летательных аппаратов легче воздуха и подорвала планы по расширению этой области авиации более чем на полвека. Они стали популярнее только в последнее время, с развитием нановолоконных тканей и альтернативной энергетики.
Цвета и спектры благородных газов
См. также
Примечания
Литература
- Беннетт, Питер. The Physiology and Medicine of Diving / Питер Беннетт, Эллиотт. — SPCK Publishing, 1998. — ISBN 0-7020-2410-4.
- Bobrow Test Preparation Services. CliffsAP Chemistry. — CliffsNotes, 2007-12-05. — ISBN 0-470-13500-X.
- Гринвуд, Н.Н. Chemistry of the Elements / Н.Н. Гринвуд, Ёрншо. — 2nd. — Oxford:Butterworth-Heinemann, 1997. — ISBN 0-7506-3365-4.
- Хардинг, Чарли Дж. Elements of the P Block / Чарли Дж. Хардинг, Джейнс. — Royal Society of Chemistry, 2002. — ISBN 0-85404-690-9.
- Холловэй, Джон. Noble-Gas Chemistry. — Лондон : Methuen Publishing, 1968. — ISBN 0-412-21100-9.
- Менделеев, Дмитрий. Основы Химии. — 7-е. — 1902–1903.
- Оджима, Минору. Noble Gas Geochemistry / Минору Оджима, Подосек. — Cambridge University Press, 2002. — ISBN 0-521-80366-7.
- Вайнхольд, Ф. Valency and bonding / Ф. Вайнхольд, Лэндис. — Cambridge University Press, 2005. — ISBN 0-521-83128-8.
- Скерри, Эрик. The Periodic Table, Its Story and Its Significance. — Oxford University Press, 2007. — ISBN 0-19-530573-6.
Ссылки
|
wikipedia.green
Благородные газы Википедия
| ||||||
| ||||||
| ||||||
| ||||||
Благоро́дные га́зы (также ине́ртные или ре́дкие га́зы[1]) — группа химических элементов со схожими свойствами: при нормальных условиях они представляют собой одноатомные газы без цвета, запаха и вкуса с очень низкой химической реактивностью[en]. К благородным газам относятся гелий (He), неон (Ne), аргон (Ar), криптон (Kr), ксенон (Xe) и радиоактивный радон (Rn). Формально к этой группе также причисляют недавно открытый оганесон (Og), однако его химические свойства почти не исследованы.
В первых 6 периодах периодической таблицы химических элементов инертные газы относятся к последней, 18-й группе. Согласно старой европейской системе нумерации групп периодической таблицы, группа инертных газов обозначается VIIIA (главная подгруппа 8-й группы, или подгруппа гелия), согласно старой американской системе — VIIIB; кроме того, в некоторых источниках, особенно в старых, группа инертных газов обозначается цифрой 0, ввиду характерной для них нулевой валентности. Возможно, что из-за релятивистских эффектов элемент 7-го периода 14-й группы флеровий обладает некоторыми свойствами благородных газов[2]. Он может заменить в периодической таблице оганесон[3]. Благородные газы химически неактивны и способны участвовать в химических реакциях лишь при экстремальных условиях.
Характеристики благородных газов объяснены современными теориями структуры атома: их электронные оболочки из валентных электронов являются заполненными, тем самым позволяя участвовать лишь в очень малом количестве химических реакций: известны всего несколько сотен химических соединений этих элементов.
Неон, аргон, криптон и ксенон выделяют из воздуха специальными установками, используя при этом методы сжижения газов и фракционированной конденсации. Источником гелия являются месторождения природного газа с высокой концентрацией гелия, который отделяется с помощью методов криогенного разделения газов. Радон обычно получают как продукт радиоактивного распада радия из растворов соединений этого элемента.
Химические свойства
Неон, как и все благородные газы, имеет заполненную электронную оболочку. Все атомы благородных газов имеют на внешней орбите 8 электронов. Исключением является гелий (только 2 электрона) Благородные газы не поддерживают горения и не возгораются при нормальных условиях.
| 2 | гелий | 2 |
| 10 | неон | 2, 8 |
| 18 | аргон | 2, 8, 8 |
| 36 | криптон | 2, 8, 18, 8 |
| 54 | ксенон | 2, 8, 18, 18, 8 |
| 86 | радон | 2, 8, 18, 32, 18, 8 |
Соединения
Структура тетрафторида ксенона XeF4, одного из первых когда-либо обнаруженных соединений благородных газовИнертные газы отличаются химической неактивностью (отсюда и название). Тем не менее, в 1962 году Нил Барлетт показал, что все они при определённых условиях могут образовывать соединения (особенно охотно со фтором). Наиболее «инертны» неон и гелий: чтобы заставить их вступить в реакцию, нужно применить много усилий, искусственно ионизируя каждый атом. Ксенон же, наоборот, слишком активен (для инертных газов) и реагирует даже при нормальных условиях, демонстрируя чуть ли не все возможные степени окисления (+1, +2, +4, +6, +8). Радон тоже имеет высокую химическую активность (по сравнению с лёгкими инертными газами), но он радиоактивен и быстро распадается, поэтому подробное изучение его химических свойств осложнено, в отличие от ксенона.
Оганесон, несмотря на его принадлежность к 18-й группе периодической таблицы, может не являться инертным газом, так как предполагается, что при нормальных условиях в силу релятивистских эффектов, влияющих на движение электронов вблизи его ядра с высоким зарядом, он будет находиться в твёрдом состоянии[4].
Физические свойства
Инертные газы бесцветны, прозрачны и не имеют запаха и вкуса. В небольшом количестве они присутствуют в воздухе и некоторых горных породах, а также в атмосферах некоторых планет-гигантов и планет земной группы. Гелий является вторым (после водорода) по распространённости элементом во Вселенной, однако для Земли он является редким газом, который улетучился в космос во время образования планеты. Почти весь добываемый гелий является радиогенным продуктом происходящего в течение миллиардов лет в недрах Земли альфа-распада урана, тория и их дочерних элементов; лишь малая часть земного гелия сохранилась от эпохи образования Солнечной системы. Аналогично, по большей части радиогенным является и аргон, возникший в результате постепенного радиоактивного распада калия-40.
При нормальных условиях все элементы 18-й группы (кроме, возможно, оганесона) являются одноатомными газами. Их плотность растёт с увеличением номера периода. Плотность гелия при нормальных условиях примерно в 7 раз меньше плотности воздуха, тогда как радон почти в восемь раз тяжелее воздуха.
При нормальном давлении температуры плавления и кипения у любого благородного газа отличаются менее чем на 10 °C; таким образом, они остаются жидкими лишь в малом температурном интервале. Температуры сжижения и кристаллизации растут с ростом номера периода. Гелий под атмосферным давлением вообще не становится твёрдым даже при абсолютном нуле — единственный из всех веществ.
Биологическое действие
Инертные газы не обладают химической токсичностью. Однако атмосфера с увеличенной концентрацией инертных газов и соответствующим снижением концентрации кислорода может оказывать удушающее действие на человека, вплоть до потери сознания и смерти[5][6]. Известны случаи гибели людей при утечках инертных газов.
Ввиду высокой радиоактивности всех изотопов радона он является радиотоксичным. Наличие радона и радиоактивных продуктов его распада во вдыхаемом воздухе вызывает стохастические эффекты хронического облучения, в частности рак.
Инертные газы обладают биологическим действием, которое проявляется в их наркотическом воздействии на организм и по силе этого воздействия располагаются по убыванию в следующем порядке (в сравнении приведены также азот и водород): Xe — Kr — Ar — N2 — h3 — Ne — He. При этом ксенон и криптон проявляют наркотический эффект при нормальном барометрическом давлении, аргон — при давлении свыше 0,2 МПа (2 атм), азот — свыше 0,6 МПа (6 атм), водород — свыше 2,0 МПа (20 атм). Наркотическое действие неона и гелия в опытах не регистрируются, так как под давлением раньше возникают симптомы «нервного синдрома высокого давления» (НСВД)[7].
Применение
Благородные газы в вакуумных стеклянных колбах, через которые пропущен токЛёгкие инертные газы имеют очень низкие точки кипения и плавления, что позволяет их использовать в качестве холодильного агента в криогенной технике. Жидкий гелий, который кипит при 4,2 К (−268,95 °C), используется для получения сверхпроводимости — в частности, для охлаждения сверхпроводящих обмоток электромагнитов, применяемых, например, для магнитно-резонансной томографии и других приложений ядерного магнитного резонанса. Жидкий неон, хотя его температура кипения (–246,03 °C) и не достигает таких низких значений как у жидкого гелия, также находит применение в криогенике, потому что его охлаждающие свойства (удельная теплота испарения) более чем в 40 раз лучше, чем у жидкого гелия, и более чем в три раза лучше, чем у жидкого водорода.
Гелий, благодаря его пониженной растворимости в жидкостях, особенно в липидах, используется вместо азота как компонент дыхательных смесей для дыхания под давлением (например, при подводном плавании). Растворимость газов в крови и биологических тканях растёт под давлением. В случае использования для дыхания обычного воздуха или других азотсодержащих дыхательных смесей это может стать причиной эффекта, известного как азотное отравление.
Благодаря меньшей растворимости в липидах, атомы гелия задерживаются клеточной мембраной, и поэтому гелий используется в дыхательных смесях, таких как тримикс и гелиокс, уменьшая наркотический эффект газов, возникающий на глубине. Кроме того, пониженная растворимость гелия в жидкостях тела позволяет избежать кессонной болезни при быстром всплытии с глубины. Уменьшение остатка растворённого газа в теле означает, что во время всплытия образуется меньшее количество газовых пузырьков; это уменьшает риск газовой эмболии. Другой инертный газ, аргон, рассматривается как лучший выбор для использования в качестве прослойки к сухому костюму[8][неавторитетный источник?] для подводного плавания.
Аргон, наиболее дешёвый среди инертных газов (его содержание в атмосфере составляет около 1 %), широко используется при сварке в защитных газах, резке и других приложениях для изоляции от воздуха металлов, реагирующих при нагреве с кислородом (и азотом), а также для обработки жидкой стали. Аргон также применяется в люминесцентных лампах для предотвращения окисления разогретого вольфрамового электрода. Также, ввиду низкой теплопроводности, аргон (а также криптон) используют для заполнения стеклопакетов.
После крушения дирижабля «Гинденбург» в 1937 году огнеопасный водород был заменен негорючим гелием в качестве заполняющего газа в дирижаблях и воздушных шарах, несмотря на снижение плавучести на 8,6 % по сравнению с водородом. Несмотря на замену, катастрофа оказала непропорционально большое влияние на всю область герметичных летательных аппаратов легче воздуха и подорвала планы по расширению этой области авиации более чем на полвека. Они стали популярнее только в последнее время, с развитием нановолоконных тканей и альтернативной энергетики.
Цвета и спектры благородных газов
См. также
Примечания
Литература
- Беннетт, Питер. The Physiology and Medicine of Diving / Питер Беннетт, Эллиотт. — SPCK Publishing, 1998. — ISBN 0-7020-2410-4.
- Bobrow Test Preparation Services. CliffsAP Chemistry. — CliffsNotes, 2007-12-05. — ISBN 0-470-13500-X.
- Гринвуд, Н.Н. Chemistry of the Elements / Н.Н. Гринвуд, Ёрншо. — 2nd. — Oxford:Butterworth-Heinemann, 1997. — ISBN 0-7506-3365-4.
- Хардинг, Чарли Дж. Elements of the P Block / Чарли Дж. Хардинг, Джейнс. — Royal Society of Chemistry, 2002. — ISBN 0-85404-690-9.
- Холловэй, Джон. Noble-Gas Chemistry. — Лондон : Methuen Publishing, 1968. — ISBN 0-412-21100-9.
- Менделеев, Дмитрий. Основы Химии. — 7-е. — 1902–1903.
- Оджима, Минору. Noble Gas Geochemistry / Минору Оджима, Подосек. — Cambridge University Press, 2002. — ISBN 0-521-80366-7.
- Вайнхольд, Ф. Valency and bonding / Ф. Вайнхольд, Лэндис. — Cambridge University Press, 2005. — ISBN 0-521-83128-8.
- Скерри, Эрик. The Periodic Table, Its Story and Its Significance. — Oxford University Press, 2007. — ISBN 0-19-530573-6.
Ссылки
|
wikiredia.ru
