Nemesgázok

A nemesgázok (más néven inert [2] vagy ritkagázok [3] ) hasonló tulajdonságokkal rendelkező kémiai elemek csoportja : normál körülmények között színtelen, szagtalan és íztelen monoatomos gázok , amelyek kémiai reakcióképessége nagyon alacsony . A nemesgázok közé tartozik a hélium (He), a neon (Ne), az argon (Ar), a kripton (Kr), a xenon (Xe) és a radioaktív radon (Rn).

A kémiai elemek periódusos rendszerének első 6 periódusában az inert gázok az utolsó, 18. csoportba tartoznak . A periódusos rendszer régi európai csoportszámozási rendszere szerint az inert gázok csoportját VIIIA (a VIII. csoport fő alcsoportja vagy hélium alcsoport) jelölik , a régi amerikai rendszer szerint - VIIIB ; emellett egyes forrásokban, különösen a régiekben, a közömbös gázok csoportját 0-val jelölik, jellemző nulla vegyértékük miatt. Ez helyettesítheti az oganessont a periódusos rendszerben [5] . A nemesgázok kémiailag inaktívak, és csak szélsőséges körülmények között vehetnek részt kémiai reakciókban.

A nemesgázok jellemzőit a modern atomszerkezet -elméletek magyarázzák : vegyértékelektronokból álló elektronhéjaik meg vannak töltve, így csak nagyon kis számú kémiai reakció vesz részt: ezeknek az elemeknek mindössze néhány száz kémiai vegyülete ismert .

A neont, az argont, a kriptont és a xenont speciális berendezésekkel választják el a levegőtől , gázcseppfolyósítás és frakcionált kondenzáció módszerével . A radont általában a rádium radioaktív bomlástermékeként nyerik ezen elem vegyületeinek oldataiból.

Kémiai tulajdonságok

A nemesgázok nem támogatják az égést, és normál körülmények között nem gyulladnak meg.

Kapcsolatok

Az inert gázok kémiailag inaktívak (innen a név). A leginkább "inert" neon és hélium: ahhoz, hogy reagáljanak, sok erőfeszítést kell tennie, mesterségesen ionizálva minden atomot. A xenon éppen ellenkezőleg, túl aktív (inert gázokhoz), és még normál körülmények között is reagál , szinte minden lehetséges oxidációs állapotot (+1, +2, +4, +6, +8) mutat. A radon kémiai aktivitása is nagy (a könnyű inert gázokhoz képest), de radioaktív és gyorsan bomlik, ezért kémiai tulajdonságainak részletes vizsgálata a xenontól eltérően bonyolult.

Az Oganesson annak ellenére, hogy a periódusos rendszer 18. csoportjába tartozik, nem biztos, hogy inert gáz, mivel feltételezhető, hogy normál körülmények között az elektronok mozgását befolyásoló relativisztikus hatások miatt a nagy töltésű mag közelében szilárd anyagban lesz. állapot [6] .

Fizikai tulajdonságok

Az inert gázok színtelenek, átlátszóak, szagtalanok és íztelenek. Kis mennyiségben jelen vannak a levegőben és egyes kőzetekben , valamint egyes óriásbolygók és földi bolygók légkörében. A hélium a második (a hidrogén után) legelterjedtebb elem az univerzumban, de a Föld számára ritka gáz, amely a bolygó kialakulása során került az űrbe. Szinte az összes előállított hélium az urán, a tórium és leányelemeik alfa-bomlásának radiogén terméke, amely évmilliárdokon keresztül fordul elő a Föld beleiben ; a Föld héliumának csak egy kis része maradt fenn a naprendszer kialakulásának korszakából.

Normál körülmények között a 18. csoport minden eleme (kivéve esetleg az oganessont) egyatomos gáz. Sűrűségük az időszakok számának növekedésével növekszik. A hélium sűrűsége normál körülmények között körülbelül 7-szer kisebb, mint a levegő sűrűsége, míg a radon csaknem nyolcszor nehezebb a levegőnél.

Normál nyomáson bármely nemesgáz olvadáspontja és forráspontja 10 °C-nál kisebb eltérést mutat; így csak kis hőmérsékleti tartományban maradnak folyékonyak. A cseppfolyósodási és kristályosodási hőmérséklet az időszak számával nő. A légköri nyomáson lévő hélium egyáltalán nem válik szilárdvá, még abszolút nullaponton sem - ez az egyetlen az összes anyag közül.

Biológiai hatás

Az inert gázoknak nincs kémiai toxicitásuk . A megnövekedett inert gázkoncentrációjú és ennek megfelelően az oxigénkoncentráció csökkenésével járó légkör azonban fullasztó hatást gyakorolhat az emberre, akár eszméletvesztésig és halálig is [7] [8] . Ismertek olyan esetek, amikor az inert gázok szivárgása következtében emberek haltak meg.

A radon összes izotópjának magas radioaktivitása miatt radiotoxikus. A radon és radioaktív bomlástermékeinek jelenléte a belélegzett levegőben a krónikus expozíció, különösen a rák sztochasztikus hatásait okozza .

Az inert gázok biológiai hatást fejtenek ki, amely a szervezetre gyakorolt ​​kábító hatásukban nyilvánul meg, és e hatás erőssége szerint csökkenő sorrendbe rendeződnek a következő sorrendben (a nitrogént és a hidrogént is összehasonlítjuk ): Xe - Kr - Ar - N 2  - H 2  - Ne - He . Ugyanakkor a xenon és a kripton kábító hatást fejt ki normál légköri nyomáson, az argon - 0,2 MPa (2 atm ) felett, a nitrogén - 0,6 MPa (6 atm) , a hidrogén - 2,0 MPa (20 atm) felett. . A neon és a hélium narkotikus hatását a kísérletek nem rögzítik, mivel nyomás alatt a „magas nyomású idegszindróma” (HNSVD) tünetei korábban jelentkeznek [9] .

Alkalmazás

A könnyű inert gázok nagyon alacsony forrás- és olvadásponttal rendelkeznek, ami lehetővé teszi, hogy hűtőközegként használják őket a kriogén technikában . A folyékony héliumot , amely 4,2 K (-268,95 °C) hőmérsékleten forr , szupravezetés előállítására használják, különösen az elektromágnesek szupravezető tekercseinek hűtésére, amelyeket például a mágneses rezonancia képalkotásban és a mágneses magrezonancia egyéb alkalmazásaiban használnak . A folyékony neon, bár forráspontja (-246,03 °C) nem ér el olyan alacsony értéket, mint a folyékony héliumé, a kriogenikában is használható, mert hűtési tulajdonságai ( fajlagos párolgási hő ) több mint 40-szer jobbak, mint a folyékony héliumé. folyékony hélium, és több mint háromszor jobb, mint a folyékony hidrogén.

A folyadékokban, különösen a lipidekben való csökkent oldhatósága miatt a héliumot a nitrogén helyett a légzőkeverékek összetevőjeként használják nyomás alatti légzéshez (például búvárkodáshoz ). Ha levegőt vagy más nitrogéntartalmú légzési keveréket használnak a légzéshez, ez nitrogénmérgezésnek nevezett hatást okozhat .

A lipidekben való kisebb oldhatósága miatt a hélium atomokat a sejtmembrán csapdába ejti, ezért a héliumot olyan légző keverékekben használják, mint a trimix és a heliox , csökkentve a mélyben fellépő gázok narkotikus hatását. Ezenkívül a hélium testfolyadékokban való csökkent oldhatósága lehetővé teszi a dekompressziós betegség elkerülését a gyors mélységből való emelkedés során. Az oldott gáz mennyiségének csökkentése a testben azt jelenti, hogy kevesebb gázbuborék képződik az emelkedés során; ez csökkenti a gázembólia kockázatát . Egy másik inert gáz, az argon a legjobb választásnak tekinthető szárazruha közbenső rétegként [10] búvárkodáshoz.

Az argont, a közömbös gázok közül a legolcsóbbat (tartalma a légkörben kb. 1%), széles körben használják védőgázok hegesztésénél, vágásnál és egyéb alkalmazásoknál fémek izolálására a levegőből, amelyek hevítéskor oxigénnel (és nitrogénnel) reagálnak. valamint folyékony acél feldolgozására. Az argont fénycsövekben is használják, hogy megakadályozzák a felmelegített volfrámelektróda oxidációját . Ezenkívül az alacsony hővezető képesség miatt argont (valamint kriptont) használnak a kettős üvegezésű ablakok kitöltésére.

A Hindenburg léghajó 1937-es lezuhanása után a gyúlékony hidrogént nem gyúlékony hélium váltotta fel léghajókban és léggömbökben, annak ellenére, hogy a felhajtóerő 8,6%-kal csökkent a hidrogénhez képest. A csere ellenére a katasztrófa aránytalanul nagy hatást gyakorolt ​​a levegőnél könnyebb, túlnyomásos repülőgépek teljes területére, és több mint fél évszázadra aláásta a repülési terület bővítésére irányuló terveket. Csak a közelmúltban váltak népszerűbbé, a nanoszálas szövetek és az alternatív energia fejlesztésével.

A nemesgázok színei és spektrumai

Lásd még

• heliometria

Jegyzetek

1. ↑ Meija J. , Coplen T. B. , Berglund M., Brand W. A., Bièvre P. D., Gröning M., Holden N. E., Irrgeher J., Loss R. D., Walczyk T. et al. Az elemek atomsúlyai ​​2005 (IUPAC Technical Report)  (angol) // Pure and Applied Chemistry - IUPAC , 2016. - Vol. 88, Iss. 3. - ISSN 0033-4545 ; 1365-3075 ; 0074-3925 - doi:10.1515/PAC-2015-0305
2. ↑ Inert gázok // Kazahsztán. Nemzeti Enciklopédia . - Almati: Kazah enciklopédiák , 2005. - T. II. — ISBN 9965-9746-3-2 .  (Orosz) (CC BY SA 3.0)
3. ↑ [www.xumuk.ru/encyklopedia/588.html Nemesgázok] - cikk a Chemical Encyclopedia -ból
4. ↑ Flerov nukleáris reakciók laboratóriuma . JINR. Letöltve: 2009. augusztus 8. Az eredetiből archiválva : 2011. október 6.. (határozatlan)
5. ↑ Nash, Clinton S. A 112., 114. és 118. elemek atomi és molekuláris tulajdonságai  // J. Phys  . Chem. A : folyóirat. - 2005. - 20. évf. 109 , sz. 15 . - P. 3493-3500 . - doi : 10.1021/jp050736o . — PMID 16833687 .
6. ↑ Wieser ME Az elemek atomi tömegei 2005 (IUPAC Technical Report  )  // Pure Appl. Chem.  : folyóirat. - 2006. - Vol. 78 , sz. 11 . - P. 2051-2066 .
7. ↑ Veszélyek nitrogénnel és argonnal végzett munka során . Letöltve: 2011. március 31. Az eredetiből archiválva : 2014. október 16.. (határozatlan)
8. Hozzáférés dátuma: 2011. március 31. Az eredetiből archiválva : 2010. július 25. (határozatlan) 
9. ↑ Pavlov B. N. Az embervédelem problémája egy hiperbár élőhely szélsőséges körülményei között . www.argonavt.com (2007. május 15.). Hozzáférés dátuma: 2010. május 22. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 22. (Orosz)
10. ↑ hu : Szárazruha 

Irodalom

• Bennett, Péter; Elliott, David. A  búvárkodás élettana és medicina . - SPCK Kiadó, 1998. - ISBN 0-7020-2410-4 .
• Bobrow teszt előkészítési szolgáltatások. CliffsAP  Chemistry . — Cliffs Notes, 2007. - ISBN 0-470-13500-X .
• Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. Chemistry of the Elements  (angol) . — 2.
• Harding, Charlie J.; Janes, Rob. A P blokk  elemei . - Royal Society of Chemistry , 2002. - ISBN 0-85404-690-9 .
• Holloway, John. Nemesgáz kémia  . — London : Methuen Publishing, 1968. - ISBN 0-412-21100-9 .
• Mengyelejev, Dmitrij A kémia alapjai . - 7. (Orosz)
• Ojima, Minoru; Podosek, Frank. Nemesgáz  geokémia . - Cambridge University Press , 2002. - ISBN 0-521-80366-7 .
• Weinhold, F.; Landis, C. Valency and bonding  (angol) . - Cambridge University Press , 2005. - ISBN 0-521-83128-8 .
• Skerry, Eric. A periódusos rendszer, története és jelentősége  . - Oxford University Press , 2007. - ISBN 0-19-530573-6 .

Linkek

• Inert gázok kémiája .

Szótárak és enciklopédiák	Nagy katalán Nagy norvég Nagy orosz Nagy orosz Britannica (online) Universalis
Bibliográfiai katalógusokban BNF : 11982013b GND : 4151020-3 J9U : 987007560587305171 LCCN : sh85053403 NDL : 01030643 NKC : ph503004