Γιατί και ποια αέρια ονομάζονται «ευγενή»; Τι είναι το αδρανές αέριο Χημικές ιδιότητες των ευγενών αερίων

Ακόμα κι αν δεν είστε χημικός ή άτομο κοντά στη χημεία, πιθανότατα έχετε ακούσει για ένα τέτοιο όνομα ως αδρανή αέρια. Έχετε επίσης ακούσει πιθανώς για την ύπαρξη ενός τέτοιου ορισμού ως ευγενών αερίων.

Είναι ενδιαφέρον ότι αυτό το όνομα αποδίδεται στην ίδια ομάδα αερίων και σήμερα θα καταλάβουμε γιατί τα ευγενή αέρια ονομάζονται ευγενή αέρια και επίσης θα εξετάσουμε εν συντομία πληροφορίες σχετικά με αυτά.

Τι είναι τα αδρανή αέρια

Μια ολόκληρη ομάδα ουσιών, ή μάλλον χημικά στοιχεία, ταιριάζει αμέσως στα χαρακτηριστικά των αδρανών αερίων. Όλα έχουν παρόμοιες ιδιότητες. Τα αδρανή αέρια χαρακτηρίζονται από το ότι είναι άοσμα και άοσμα υπό κανονικές συνθήκες. Επιπλέον, διακρίνονται επίσης από πολύ χαμηλά επίπεδα χημικής αντιδραστικότητας.

Η ομάδα των αδρανών αερίων περιλαμβάνει το ραδόνιο, το ήλιο, το ξένο, το αργό, το κρυπτόν και το νέον.

Γιατί τα αδρανή αέρια ονομάστηκαν ευγενή αέρια;

Σήμερα στη χημεία, τα αδρανή αέρια ονομάζονται όλο και περισσότερο ευγενή αέρια, αλλά νωρίτερα αυτό το όνομα δεν ήταν λιγότερο κοινό από το επίσημο ("Αδρανή"). Και η ιστορία της προέλευσης αυτού του ονόματος είναι αρκετά ενδιαφέρουσα.

Η ονομασία προέρχεται κατευθείαν από τις ιδιότητες των αερίων, γιατί πρακτικά δεν εισέρχονται σε καμία αντίδραση με κανένα άλλο στοιχείο του περιοδικού πίνακα, ακόμα κι αν μιλάμε για αέρια. Με τη σειρά τους, τα υπόλοιπα στοιχεία κάνουν πολύ πρόθυμα μια τέτοια «σύνδεση», μπαίνοντας σε αντιδράσεις μεταξύ τους. Με βάση αυτό, τα αδρανή αέρια άρχισαν να ονομάζονται με το πολύ κοινό όνομα "Noble", το οποίο με την πάροδο του χρόνου απέκτησε σχεδόν επίσημη ιδιότητα, που χρησιμοποιείται σήμερα από τους επιστήμονες.

Είναι επίσης ενδιαφέρον να γνωρίζουμε ότι εκτός από τα «ευγενή» αέρια, τα αδρανή αέρια ονομάζονται επίσης συχνά «σπάνια». Και αυτό το όνομα εξηγείται επίσης εύκολα - εξάλλου, μεταξύ όλων των στοιχείων του περιοδικού πίνακα, μπορούν να σημειωθούν μόνο 6 τέτοια αέρια.

Χρήση αδρανών αερίων

Λόγω των δικών τους χαρακτηριστικών, τα σπάνια αέρια είναι αρκετά ικανά να χρησιμοποιηθούν με τη μορφή μοναδικών ψυκτικών στην κρυογονική τεχνολογία. Αυτό κατέστη δυνατό επειδή τα σημεία βρασμού και τήξης των στοιχείων είναι πολύ χαμηλά.

Επιπλέον, αν μιλάμε απευθείας για ήλιο, χρησιμοποιείται ως ένα από τα συστατικά για την παραγωγή αναπνευστικών μειγμάτων που χρησιμοποιούνται ενεργά κατά τη διάρκεια της αυτόνομης κατάδυσης.

Το αργό χρησιμοποιείται επίσης ευρέως, το οποίο χρησιμοποιείται στη συγκόλληση και την κοπή. Και οι ιδιότητες της χαμηλής θερμικής αγωγιμότητας καθιστούν το αργό επίσης ιδανικό υλικό για την πλήρωση παραθύρων με διπλά τζάμια.

Η κύρια υποομάδα της όγδοης ομάδας του περιοδικού πίνακα αποτελείται από ευγενή αέρια - ήλιο, νέο, αργό, κρυπτό, ξένο και ραδόνιο. Αυτά τα στοιχεία χαρακτηρίζονται από πολύ χαμηλή χημική δραστηριότητα, η οποία οδηγεί στο να αποκαλούνται ευγενή ή αδρανή αέρια. Σχηματίζουν μόνο ενώσεις με άλλα στοιχεία ή ουσίες με δυσκολία. χημικές ενώσεις ηλίου, νέον και αργού δεν έχουν ληφθεί. Τα άτομα των ευγενών αερίων δεν συνδυάζονται σε μόρια, με άλλα λόγια, τα μόριά τους είναι μονατομικά.

Τα ευγενή αέρια τελειώνουν κάθε περίοδο του συστήματος των στοιχείων. Εκτός από το ήλιο, όλα έχουν οκτώ ηλεκτρόνια στο εξωτερικό στρώμα ηλεκτρονίων του ατόμου, σχηματίζοντας ένα πολύ σταθερό σύστημα. Το ηλεκτρονικό κέλυφος του ηλίου, που αποτελείται από δύο ηλεκτρόνια, είναι επίσης σταθερό. Επομένως, τα άτομα ευγενών αερίων χαρακτηρίζονται από ενέργειες υψηλού ιονισμού και, κατά κανόνα, ενέργειες αρνητικής συγγένειας ηλεκτρονίων.

Στον πίνακα Το 38 δείχνει ορισμένες ιδιότητες των ευγενών αερίων, καθώς και την περιεκτικότητά τους στον αέρα. Μπορεί να φανεί ότι οι θερμοκρασίες υγροποίησης και στερεοποίησης των ευγενών αερίων είναι χαμηλότερες, όσο χαμηλότερες είναι οι ατομικές τους μάζες ή ο σειριακός αριθμός: η χαμηλότερη θερμοκρασία υγροποίησης είναι για το ήλιο, η υψηλότερη για το ραδόνιο.

Πίνακας 38. Μερικές ιδιότητες των ευγενών αερίων και η περιεκτικότητά τους στον αέρα

Μέχρι τα τέλη του 19ου αιώνα, πίστευαν ότι ο αέρας αποτελείται μόνο από οξυγόνο και άζωτο. Αλλά το 1894, ο Άγγλος φυσικός J. Rayleigh διαπίστωσε ότι η πυκνότητα του αζώτου που λαμβάνεται από τον αέρα (1,2572) είναι ελαφρώς μεγαλύτερη από την πυκνότητα του αζώτου που λαμβάνεται από τις ενώσεις του (1,2505). Ο καθηγητής Χημείας W. Ramsay πρότεινε ότι η διαφορά στην πυκνότητα προκαλείται από την παρουσία κάποιου βαρύτερου αερίου στο ατμοσφαιρικό άζωτο. Συνδυάζοντας το άζωτο με ζεστό μαγνήσιο (Ramsay) ή προκαλώντας το συνδυασμό του με οξυγόνο με τη δράση ηλεκτρικής εκκένωσης (Rayleigh), και οι δύο επιστήμονες απομόνωσαν μικρές ποσότητες ενός χημικά αδρανούς αερίου από το ατμοσφαιρικό άζωτο. Έτσι, ανακαλύφθηκε ένα άγνωστο μέχρι τώρα στοιχείο που ονομάζεται αργό. Μετά το αργό, απομονώθηκαν ήλιο, νέο, κρυπτό και ξένο, που περιέχονταν στον αέρα σε αμελητέες ποσότητες. Το τελευταίο στοιχείο της υποομάδας - το ραδόνιο - ανακαλύφθηκε κατά τη μελέτη των ραδιενεργών μετασχηματισμών.

Ας σημειωθεί ότι η ύπαρξη ευγενών αερίων είχε προβλεφθεί το 1883, δηλαδή 11 χρόνια πριν την ανακάλυψη του αργού, από τον Ρώσο επιστήμονα II A. Morozov (1854-1946), ο οποίος φυλακίστηκε το 1882 για συμμετοχή στο επαναστατικό κίνημα. από την τσαρική κυβέρνηση στο φρούριο Shlisselburg. Ο N.A. Morozov προσδιόρισε σωστά τη θέση των ευγενών αερίων στον περιοδικό πίνακα, πρότεινε ιδέες για τη σύνθετη δομή του ατόμου, τη δυνατότητα σύνθεσης στοιχείων και χρήσης ενδοατομικής ενέργειας. Ο N.A. Morozov απελευθερώθηκε από τη φυλακή το 1905 και οι αξιοσημείωτες προοπτικές του έγιναν γνωστές μόνο το 1907 μετά τη δημοσίευση του βιβλίου του «Περιοδικά Συστήματα της Δομής της Ύλης», που γράφτηκε στην απομόνωση.

Το 1926, ο N. A. Morozov εξελέγη επίτιμο μέλος της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ.

Για πολύ καιρό πίστευαν ότι τα άτομα ευγενών αερίων είναι γενικά ανίκανα να σχηματίσουν χημικούς δεσμούς με άτομα άλλων στοιχείων. Μόνο σχετικά ασταθείς μοριακές ενώσεις ευγενών αερίων ήταν γνωστές - για παράδειγμα, υδρίτες που σχηματίστηκαν από τη δράση συμπιεσμένων ευγενών αερίων στο κρυσταλλοποιούμενο υπερψυγμένο νερό. Αυτές οι ένυδρες ενώσεις ανήκουν στον τύπο clathrate (βλ. § 72). δεσμοί σθένους δεν προκύπτουν κατά το σχηματισμό τέτοιων ενώσεων.

Ο σχηματισμός clathrates με νερό ευνοείται από την παρουσία πολυάριθμων κοιλοτήτων στην κρυσταλλική δομή του πάγου (βλ. § 70).

Ωστόσο, τις τελευταίες δεκαετίες έχει διαπιστωθεί ότι το κρυπτό, το ξένο και το ραδόνιο είναι ικανά να συνδυαστούν με άλλα στοιχεία και, κυρίως, με το φθόριο. Έτσι, με άμεση αλληλεπίδραση ευγενών αερίων με φθόριο (με θέρμανση ή σε ηλεκτρική εκκένωση), ελήφθησαν φθόριο και. Όλοι τους είναι κρύσταλλοι που είναι σταθεροί υπό κανονικές συνθήκες. Παράγωγα ξένου έχουν ληφθεί επίσης σε κατάσταση οξείδωσης - εξαφθορίδιο, τριοξείδιο, υδροξείδιο. Οι δύο τελευταίες ενώσεις παρουσιάζουν όξινες ιδιότητες. έτσι, αντιδρώντας με αλκάλια, σχηματίζουν άλατα ξενονικού οξέος, για παράδειγμα: .

- (αδρανές αέριο), μια ομάδα άχρωμων και άοσμων αερίων που αποτελούν την ομάδα 0 του περιοδικού πίνακα. Αυτά περιλαμβάνουν (με αύξουσα σειρά ατομικού αριθμού) ΗΛΙΟ, ΝΕΟΝ, ΑΡΓΟΝ, ΚΡΥΠΤΟΝ, ΞΕΝΟΝ και ΡΑΔΟΝΙΟ. Χαμηλή χημική δραστηριότητα... ... Επιστημονικό και τεχνικό εγκυκλοπαιδικό λεξικό

ΕΥΓΕΝΗ ΑΕΡΙΑ- ΕΥΓΕΝΗ ΑΕΡΙΑ, χημ. στοιχεία: ήλιο, νέο, αργό, κρυπτόν, ξένον και εκπομπές. Πήραν το όνομά τους από την αδυναμία τους να αντιδράσουν με άλλα στοιχεία. Το 1894 αγγλικά. Οι επιστήμονες Rayleigh και Ramsay διαπίστωσαν ότι το N λαμβάνεται από τον αέρα... ... Μεγάλη Ιατρική Εγκυκλοπαίδεια

- (αδρανή αέρια), χημικά στοιχεία της ομάδας VIII του περιοδικού συστήματος: ήλιο He, νέο Ne, αργό Ar, κρυπτό Kr, ξένο Xe, ραδόνιο Rn. Χημικά αδρανής; όλα τα στοιχεία εκτός από τον He σχηματίζουν ενώσεις εγκλεισμού, για παράδειγμα Ar?5.75H2O, Xe οξείδια,... ... Σύγχρονη εγκυκλοπαίδεια

ευγενή αέρια- (αδρανή αέρια), χημικά στοιχεία της ομάδας VIII του περιοδικού συστήματος: ήλιο He, νέο Ne, αργό Ar, κρυπτό Kr, ξένο Xe, ραδόνιο Rn. Χημικά αδρανής; όλα τα στοιχεία εκτός από τον He σχηματίζουν ενώσεις εγκλεισμού, για παράδειγμα Ar´5.75H2O, οξείδια Xe,... ... Εικονογραφημένο Εγκυκλοπαιδικό Λεξικό

- (αδρανή αέρια) χημικά στοιχεία: ήλιο He, νέο Ne, αργό Ar, κρυπτόν Kr, ξένο Xe, ραδόνιο Rn; ανήκουν στην ομάδα VIII του περιοδικού πίνακα. Τα μονοατομικά αέρια είναι άχρωμα και άοσμα. Παρουσιάζεται σε μικρές ποσότητες στον αέρα, βρίσκεται σε... ... Μεγάλο Εγκυκλοπαιδικό Λεξικό

ευγενή αέρια- (αδρανή αέρια) στοιχεία της ομάδας VIII του περιοδικού πίνακα του D.I. Mendeleev: ήλιο He, νέο Ne, αργό Ar, κρυπτό Kr, ξένο Xe, ραδόνιο Rn. Υπάρχει σε μικρές ποσότητες στην ατμόσφαιρα, βρίσκεται σε ορισμένα ορυκτά, φυσικά αέρια,... ... Ρωσική εγκυκλοπαίδεια για την προστασία της εργασίας

ΕΥΓΕΝΗ ΑΕΡΙΑ- (βλ.) απλές ουσίες που σχηματίζονται από άτομα στοιχείων της κύριας υποομάδας της ομάδας VIII (βλ.): ήλιο, νέο, αργό, κρυπτό, ξένο και ραδόνιο. Στη φύση, σχηματίζονται κατά τη διάρκεια διαφόρων πυρηνικών διεργασιών. Στις περισσότερες περιπτώσεις, λαμβάνονται κλασματικά... ... Μεγάλη Πολυτεχνική Εγκυκλοπαίδεια

- (αδρανή αέρια), χημικά στοιχεία: ήλιο He, νέο Ne, αργό Ar, κρυπτό Kr, ξένο Xe, ραδόνιο Rn; ανήκουν στην ομάδα VIII του περιοδικού πίνακα. Τα μονοατομικά αέρια είναι άχρωμα και άοσμα. Παρουσιάζεται σε μικρές ποσότητες στον αέρα, βρίσκεται σε... ... εγκυκλοπαιδικό λεξικό

- (αδρανή αέρια, σπάνια αέρια), χημικά. στοιχεία VIII γρ. περιοδικός συστήματα: ήλιο (He), νέο (Ne), αργό (Ar), κρυπτό (Kr), ξένο (Xe), ραδόνιο (Rn). Στη φύση σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της αποσύνθεσης. πυρηνικές διεργασίες. Ο αέρας περιέχει 5,24 * 10 4% κατ' όγκο He, ... ... Χημική εγκυκλοπαίδεια

- (αδρανή αέρια), χημικό στοιχεία: ήλιο He, νέο Ne, αργό Ar, κρυπτό Kr, ξένο Xe, ραδόνιο Rn; ανήκουν στην VIII περιοδική ομάδα. συστήματα. Τα μονοατομικά αέρια είναι άχρωμα και άοσμα. Υπάρχουν σε μικρές ποσότητες στον αέρα, περιέχονται σε ορισμένα... ... Φυσικές Επιστήμες. εγκυκλοπαιδικό λεξικό

Βιβλία

• , D. N. Putintsev, N. M. Putintsev. Το βιβλίο εξετάζει τις δομικές, θερμοδυναμικές και διηλεκτρικές ιδιότητες των ευγενών αερίων, τη σχέση τους μεταξύ τους και με τη διαμοριακή αλληλεπίδραση. Μέρος του κειμένου του εγχειριδίου εξυπηρετεί...
• Δομή και ιδιότητες απλών ουσιών. Ευγενή αέρια. Φροντιστήριο. Grif MO RF, Putintsev D.N. Το βιβλίο εξετάζει τις δομικές, θερμοδυναμικές και διηλεκτρικές ιδιότητες των ευγενών αερίων, τη σχέση τους μεταξύ τους και με τη διαμοριακή αλληλεπίδραση. Μέρος του κειμένου του εγχειριδίου εξυπηρετεί...

Βρετανικό Διεθνές Σχολείο

Περίληψη για τη χημεία

«Αδρανή αέρια και οι ιδιότητές τους»

Μαθητής της 9ης τάξης

Sokolenko Alexey

Επόπτης:

Chernysheva I.V.

II εισαγωγή ………………………………………………………………………………………………………

1.1 Αδρανή αέρια – στοιχεία της ομάδας VIIIА……………………………………………………………

1.2 Το αργό στη γη και στο σύμπαν…………………………………………………………….5

II Ιστορία της ανακάλυψης αερίων……………………………………………………………………………………

2.1 Αργό…………………………………………………………………………………………………

2.2 Ήλιο………………………………………………………………………………..8

2.3 Κρύπτον……………………………………………………………………………..9

2.4 Νέον……………………………………………………………………………… 9

2.5 Ξένο…………………………………………………………………………………………….9

2.6 Ραδόνιο…………………………………………………………..……………….10

IIIΙδιότητες των αδρανών αερίων και των ενώσεων τους………………………………………………………………………………………………………

3.1 Φυσικές ιδιότητες αδρανών αερίων………………………………………….10

3.2 Χημικές ιδιότητες αδρανών αερίων………………………………………………………………………………………………………

3.3 Λήψη αργού…………………………………………………………………..14

3.4 Φυσιολογικές ιδιότητες αδρανών αερίων……………………………………15

IVΧρήση αδρανών αερίων………………………………………………………..…..16

Κατάλογος αναφορών………………………………………………………………………………………………………………………………

Εισαγωγή.

Παντού και παντού είμαστε περιτριγυρισμένοι από ατμοσφαιρικό αέρα. Από τι αποτελείται; Η απάντηση δεν είναι δύσκολη: από 78,08 τοις εκατό άζωτο, 20,9 τοις εκατό οξυγόνο, 0,03 τοις εκατό διοξείδιο του άνθρακα, 0,00005 τοις εκατό υδρογόνο, περίπου το 0,94 τοις εκατό είναι τα λεγόμενα αδρανή αέρια. Τα τελευταία ανακαλύφθηκαν μόλις στα τέλη του περασμένου αιώνα.

Το ραδόνιο σχηματίζεται κατά τη ραδιενεργή διάσπαση του ραδίου και βρίσκεται σε αμελητέες ποσότητες σε υλικά που περιέχουν ουράνιο, καθώς και σε ορισμένα φυσικά νερά. Το ήλιο, ένα προϊόν της ραδιενεργού α-διάσπασης των στοιχείων, βρίσκεται μερικές φορές σε αξιόλογες ποσότητες στο φυσικό αέριο και το αέριο που απελευθερώνεται από τις πετρελαιοπηγές. Αυτό το στοιχείο βρίσκεται σε τεράστιες ποσότητες στον Ήλιο και σε άλλα αστέρια. Είναι το δεύτερο πιο άφθονο στοιχείο στο σύμπαν (μετά το υδρογόνο).

1.1 Αδρανή αέρια - στοιχεία της ομάδας 8Α.

Διαμόρφωση του εξωτερικού στρώματος ηλεκτρονίων των ατόμων ηλίου 1 μικρό 2, τα υπόλοιπα στοιχεία της υποομάδας VIII - ns 2 n.p. 6 .

1.2 Το αργό στη γη και στο σύμπαν.

Υπάρχει πολύ περισσότερο αργό στη Γη από όλα τα άλλα στοιχεία της ομάδας του μαζί. Η μέση περιεκτικότητά του στον φλοιό της γης (Clarke) είναι 14 φορές υψηλότερη από το ήλιο και 57 φορές υψηλότερη από το νέον. Υπάρχει αργό στο νερό, έως 0,3 cm 3 ανά λίτρο θαλασσινού νερού και έως 0,55 cm 3 ανά λίτρο γλυκού νερού. Είναι περίεργο ότι περισσότερο αργό βρίσκεται στον αέρα της κολυμβητικής κύστης των ψαριών παρά στον ατμοσφαιρικό αέρα. Αυτό συμβαίνει γιατί το αργό είναι πιο διαλυτό στο νερό από το άζωτο... Η κύρια «αποθήκη» του επίγειου αργού είναι η ατμόσφαιρα. Περιέχει (κατά βάρος) 1,286%, και το 99,6% του ατμοσφαιρικού αργού είναι το βαρύτερο ισότοπο - αργό-40. Η αναλογία αυτού του ισοτόπου στο αργό του φλοιού της γης είναι ακόμη μεγαλύτερη. Εν τω μεταξύ, για τη συντριπτική πλειοψηφία των φωτεινών στοιχείων η εικόνα είναι αντίθετη - κυριαρχούν τα ισότοπα φωτός. Ο λόγος για αυτήν την ανωμαλία ανακαλύφθηκε το 1943. Στον φλοιό της γης υπάρχει μια ισχυρή πηγή αργού-40 - ένα ραδιενεργό ισότοπο καλίου 40 Κ. Με την πρώτη ματιά, δεν υπάρχει πολύ από αυτό το ισότοπο στα βάθη - μόνο 0,0119% της συνολικής περιεκτικότητας σε κάλιο. Ωστόσο, η απόλυτη ποσότητα καλίου-40 είναι μεγάλη, αφού το κάλιο είναι ένα από τα πιο άφθονα στοιχεία στον πλανήτη μας. Κάθε τόνος πυριγενούς πετρώματος περιέχει 3,1 g κάλιο-40. Η ραδιενεργή διάσπαση των ατομικών πυρήνων του καλίου-40 συμβαίνει ταυτόχρονα με δύο τρόπους. Περίπου το 88% του καλίου-40 υφίσταται βήτα διάσπαση και μετατρέπεται σε ασβέστιο-40. Αλλά σε 12 περιπτώσεις από τις 100 (κατά μέσο όρο), οι πυρήνες καλίου-40 δεν εκπέμπουν, αλλά, αντίθετα, συλλαμβάνουν ένα ηλεκτρόνιο από την τροχιά Κ που βρίσκεται πιο κοντά στον πυρήνα ("Κ-σύλληψη"). Το δεσμευμένο ηλεκτρόνιο συνδυάζεται με ένα πρωτόνιο - ένα νέο νετρόνιο σχηματίζεται στον πυρήνα και ένα νετρίνο εκπέμπεται. Ο ατομικός αριθμός του στοιχείου μειώνεται κατά ένα, αλλά η μάζα του πυρήνα παραμένει ουσιαστικά αμετάβλητη. Έτσι το κάλιο μετατρέπεται σε αργό. Ο χρόνος ημιζωής των 40 K είναι αρκετά μεγάλος - 1,3 δισεκατομμύρια χρόνια. Επομένως, η διαδικασία σχηματισμού 40 Ar στα έγκατα της Γης θα συνεχιστεί για πολύ, πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα. Επομένως, αν και εξαιρετικά αργά, η περιεκτικότητα σε αργό στον φλοιό και την ατμόσφαιρα της γης θα αυξάνεται σταθερά, όπου το αργό «εκπνέεται» από τη λιθόσφαιρα ως αποτέλεσμα ηφαιστειακών διεργασιών, καιρικών συνθηκών και ανακρυστάλλωσης των πετρωμάτων, καθώς και από πηγές νερού. Είναι αλήθεια ότι κατά τη διάρκεια της ύπαρξης της Γης, η παροχή ραδιενεργού καλίου εξαντλήθηκε πλήρως - έγινε 10 φορές λιγότερο (αν η ηλικία της Γης θεωρείται ίση με 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια). Η αναλογία των ισοτόπων 40 Ar: 40 K και 40 Ar: 36 Ar στα πετρώματα αποτέλεσε τη βάση της μεθόδου αργού για τον προσδιορισμό της απόλυτης ηλικίας των ορυκτών. Προφανώς, όσο μεγαλύτερη είναι η σχέση, τόσο μεγαλύτερη είναι η φυλή. Η μέθοδος αργού θεωρείται η πιο αξιόπιστη για τον προσδιορισμό της ηλικίας των πυριγενών πετρωμάτων και των περισσότερων ορυκτών ποτάσας. Για την ανάπτυξη αυτής της μεθόδου, ο καθηγητής Ε.Κ. Ο Γκέρλινγκ τιμήθηκε με το Βραβείο Λένιν το 1963. Έτσι, όλο ή σχεδόν όλο το αργό-40 στη Γη προήλθε από κάλιο-40. Επομένως, το βαρύ ισότοπο κυριαρχεί στο επίγειο αργό. Αυτός ο παράγοντας εξηγεί, παρεμπιπτόντως, μια από τις ανωμαλίες του περιοδικού πίνακα. Σε αντίθεση με την αρχική αρχή της κατασκευής του - την αρχή των ατομικών βαρών - το αργό τοποθετείται στον πίνακα μπροστά από το κάλιο. Αν τα ελαφρά ισότοπα κυριαρχούσαν στο αργό, όπως στα γειτονικά στοιχεία (όπως φαίνεται προφανώς στο διάστημα), τότε το ατομικό βάρος του αργού θα ήταν δύο με τρεις μονάδες λιγότερο... Τώρα για τα ελαφρά ισότοπα. Από πού προέρχονται τα 36 Ar και 38 Ar; Είναι πιθανό κάποιο μέρος αυτών των ατόμων να είναι υπολειμματικής προέλευσης, δηλ. Μέρος του ελαφρού αργού ήρθε στην ατμόσφαιρα της γης από το διάστημα κατά τη διάρκεια του σχηματισμού του πλανήτη μας και της ατμόσφαιράς του. Αλλά τα περισσότερα από τα ελαφρά ισότοπα αργού γεννήθηκαν στη Γη ως αποτέλεσμα πυρηνικών διεργασιών. Είναι πιθανό ότι δεν έχουν ανακαλυφθεί ακόμη όλες αυτές οι διαδικασίες. Πιθανότατα, μερικά από αυτά σταμάτησαν εδώ και πολύ καιρό, καθώς τα βραχύβια "γονικά" άτομα είχαν εξαντληθεί, αλλά εξακολουθούν να υπάρχουν συνεχείς πυρηνικές διεργασίες στις οποίες γεννιούνται το αργό-36 και το αργό-38. Αυτή είναι η βήτα διάσπαση του χλωρίου-36, ο βομβαρδισμός των σωματιδίων άλφα (σε ορυκτά ουρανίου) του θείου-33 και του χλωρίου-35:

36 17 Cl β – → 36 18 Ar + 0 –1 e + ν.

33 16 S + 4 2 He → 36 18 Ar + 1 0 n .

35 17 Cl + 4 2 He → 38 18 Ar + 1 0 n + 0 +1 μι .

Το αργό είναι παρόν στο θέμα του Σύμπαντος ακόμη πιο άφθονα από ό,τι στον πλανήτη μας. Είναι ιδιαίτερα άφθονο στην ύλη των καυτών αστέρων και των πλανητικών νεφελωμάτων. Υπολογίζεται ότι υπάρχει περισσότερο αργό στο διάστημα από το χλώριο, ο φώσφορος, το ασβέστιο και το κάλιο - στοιχεία που είναι πολύ κοινά στη Γη. Τα ισότοπα 36 Ar και 38 Ar κυριαρχούν στο κοσμικό αργό· υπάρχει πολύ λίγο αργό-40 στο Σύμπαν. Αυτό υποδεικνύεται από φασματική ανάλυση μάζας αργού από μετεωρίτες. Οι υπολογισμοί της επικράτησης του καλίου μας πείθουν για το ίδιο. Αποδεικνύεται ότι στο διάστημα υπάρχει περίπου 50 χιλιάδες φορές λιγότερο κάλιο από το αργό, ενώ στη Γη η αναλογία τους είναι σαφώς υπέρ του καλίου - 660: 1. Και αφού υπάρχει λίγο κάλιο, τότε από πού προέρχεται το αργό-40;!

IIΙστορία της ανακάλυψης αδρανών αερίων.

Μέχρι το τέλος του 18ου αιώνα, πολλά από τα γνωστά αέρια είχαν ανακαλυφθεί. Αυτά περιελάμβαναν: οξυγόνο - ένα αέριο που υποστηρίζει την καύση. διοξείδιο του άνθρακα - θα μπορούσε εύκολα να ανιχνευθεί από μια πολύ αξιοσημείωτη ιδιότητα: θόλωνε το ασβεστόνερο. και, τέλος, άζωτο, το οποίο δεν υποστηρίζει την καύση και δεν έχει καμία επίδραση στο ασβεστόνερο. Αυτή ήταν η σύνθεση της ατμόσφαιρας στα μυαλά των χημικών εκείνης της εποχής, και κανείς εκτός από τον διάσημο Άγγλο επιστήμονα Λόρδο Κάβεντις δεν αμφισβήτησε.

Και είχε λόγους να αμφιβάλλει.

Το 1785 έκανε ένα μάλλον απλό πείραμα. Πρώτα απ 'όλα, αφαίρεσε το διοξείδιο του άνθρακα από τον αέρα. Ενέργησε στο υπόλοιπο μείγμα αζώτου και οξυγόνου με έναν ηλεκτρικό σπινθήρα. Το άζωτο, αντιδρώντας με το οξυγόνο, παρήγαγε βίαιους ατμούς οξειδίων του αζώτου, οι οποίοι, διαλύοντας στο νερό, μετατράπηκαν σε νιτρικό οξύ. Αυτή η επέμβαση επαναλήφθηκε πολλές φορές.

Ωστόσο, λίγο λιγότερο από το ένα εκατοστό του όγκου του αέρα που ελήφθη για το πείραμα παρέμεινε αμετάβλητο. Δυστυχώς, αυτό το επεισόδιο ξεχάστηκε για πολλά χρόνια.

Το 1785, ο Άγγλος χημικός και φυσικός G. Cavendish ανακάλυψε κάποιο νέο αέριο στον αέρα, ασυνήθιστα χημικά σταθερό. Αυτό το αέριο αντιπροσώπευε περίπου το εκατόν εικοστό του όγκου του αέρα. Όμως ο Κάβεντις δεν μπόρεσε να βρει τι είδους αέριο επρόκειτο. Αυτό το πείραμα θυμήθηκε 107 χρόνια αργότερα, όταν ο John William Strutt (Λόρδος Rayleigh) συνάντησε την ίδια ακαθαρσία, σημειώνοντας ότι το άζωτο στον αέρα ήταν βαρύτερο από το άζωτο που απομονώθηκε από τις ενώσεις. Αφού δεν βρήκε μια αξιόπιστη εξήγηση για την ανωμαλία, ο Rayleigh, μέσω του περιοδικού Nature, στράφηκε στους συναδέλφους του φυσικούς επιστήμονες με μια πρόταση να σκεφτούν μαζί και να εργαστούν για να ξεδιαλύνουν τα αίτια της... Δύο χρόνια αργότερα, οι Rayleigh και W. Ramsay διαπίστωσαν ότι εκεί είναι πράγματι ένα μείγμα άγνωστου αερίου στο άζωτο του αέρα, βαρύτερο από το άζωτο και εξαιρετικά αδρανές χημικά. Όταν δημοσιοποίησαν την ανακάλυψή τους, ήταν εκπληκτική. Σε πολλούς φαινόταν απίστευτο ότι αρκετές γενιές επιστημόνων, που πραγματοποίησαν χιλιάδες δοκιμές αέρα, παρέβλεψαν το συστατικό του, και μάλιστα ένα τόσο αξιοσημείωτο - σχεδόν ένα ποσοστό! Παρεμπιπτόντως, αυτή την ημέρα και ώρα, στις 13 Αυγούστου 1894, το αργό έλαβε το όνομά του, το οποίο μεταφράζεται από τα ελληνικά σημαίνει «ανενεργό». Προτάθηκε από τον Δρ. Medan, ο οποίος προήδρευσε της συνεδρίασης. Εν τω μεταξύ, δεν προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι το αργό διέφευγε τους επιστήμονες για τόσο καιρό. Άλλωστε στη φύση δεν έδειξε απολύτως τίποτα από τον εαυτό του! Ένας παραλληλισμός με την πυρηνική ενέργεια υποδηλώνει τον εαυτό του: μιλώντας για τις δυσκολίες ανίχνευσής της, ο Α. Αϊνστάιν σημείωσε ότι δεν είναι εύκολο να αναγνωρίσεις έναν πλούσιο άνθρωπο αν δεν ξοδέψει τα χρήματά του... Ο σκεπτικισμός των επιστημόνων διαλύθηκε γρήγορα με πειραματικές δοκιμές και τον καθορισμό φυσικών σταθερών αργού. Αλλά δεν ήταν χωρίς ηθικό κόστος: αναστατωμένος από τις επιθέσεις των συναδέλφων του (κυρίως χημικών), ο Rayleigh εγκατέλειψε τη μελέτη του αργού και της χημείας γενικά και επικέντρωσε τα ενδιαφέροντά του στα φυσικά προβλήματα. Σπουδαίος επιστήμονας, πέτυχε εξαιρετικά αποτελέσματα στη φυσική, για τα οποία τιμήθηκε με το βραβείο Νόμπελ το 1904. Στη συνέχεια, στη Στοκχόλμη συναντήθηκε ξανά με τον Ramsay, ο οποίος την ίδια μέρα έλαβε το βραβείο Νόμπελ για την ανακάλυψη και τη μελέτη ευγενών αερίων, συμπεριλαμβανομένου του αργού.

Τον Φεβρουάριο του 1895, ο Razmay έλαβε μια επιστολή από τον μετεωρολόγο Myers του Λονδίνου, όπου ανέφερε τα πειράματα του Αμερικανού γεωλόγου Hillebrand, ο οποίος έβραζε σπάνια ορυκτά ουρανίου σε θειικό οξύ και παρατήρησε την απελευθέρωση ενός αερίου του οποίου οι ιδιότητες έμοιαζαν με άζωτο. Όσο περισσότερο ουράνιο περιέχεται στα ορυκτά, τόσο περισσότερο αέριο απελευθερώνεται. Ο Hillebrand υπέθεσε δοκιμαστικά ότι αυτό το αέριο ήταν άζωτο. «Θα μπορούσε να είναι αργό;» – ρώτησε ο συντάκτης της επιστολής.

Σύντομα ο Razmay έστειλε τους βοηθούς του σε χημικά καταστήματα του Λονδίνου για το ορυκτό ουράνιο κλεβεΐτη. Αγοράστηκαν 30 γραμμάρια kleveite και την ίδια μέρα ο Razmay και ο βοηθός του Matthews εξήγαγαν αρκετά κυβικά εκατοστά αερίου. Ο Razmay υπέβαλε αυτό το αέριο σε φασματοσκοπική εξέταση. Είδε μια φωτεινή κίτρινη γραμμή, πολύ παρόμοια με τη γραμμή νατρίου και ταυτόχρονα διαφορετική από αυτήν στη θέση της στο φάσμα. Ο Razmay ήταν τόσο έκπληκτος που αποσυναρμολόγησε το φασματοσκόπιο, το καθάρισε, αλλά με ένα νέο πείραμα ανακάλυψε ξανά μια φωτεινή κίτρινη γραμμή που δεν συμπίπτει με τη γραμμή νατρίου. Ο Razmay κοίταξε μέσα από τα φάσματα όλων των στοιχείων. Τελικά θυμήθηκε μια μυστηριώδη γραμμή στο φάσμα του ηλιακού στέμματος.

Το 1868, κατά τη διάρκεια μιας ηλιακής έκλειψης, ο Γάλλος ερευνητής Jansen και ο Άγγλος Lockyer ανακάλυψαν μια φωτεινή κίτρινη γραμμή στο φάσμα των ηλιακών προεξοχών, η οποία δεν ήταν στο επίγειο φάσμα των πηγών φωτός. Το 1871, ο Lockyer πρότεινε εάν αυτή η γραμμή μπορεί να ανήκει στο φάσμα μιας ουσίας άγνωστης στη Γη.

Ονόμασε αυτό το υποθετικό στοιχείο ήλιο, δηλαδή «ηλιακό». Όμως δεν βρέθηκε στο έδαφος. Οι φυσικοί και οι χημικοί δεν ενδιαφέρθηκαν για αυτό: στον Ήλιο, λένε, οι συνθήκες είναι εντελώς διαφορετικές και εκεί θα περάσει το υδρογόνο για ήλιο.

Είναι, λοιπόν, αυτό το ίδιο το ήλιο στα χέρια του; Ο Razmay είναι σχεδόν σίγουρος για αυτό, αλλά θέλει να ακούσει επιβεβαίωση από τον διάσημο φασματογράφο Crookes. Ο Ραζμάι του στέλνει αέριο για έρευνα και του γράφει ότι βρήκε νέο αέριο, το οποίο αποκαλεί κρυπτόν, που στα ελληνικά σημαίνει «κρυμμένο». Το τηλεγράφημα από τον Κρουκς έγραφε: «Το Κρύπτον είναι ήλιο».

2.3 Κρυπτόν.

Μέχρι το 1895, ανακαλύφθηκαν δύο αδρανή αέρια. Ήταν σαφές ότι ανάμεσά τους πρέπει να υπάρχει ένα άλλο αέριο, τις ιδιότητες του οποίου περιέγραψε ο Razmay ακολουθώντας το παράδειγμα του Mendeleev. Ο Lecoq de Boisbaudran προέβλεψε ακόμη και το βάρος του μη ανακαλυφθέντος αερίου - 20,0945.

Και είναι άγνωστο εάν ο επιστήμονας θα είχε ανακαλύψει νέα αδρανή αέρια, εάν, κατά την αναζήτησή του, ο Linde στη Genmania και ο Hampson στην Αγγλία δεν είχαν ταυτόχρονα κατοχυρώσει δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για μια μηχανή που υγροποιούσε τον αέρα.

Αυτό το μηχάνημα φαινόταν να δημιουργήθηκε ειδικά για την ανίχνευση αδρανών αερίων. Η αρχή της λειτουργίας του βασίζεται σε ένα γνωστό φυσικό φαινόμενο: εάν συμπιέζετε τον αέρα, αφήστε τον να διασταλεί γρήγορα, κρυώνει. Ο ψυχρός αέρας χρησιμοποιείται για την ψύξη ενός νέου τμήματος αέρα που εισέρχεται στο μηχάνημα κ.λπ., έως ότου ο αέρας μετατραπεί σε υγρό.

Έχοντας εξατμίσει σχεδόν όλο το άζωτο και το οξυγόνο, ο Razmai τοποθέτησε τον υπόλοιπο υγρό αέρα στο γκαζόμετρο. Σκέφτηκε να βρει ήλιο σε αυτό, αφού πίστευε ότι αυτό το αέριο εξατμίζεται πιο αργά από το οξυγόνο και το άζωτο. Καθάρισε το αέριο σε ένα γκαζόμετρο από ακαθαρσίες οξυγόνου και αζώτου και κατέγραψε ένα φάσμα στο οποίο κατέγραψε δύο προηγουμένως άγνωστες γραμμές.

Στη συνέχεια, ο Razmay τοποθέτησε 15 λίτρα αργού σε έναν κύλινδρο σε υγρό αέρα. Για να βρει ένα αδρανές αέριο, που υπολογίζεται ότι είναι ελαφρύτερο από το αργό και το κρυπτό, ο Razmay συνέλεξε τα πρώτα μέρη της εξάτμισης αργού. Το αποτέλεσμα ήταν ένα νέο φάσμα με έντονες κόκκινες γραμμές. Ο Razmai ονόμασε το απελευθερωμένο αέριο νέον, που σημαίνει «νέο» στα ελληνικά.

Στη συνέχεια, ο Razmay τοποθέτησε 15 λίτρα αργού σε έναν κύλινδρο σε υγρό αέρα. Για να βρει ένα αδρανές αέριο, που υπολογίζεται ότι είναι ελαφρύτερο από το αργό και το κρυπτό, ο Razmay συνέλεξε τα πρώτα μέρη της εξάτμισης αργού. Το αποτέλεσμα ήταν ένα νέο φάσμα με έντονες κόκκινες γραμμές. Ο Razmai ονόμασε το νέο φυσικό αέριο νέον, που σημαίνει «νέο» στα ελληνικά.

2,5 Xenon.

Το 1888, ο βοηθός του Razmay Travers κατασκεύασε μια μηχανή ικανή να παράγει θερμοκρασία -253 0 C. Με τη βοήθειά της ελήφθη στερεό αργό. Όλα τα αέρια απομακρύνθηκαν με απόσταξη εκτός από το κρυπτό. Και ήδη στο ακατέργαστο κρυπτό, βρέθηκε xenon («εξωγήινο»). Για να αποκτήσουν 300 κυβικά εκατοστά ξένον, οι επιστήμονες έπρεπε να επεξεργαστούν 77,5 εκατομμύρια λίτρα ατμοσφαιρικού αέρα σε διάστημα 2 ετών.

Έχει ήδη ειπωθεί ότι το ήλιο υπάρχει στα ορυκτά ουρανίου. Όσο περισσότερο ουράνιο στον κλεβεΐτη, τόσο περισσότερο ήλιο. Ο Razmay προσπάθησε για μεγάλο χρονικό διάστημα να βρει μια σχέση μεταξύ της περιεκτικότητας σε ουράνιο και ήλιο, αλλά δεν τα κατάφερε. Η λύση ήρθε από την άλλη πλευρά. συνδέθηκε με την ανακάλυψη της ραδιενέργειας.

Ανακαλύφθηκε ότι το ράδιο απέδιδε μια αέρια ουσία που ονομάζεται έκλυση. 1 γραμμάριο ραδίου την ημέρα απελευθέρωνε ένα κυβικό χιλιοστό εκλύσεως. Το 1903, ο Razmay και ο διάσημος φυσικός Soddy άρχισαν να μελετούν την εκπομπή. Είχαν στη διάθεσή τους μόνο 50 χιλιοστόγραμμα βρωμιούχου ραδίου. συγχρόνως δεν είχαν πάνω από 0,1 κυβικό χιλιοστό εκπομπής.

Για να πραγματοποιήσει το έργο, ο Razmay κατασκεύασε εξαιρετικά ευαίσθητες ζυγαριές που έδειχναν τέσσερα δισεκατομμυριοστά του γραμμαρίου. Οι ερευνητές σύντομα ανακάλυψαν ότι η εκπομπή είναι το τελευταίο μέλος της οικογένειας των ευγενών αερίων.

Για πολύ καιρό δεν ήταν σε θέση να εξετάσουν το φάσμα της εκπομπής. Μια φορά, αφού άφησαν τον σωλήνα με την εκπομπή για αρκετές ημέρες, τον τοποθέτησαν σε ένα φασματοσκόπιο και έμειναν έκπληκτοι βλέποντας τις γνωστές γραμμές ηλίου στο φασματοσκόπιο.

Αυτό το γεγονός επιβεβαίωσε την υπόθεση των Rutherford και Soddy ότι ο ραδιενεργός μετασχηματισμός σχετίζεται με τον μετασχηματισμό των ατόμων. Το ράδιο διαλύθηκε αυθόρμητα, μετατράπηκε σε εκπόρευση και απελευθέρωσε τον πυρήνα ενός ατόμου ηλίου. Το ένα στοιχείο μετατράπηκε σε ένα άλλο.

Οι επιστήμονες καταλαβαίνουν τώρα γιατί το ήλιο βρίσκεται σε υλικά ουρανίου. είναι ένα από τα προϊόντα αποσύνθεσης του ουρανίου. Το 1923, με απόφαση της Διεθνούς Επιτροπής για τα Χημικά Στοιχεία, η έκλυση μετονομάστηκε σε ραδόνιο.

III Ιδιότητες των αδρανών αερίων και των ενώσεων τους.

3.1 Φυσικές ιδιότητες αδρανών αερίων.

Τα ευγενή αέρια είναι άχρωμα, μονοατομικά αέρια χωρίς χρώμα ή οσμή.

Τα ευγενή αέρια έχουν υψηλότερη ηλεκτρική αγωγιμότητα από άλλα αέρια και λάμπουν έντονα όταν τα διέρχεται ρεύμα: ήλιο με έντονο κίτρινο φως, επειδή στο σχετικά απλό φάσμα του η διπλή κίτρινη γραμμή υπερισχύει όλων των άλλων. Το νέον έχει ένα φλογερό κόκκινο φως, αφού οι φωτεινότερες γραμμές του βρίσκονται στο κόκκινο μέρος του φάσματος.

Η κορεσμένη φύση των ατομικών μορίων των αδρανών αερίων αντανακλάται επίσης στο γεγονός ότι τα αδρανή αέρια έχουν χαμηλότερα σημεία υγροποίησης και πήξης από άλλα αέρια με το ίδιο μοριακό βάρος. Από την υποομάδα των βαρέων αδρανών αερίων, το αργό είναι το ελαφρύτερο. Είναι 1,38 φορές βαρύτερο από τον αέρα. Γίνεται υγρό στους – 185,9°C, στερεοποιείται στους – 189,4°C (υπό κανονικές συνθήκες πίεσης).

Σε αντίθεση με το ήλιο και το νέον, απορροφάται αρκετά καλά στις επιφάνειες των στερεών και διαλύεται στο νερό (3,29 cm 3 σε 100 g νερού στους 20 ° C). Το αργό διαλύεται ακόμα καλύτερα σε πολλά οργανικά υγρά. Αλλά είναι πρακτικά αδιάλυτο σε μέταλλα και δεν διαχέεται μέσα από αυτά.

3.2 Χημικές ιδιότητες αδρανών αερίων.

Για μεγάλο χρονικό διάστημα, δεν βρέθηκαν συνθήκες υπό τις οποίες τα ευγενή αέρια μπορούσαν να εισέλθουν σε χημικές αλληλεπιδράσεις. Δεν σχημάτισαν αληθινές χημικές ενώσεις. Με άλλα λόγια, το σθένος τους ήταν μηδενικό. Σε αυτή τη βάση, αποφασίστηκε να θεωρηθεί η νέα ομάδα χημικών στοιχείων μηδέν. Η χαμηλή χημική δραστηριότητα των ευγενών αερίων εξηγείται από την άκαμπτη διαμόρφωση των οκτώ ηλεκτρονίων του εξωτερικού στρώματος ηλεκτρονίων. Η ικανότητα πόλωσης των ατόμων αυξάνεται με την αύξηση του αριθμού των ηλεκτρονικών στρωμάτων. Επομένως, θα πρέπει να αυξάνεται όταν πηγαίνετε από ήλιο στο ραδόνιο. Η αντιδραστικότητα των ευγενών αερίων θα πρέπει επίσης να αυξηθεί προς την ίδια κατεύθυνση.

Έτσι, ήδη το 1924 εκφράστηκε η ιδέα ότι ορισμένες ενώσεις βαρέων αδρανών αερίων (ιδίως, τα φθοριούχα και τα χλωριούχα ξένο) είναι θερμοδυναμικά αρκετά σταθερές και μπορούν να υπάρχουν υπό κανονικές συνθήκες. Εννέα χρόνια αργότερα, αυτή η ιδέα υποστηρίχθηκε και αναπτύχθηκε από διάσημους θεωρητικούς - Pauling και Oddo. Η μελέτη της ηλεκτρονικής δομής των κελυφών του κρυπτονίου και του ξένου από την άποψη της κβαντομηχανικής οδήγησε στο συμπέρασμα ότι αυτά τα αέρια είναι σε θέση να σχηματίσουν σταθερές ενώσεις με το φθόριο. Υπήρχαν επίσης πειραματιστές που αποφάσισαν να δοκιμάσουν την υπόθεση, αλλά πέρασε ο χρόνος, έγιναν πειράματα και δεν ελήφθη φθόριο ξένον. Ως αποτέλεσμα, σχεδόν όλες οι εργασίες σε αυτόν τον τομέα σταμάτησαν και τελικά εδραιώθηκε η άποψη για την απόλυτη αδράνεια των ευγενών αερίων.

Ωστόσο, το 1961, ο Bartlett, ένας υπάλληλος σε ένα από τα πανεπιστήμια του Καναδά, μελετώντας τις ιδιότητες του εξαφθοριούχου πλατίνας, μιας ένωσης πιο δραστικής από το ίδιο το φθόριο, διαπίστωσε ότι το δυναμικό ιονισμού του ξένου είναι χαμηλότερο από αυτό του οξυγόνου (12, 13 και 12, 20 eV, αντίστοιχα). Εν τω μεταξύ, το οξυγόνο σχημάτισε μια ένωση με τη σύνθεση O 2 PtF 6 με εξαφθοριούχο λευκόχρυσο ... Ο Bartlett πραγματοποίησε ένα πείραμα και σε θερμοκρασία δωματίου από αέριο εξαφθοριούχο λευκόχρυσο και αέριο ξένο έλαβε μια στερεή πορτοκαλοκίτρινη ουσία - εξαφθορολευκοχρυσικό ξένο XePtF6, η συμπεριφορά των οποίων δεν διαφέρει από τη συμπεριφορά των συνηθισμένων χημικών ενώσεων. Όταν θερμαίνεται σε κενό, το XePtF 6 εξαχνώνεται χωρίς αποσύνθεση· στο νερό υδρολύεται, απελευθερώνοντας ξένο:

2XePtF 6 + 6H 2 O = 2Xe + O 2 + 2PtO 2 + 12HF

Μεταγενέστερες εργασίες του Bartlett κατέστησαν δυνατό να διαπιστωθεί ότι το ξένο, ανάλογα με τις συνθήκες αντίδρασης, σχηματίζει δύο ενώσεις με εξαφθοριούχο λευκόχρυσο: XePtF 6 και Xe (PtF 6) 2. όταν υδρολύονται, λαμβάνονται τα ίδια τελικά προϊόντα. Έχοντας πειστεί ότι το ξένον είχε όντως αντιδράσει με εξαφθοριούχο πλατίνα, ο Bartlett έκανε μια αναφορά και το 1962 δημοσίευσε ένα άρθρο στο περιοδικό Proceedings of the Chemical Society για την ανακάλυψή του. Το άρθρο προκάλεσε μεγάλο ενδιαφέρον, αν και πολλοί χημικοί το αντιμετώπισαν με απροκάλυπτη δυσπιστία. Αλλά τρεις εβδομάδες αργότερα, το πείραμα του Bartlett επαναλήφθηκε από μια ομάδα Αμερικανών ερευνητών με επικεφαλής τον Chernik στο Εθνικό Εργαστήριο Argonne. Επιπλέον, ήταν οι πρώτοι που συνέθεσαν παρόμοιες ενώσεις ξένου με εξαφθοριούχα ρουθήνιο, ρόδιο και πλουτώνιο. Έτσι ανακαλύφθηκαν οι πέντε πρώτες ενώσεις ξένον: XePtF 6, Xe (PtF 6) 2, XeRuF 6, XeRhF 6, XePuF 6 - ο μύθος για την απόλυτη αδράνεια των ευγενών αερίων καταρρίφθηκε και τέθηκε η αρχή της χημείας των ξένων. Ήρθε η ώρα να ελέγξουμε την ορθότητα της υπόθεσης σχετικά με τη δυνατότητα άμεσης αλληλεπίδρασης του ξένου με το φθόριο.

Ένα μείγμα αερίων (1 μέρος ξένον και 5 μέρη φθορίου) τοποθετήθηκε σε δοχείο νικελίου (καθώς το νικέλιο είναι πιο ανθεκτικό στο φθόριο) και θερμάνθηκε υπό σχετικά χαμηλή πίεση. Μετά από μία ώρα, το δοχείο ψύχθηκε γρήγορα και το υπόλοιπο αέριο σε αυτό αντλήθηκε και αναλύθηκε. Ήταν φθόριο. Όλα τα xenon αντέδρασαν! Άνοιξαν το δοχείο και βρήκαν άχρωμους κρυστάλλους XeF 4 σε αυτό. Το τετραφθοριούχο ξένο αποδείχθηκε ότι ήταν μια εντελώς σταθερή ένωση· το μόριο του έχει τη μορφή τετραγώνου με ιόντα φθορίου στις γωνίες και ξένο στο κέντρο. Τετραφθοριούχο ξένο φθοριούχα υδράργυρος:

XeF 4 + 2Hg = Xe + 2HgF 2

Η πλατίνα φθοριούται επίσης με αυτήν την ουσία, αλλά διαλύεται μόνο σε υδροφθόριο.

Ένα ενδιαφέρον πράγμα σχετικά με τη χημεία των ξένων είναι ότι αλλάζοντας τις συνθήκες αντίδρασης, είναι δυνατό να ληφθεί όχι μόνο το XeF 4, αλλά και άλλα φθορίδια - XeF 2, XeF 6.

Οι Σοβιετικοί χημικοί V.M. Khutoretsky και V.A. Shpansky έδειξαν ότι οι σκληρές συνθήκες δεν είναι καθόλου απαραίτητες για τη σύνθεση του διφθοριούχου ξένου. Σύμφωνα με τη μέθοδο που πρότειναν, ένα μείγμα ξένου και φθορίου (σε μοριακή αναλογία 1:1) τροφοδοτείται σε ένα δοχείο από νικέλιο ή ανοξείδωτο χάλυβα και όταν η πίεση αυξάνεται στα 35 atm, ξεκινά μια αυθόρμητη αντίδραση.

Το XeF 2 είναι το μόνο φθόριο ξένον που μπορεί να παραχθεί χωρίς τη χρήση στοιχειακού φθορίου. Σχηματίζεται από τη δράση ηλεκτρικής εκκένωσης σε μείγμα ξένου και τετραφθοριούχου άνθρακα. Φυσικά, είναι επίσης δυνατή η άμεση σύνθεση. Πολύ καθαρό XeF 2 λαμβάνεται εάν ένα μείγμα ξένου και φθορίου ακτινοβοληθεί με υπεριώδες φως. Η διαλυτότητα του διφθοριδίου στο νερό είναι χαμηλή, αλλά το διάλυμά του είναι ισχυρός οξειδωτικός παράγοντας. Σταδιακά αυτοδιασπάται σε ξένο, οξυγόνο και υδροφθόριο. Η αποσύνθεση συμβαίνει ιδιαίτερα γρήγορα σε αλκαλικό περιβάλλον. Το διφθορίδιο έχει μια έντονη, ειδική οσμή. Μεγάλο θεωρητικό ενδιαφέρον παρουσιάζει η μέθοδος σύνθεσης διφθοριούχου ξένου, που βασίζεται στην έκθεση ενός μείγματος αερίων σε υπεριώδη ακτινοβολία (μήκος κύματος της τάξης των 2500-3500 Α). Η ακτινοβολία προκαλεί τη διάσπαση των μορίων φθορίου σε ελεύθερα άτομα. Αυτός είναι ο λόγος για τον σχηματισμό διφθοριδίου: το ατομικό φθόριο είναι ασυνήθιστα ενεργό. Για να αποκτήσετε το XeF 6, απαιτούνται πιο αυστηρές συνθήκες: 700 ° C και 200 ​​atm. Κάτω από τέτοιες συνθήκες, σε ένα μείγμα ξένου και φθορίου (αναλογία από 1:4 έως 1:20), σχεδόν όλο το ξένο μετατρέπεται σε XeF 6. Το εξαφθοριούχο ξένο είναι εξαιρετικά δραστικό και αποσυντίθεται εκρηκτικά. Αντιδρά εύκολα με φθοριούχα αλκαλικά μέταλλα (εκτός από το LiF):

XeF 6 + RbF = RbXeF 7,

αλλά στους 50°C αυτό το αλάτι αποσυντίθεται:

2RbXeF 7 = XeF 6 + Rb 2 XeF 8

Έχει επίσης αναφερθεί η σύνθεση υψηλότερου φθορίου XeF 8, το οποίο είναι σταθερό μόνο σε θερμοκρασίες κάτω από μείον 196°C.

Η σύνθεση των πρώτων ενώσεων ξένον έθεσε το ερώτημα στους χημικούς σχετικά με τη θέση των αδρανών αερίων στον περιοδικό πίνακα. Προηγουμένως, τα ευγενή αέρια κατανεμήθηκαν σε μια ξεχωριστή μηδενική ομάδα, η οποία αντιστοιχούσε πλήρως στην ιδέα του σθένους τους. Αλλά όταν το ξένο μπήκε σε μια χημική αντίδραση, όταν έγινε γνωστό το υψηλότερο φθόριο του, στο οποίο το σθένος του ξένου είναι οκτώ (και αυτό είναι αρκετά συνεπές με τη δομή του ηλεκτρονιακού του κελύφους), αποφάσισαν να μεταφέρουν τα αδρανή αέρια στην ομάδα VIII. Η ομάδα μηδέν έπαψε να υπάρχει.

Δεν έχει καταστεί ακόμη δυνατό να αναγκαστεί το ξένο να αντιδράσει χωρίς τη συμμετοχή φθορίου (ή ορισμένων από τις ενώσεις του). Όλες οι επί του παρόντος γνωστές ενώσεις ξένον λαμβάνονται από τα φθοριούχα του. Αυτές οι ουσίες έχουν αυξημένη αντιδραστικότητα. Η αλληλεπίδραση των φθοριούχων ξένον με το νερό έχει μελετηθεί καλύτερα. Η υδρόλυση του XeF 4 σε όξινο περιβάλλον οδηγεί στο σχηματισμό του οξειδίου του ξένου XeO 3 - άχρωμων κρυστάλλων που διαχέονται στον αέρα. Το μόριο XeO 3 έχει τη δομή μιας πεπλατυσμένης τριγωνικής πυραμίδας με ένα άτομο ξένου στην κορυφή. Αυτή η σύνδεση είναι εξαιρετικά ασταθής. όταν αποσυντίθεται, η ισχύς της έκρηξης πλησιάζει τη δύναμη μιας έκρηξης TNT. Μερικές εκατοντάδες χιλιοστόγραμμα XeO 3 αρκούν για να φουσκώσει ο ξηραντήρας σε κομμάτια. Είναι πιθανό ότι με την πάροδο του χρόνου το τριοξείδιο του ξένου θα χρησιμοποιηθεί ως εκρηκτικό σύνθλιψης. Τέτοια εκρηκτικά θα ήταν πολύ βολικά, γιατί όλα τα προϊόντα μιας εκρηκτικής αντίδρασης είναι αέρια. Εν τω μεταξύ, η χρήση τριοξειδίου του ξένου για αυτόν τον σκοπό είναι πολύ ακριβή - σε τελική ανάλυση, υπάρχει λιγότερο ξένον στην ατμόσφαιρα από ό,τι χρυσός στο θαλασσινό νερό και η διαδικασία απομόνωσής του είναι πολύ εντατική. Ας θυμηθούμε ότι για να ληφθεί 1 m 3 xenon, πρέπει να υποστούν επεξεργασία 11 εκατομμύρια m 3 αέρα. Το ασταθές οξύ του εξασθενούς ξένου H 6 XeO 6 που αντιστοιχεί στο τριοξείδιο σχηματίζεται ως αποτέλεσμα της υδρόλυσης του XeF 6 στους 0 ° C:

XeF 6 + 6H 2 O = 6HF + H 6 XeO 6

Εάν στα προϊόντα αυτής της αντίδρασης προστεθεί γρήγορα Ba (OH) 2, κατακρημνίζεται ένα λευκό άμορφο ίζημα Ba 3 XeO 6. Στους 125°C αποσυντίθεται σε οξείδιο του βαρίου, ξένο και οξυγόνο. Παρόμοια ξενονικά άλατα νατρίου και καλίου ελήφθησαν. Όταν το όζον δρα σε ένα διάλυμα XeO 3 σε μονογραμμομοριακό υδροξείδιο του νατρίου, σχηματίζεται ένα άλας του ξένου Na 4 XeO 6 υψηλότερου οξέος. Το υπερξενονικό νάτριο μπορεί να απομονωθεί με τη μορφή ενός άχρωμου κρυσταλλικού ένυδρου Na4XeO6 · 6H 2 O. Η υδρόλυση του XeF 6 σε υδροξείδια νατρίου και καλίου οδηγεί επίσης στο σχηματισμό υπερξενονικών. Εάν το στερεό άλας Na 4 XeO 6 υποβληθεί σε επεξεργασία με διάλυμα μολύβδου, αργύρου ή νιτρικού ουρανυλίου, λαμβάνονται τα αντίστοιχα υπερξενονικά: PbXeO 6 και (UO 2) 2XeO 6 είναι κίτρινα και Ag 4 XeO 6 είναι μαύρο. Παρόμοια άλατα παράγονται από το κάλιο, το λίθιο, το καίσιο και το ασβέστιο.

Το οξείδιο που αντιστοιχεί στο ανώτερο οξύ του ξένου λαμβάνεται με αντίδραση Na 4 XeO 6 με άνυδρο ψυχρό θειικό οξύ. Αυτό είναι το τετροξείδιο του ξένου XeO 4. Σε αυτό, όπως και στο οκταφθορίδιο, το σθένος του ξένου είναι οκτώ. Το στερεό τετροξείδιο σε θερμοκρασίες πάνω από 0 ° C αποσυντίθεται σε ξένο και οξυγόνο και αέριο (σε θερμοκρασία δωματίου) - σε τριοξείδιο ξένου, ξένο και οξυγόνο. Το μόριο XeO 4 έχει σχήμα τετραέδρου με άτομο ξένου στο κέντρο. Ανάλογα με τις συνθήκες, η υδρόλυση του εξαφθοριούχου ξένου μπορεί να γίνει με δύο τρόπους. στη μία περίπτωση, λαμβάνεται τετραοξυφθορίδιο XeOF 4, στην άλλη - διοξυφθορίδιο XeO 2 F 2. Η άμεση σύνθεση από στοιχεία οδηγεί στο σχηματισμό του οξυφθοριούχου XeOF 2. Όλα είναι άχρωμα στερεά, σταθερά υπό κανονικές συνθήκες.

Η πρόσφατα μελετημένη αντίδραση του διφθοριούχου ξένου με άνυδρο HC1O 4 είναι πολύ ενδιαφέρουσα. Ως αποτέλεσμα αυτής της αντίδρασης, ελήφθη μια νέα ένωση ξένου, το XeClO 4 - ένας εξαιρετικά ισχυρός οξειδωτικός παράγοντας, πιθανώς ο πιο ισχυρός από όλα τα υπερχλωρικά.

Έχουν επίσης συντεθεί ενώσεις ξένου που δεν περιέχουν οξυγόνο. Πρόκειται κυρίως για διπλά άλατα, προϊόντα της αλληλεπίδρασης φθοριούχων ξένου με φθοριούχα αντιμόνιο, αρσενικό, βόριο, ταντάλιο: XeF 2 SbF 5, XeF 6 AsF 3, XeF 6 BF 3 και XeF 2 2TaF 5. Τέλος, ελήφθησαν ουσίες του τύπου XeSbF 6, σταθερές σε θερμοκρασία δωματίου, και XeSiF 6, ένα ασταθές σύμπλοκο.

Οι χημικοί έχουν πολύ μικρές ποσότητες ραδονίου στη διάθεσή τους, αλλά κατάφεραν να διαπιστώσουν ότι αλληλεπιδρά επίσης με το φθόριο, σχηματίζοντας μη πτητικά φθορίδια. Για το κρυπτό, το διφθορίδιο KrF2 και το τετραφθορίδιο KrF4 απομονώθηκαν και μελετήθηκαν για ιδιότητες που θυμίζουν ενώσεις ξένου.

3.3 Παρασκευή αργού.

Η ατμόσφαιρα της Γης περιέχει 66 · 10 13 τόνους αργού. Αυτή η πηγή αργού είναι ανεξάντλητη, ειδικά επειδή σχεδόν όλο το αργό αργά ή γρήγορα επιστρέφει στην ατμόσφαιρα, καθώς δεν υφίσταται καμία φυσική ή χημική αλλαγή όταν χρησιμοποιείται. Η εξαίρεση είναι πολύ μικρές ποσότητες ισοτόπων αργού, που δαπανώνται για την παραγωγή νέων στοιχείων και ισοτόπων στις πυρηνικές αντιδράσεις. Το αργό παράγεται ως υποπροϊόν όταν ο αέρας διαχωρίζεται σε οξυγόνο και άζωτο. Συνήθως, χρησιμοποιούνται συσκευές διαχωρισμού αέρα διπλής ανόρθωσης, που αποτελούνται από μια κάτω στήλη υψηλής πίεσης (προ-διαχωρισμός), μια άνω στήλη χαμηλής πίεσης και έναν ενδιάμεσο συμπυκνωτή-εξατμιστήρα. Τελικά, το άζωτο αφαιρείται από πάνω και το οξυγόνο από τον χώρο πάνω από τον συμπυκνωτή. Η πτητικότητα του αργού είναι μεγαλύτερη από αυτή του οξυγόνου, αλλά μικρότερη από αυτή του αζώτου. Επομένως, το κλάσμα αργού επιλέγεται σε ένα σημείο που βρίσκεται περίπου στο ένα τρίτο του ύψους της άνω στήλης και μεταφέρεται σε μια ειδική στήλη. Σύνθεση του κλάσματος αργού: 10...12% αργό, έως 0,5% άζωτο, το υπόλοιπο είναι οξυγόνο. Σε μια στήλη «αργού» που συνδέεται με την κύρια συσκευή, παράγεται αργό με ανάμειξη 3...10% οξυγόνου και 3...5% αζώτου. Ακολουθεί ο καθαρισμός του «ακατέργαστου» αργού από οξυγόνο (χημικά ή με προσρόφηση) και από άζωτο (με ανόρθωση). Το αργό καθαρότητας έως 99,99% παράγεται πλέον σε βιομηχανική κλίμακα. Το αργό εξάγεται επίσης από τα απόβλητα παραγωγής αμμωνίας - από το άζωτο που παραμένει αφού το μεγαλύτερο μέρος του έχει συνδεθεί με υδρογόνο. Το αργό αποθηκεύεται και μεταφέρεται σε κυλίνδρους χωρητικότητας 40 λίτρων, βαμμένο γκρι με πράσινη λωρίδα και πράσινη επιγραφή. Η πίεση σε αυτά είναι 150 atm. Είναι πιο οικονομική η μεταφορά υγροποιημένου αργού, για το οποίο χρησιμοποιούνται φιάλες Dewar και ειδικές δεξαμενές. Τεχνητά ραδιοϊσότοπα αργού ελήφθησαν με ακτινοβολία ορισμένων σταθερών και ραδιενεργών ισοτόπων (37 Cl, 36 Ar, ​​40 Ar, 40 Ca) με πρωτόνια και δευτερόνια, καθώς και με ακτινοβολία προϊόντων που σχηματίζονται σε πυρηνικούς αντιδραστήρες κατά τη διάσπαση του ουρανίου με νετρόνια. Τα ισότοπα 37 Ar και 41 Ar χρησιμοποιούνται ως ραδιενεργοί ιχνηθέτες: το πρώτο - στην ιατρική και τη φαρμακολογία, το δεύτερο - στη μελέτη των ροών αερίων, την αποτελεσματικότητα του αερισμού και σε διάφορες επιστημονικές έρευνες. Αλλά, φυσικά, αυτές δεν είναι οι πιο σημαντικές χρήσεις του αργού.

3.4 Φυσιολογική επίδραση αδρανών αερίων.

Ήταν φυσικό να περιμένουμε ότι τέτοιες χημικά αδρανείς ουσίες όπως τα αδρανή αέρια δεν θα έπρεπε να επηρεάζουν τους ζωντανούς οργανισμούς. Αλλά αυτό δεν είναι αλήθεια. Η εισπνοή υψηλότερων αδρανών αερίων (φυσικά, αναμεμειγμένων με οξυγόνο) οδηγεί ένα άτομο σε κατάσταση παρόμοια με τη μέθη με αλκοόλ. Η ναρκωτική δράση των αδρανών αερίων προκαλείται από τη διάλυση στους νευρικούς ιστούς. Όσο μεγαλύτερο είναι το ατομικό βάρος ενός αδρανούς αερίου, τόσο μεγαλύτερη είναι η διαλυτότητά του και τόσο ισχυρότερη είναι η ναρκωτική του δράση.

Τώρα για την επίδραση του αργού σε έναν ζωντανό οργανισμό. Κατά την εισπνοή ενός μείγματος 69% Ar, 11% αζώτου και 20% οξυγόνου υπό πίεση 4 atm, εμφανίζονται φαινόμενα νάρκωσης, τα οποία είναι πολύ πιο έντονα από ό,τι κατά την εισπνοή αέρα υπό την ίδια πίεση. Η αναισθησία εξαφανίζεται αμέσως μετά τη διακοπή της παροχής αργού. Ο λόγος είναι η μη πολικότητα των μορίων του αργού, ενώ η αυξημένη πίεση αυξάνει τη διαλυτότητα του αργού στους νευρικούς ιστούς. Οι βιολόγοι έχουν βρει ότι το αργό προάγει την ανάπτυξη των φυτών. Ακόμη και σε μια ατμόσφαιρα καθαρού αργού, φύτρωσαν οι σπόροι του ρυζιού, του καλαμποκιού, των αγγουριών και της σίκαλης. Τα κρεμμύδια, τα καρότα και το μαρούλι αναπτύσσονται καλά σε μια ατμόσφαιρα που αποτελείται από 98% αργό και μόνο 2% οξυγόνο.

IV Εφαρμογή αδρανών αερίων.

Το ήλιο είναι μια σημαντική πηγή χαμηλών θερμοκρασιών. Στη θερμοκρασία του υγρού ηλίου, ουσιαστικά δεν υπάρχει θερμική κίνηση των ατόμων και των ελεύθερων ηλεκτρονίων στα στερεά, γεγονός που καθιστά δυνατή τη μελέτη πολλών νέων φαινομένων, όπως η υπεραγωγιμότητα στη στερεά κατάσταση.

Το αέριο ήλιο χρησιμοποιείται ως ελαφρύ αέριο για την πλήρωση μπαλονιών. Επειδή δεν είναι εύφλεκτο, προστίθεται σε υδρογόνο για να γεμίσει το κέλυφος του αερόπλοιου.

Δεδομένου ότι το ήλιο είναι λιγότερο διαλυτό στο αίμα από το άζωτο, μεγάλες ποσότητες ηλίου χρησιμοποιούνται σε αναπνευστικά μείγματα για εργασία υπό πίεση, για παράδειγμα κατά τη διάρκεια της θαλάσσιας κατάδυσης, όταν δημιουργούνται υποβρύχιες σήραγγες και κατασκευές. Κατά τη χρήση ηλίου, η αποσυμπίεση (απελευθέρωση διαλυμένου αερίου από το αίμα) είναι λιγότερο επώδυνη για έναν δύτη, η ασθένεια αποσυμπίεσης είναι λιγότερο πιθανή και το φαινόμενο της νάρκωσης με άζωτο, ένας σταθερός και επικίνδυνος σύντροφος στην εργασία του δύτη, εξαλείφεται. Τα μείγματα He–O 2 χρησιμοποιούνται, λόγω του χαμηλού ιξώδους τους, για την ανακούφιση από κρίσεις άσθματος και για διάφορες παθήσεις του αναπνευστικού.

Το ήλιο χρησιμοποιείται ως αδρανές μέσο για τη συγκόλληση με τόξο, ιδιαίτερα το μαγνήσιο και τα κράματά του, στην παραγωγή Si, Ge, Ti και Zr, για την ψύξη των πυρηνικών αντιδραστήρων.

Άλλες χρήσεις του ηλίου είναι για λίπανση αερίου ρουλεμάν, σε μετρητές νετρονίων (ήλιο-3), θερμόμετρα αερίου, φασματοσκοπία ακτίνων Χ, αποθήκευση τροφίμων και διακόπτες υψηλής τάσης. Σε συνδυασμό με άλλα ευγενή αέρια, το ήλιο χρησιμοποιείται σε υπαίθριες διαφημίσεις νέον (σε σωλήνες εκκένωσης αερίου). Το υγρό ήλιο είναι ωφέλιμο για την ψύξη μαγνητικών υπεραγωγών, επιταχυντών σωματιδίων και άλλων συσκευών. Μια ασυνήθιστη εφαρμογή του ηλίου ως ψυκτικού μέσου είναι η διαδικασία συνεχούς ανάμειξης 3 He και 4 He για τη δημιουργία και διατήρηση θερμοκρασιών κάτω από 0,005 K

Οι τομείς εφαρμογής του xenon είναι ποικίλοι και μερικές φορές απροσδόκητοι. Ο άνθρωπος εκμεταλλεύεται τόσο την αδράνειά του όσο και την υπέροχη ικανότητά του να αντιδρά με το φθόριο. Στην τεχνολογία φωτισμού, οι λαμπτήρες xenon υψηλής πίεσης έχουν κερδίσει αναγνώριση. Σε τέτοιους λαμπτήρες, μια εκκένωση τόξου λάμπει σε ξένο, το οποίο βρίσκεται υπό πίεση αρκετών δεκάδων ατμοσφαιρών. Το φως στις λάμπες xenon εμφανίζεται αμέσως μετά την ενεργοποίηση, είναι φωτεινό και έχει συνεχές φάσμα - από υπεριώδες έως σχεδόν υπέρυθρο. Το Xenon χρησιμοποιείται επίσης από τους γιατρούς για ακτινοσκοπικές εξετάσεις του εγκεφάλου. Όπως το κουάκερ βαρίτη, που χρησιμοποιείται για εντερικό κερί, το xenon απορροφά έντονα τις ακτίνες Χ και βοηθά στην ανεύρεση βλαβών. Ωστόσο, είναι εντελώς ακίνδυνο. Το ενεργό ισότοπο του στοιχείου Νο. 54, ξένο - 133, χρησιμοποιείται στη μελέτη της λειτουργικής δραστηριότητας των πνευμόνων και της καρδιάς.

Με την εμφύσηση αργού μέσω υγρού χάλυβα, αφαιρούνται τα εγκλείσματα αερίου από αυτό. Αυτό βελτιώνει τις ιδιότητες του μετάλλου.

Η συγκόλληση με ηλεκτρικό τόξο σε περιβάλλον αργού χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο. Σε ένα πίδακα αργού είναι δυνατή η συγκόλληση προϊόντων με λεπτά τοιχώματα και μετάλλων που προηγουμένως θεωρούνταν δύσκολο να συγκολληθούν. Δεν θα ήταν υπερβολή να πούμε ότι το ηλεκτρικό τόξο σε ατμόσφαιρα αργού έφερε επανάσταση στην τεχνολογία κοπής μετάλλων. Η διαδικασία ήταν πολύ πιο γρήγορη και κατέστη δυνατή η κοπή παχιών φύλλων από τα πιο πυρίμαχα μέταλλα. Το αργό που εμφυσάται κατά μήκος της στήλης τόξου (αναμεμειγμένο με υδρογόνο) προστατεύει τις κομμένες άκρες και το ηλεκτρόδιο βολφραμίου από το σχηματισμό οξειδίου, νιτριδίου και άλλων μεμβρανών. Ταυτόχρονα, συμπιέζει και συγκεντρώνει το τόξο σε μια μικρή επιφάνεια, με αποτέλεσμα η θερμοκρασία στη ζώνη κοπής να φτάσει τους 4000-6000 ° C. Επιπλέον, αυτός ο πίδακας αερίου φυσά τα προϊόντα κοπής. Κατά τη συγκόλληση σε πίδακα αργού, δεν υπάρχει ανάγκη για ροές και επικαλύψεις ηλεκτροδίων, και ως εκ τούτου, δεν υπάρχει ανάγκη καθαρισμού της ραφής από υπολείμματα σκωρίας και ροής.

Το νέον και το αργό χρησιμοποιούνται ως πληρωτικά σε λαμπτήρες νέον και λαμπτήρες ημέρας, ενώ το Krypton χρησιμοποιείται για την πλήρωση συνηθισμένων λαμπτήρων προκειμένου να μειωθεί η εξάτμιση και να αυξηθεί η φωτεινότητα του νήματος του βολφραμίου. Οι λαμπτήρες χαλαζία υψηλής πίεσης, που είναι οι πιο ισχυρές πηγές φωτός, είναι γεμάτοι με xenon. Ήλιο και αργό χρησιμοποιούνται σε λέιζερ αερίου.

Κατάλογος χρησιμοποιημένης βιβλιογραφίας

1. Petrov M.M., Mikhilev L.A., Kukushkin Yu.N. "Ανόργανη χημεία"

2. Guzey L.S. Διαλέξεις γενικής χημείας»

3. Αχμέτοφ Ν.Σ. «Γενική και ανόργανη χημεία»

4. Nekrasov B.V. «Εγχειρίδιο Γενικής Χημείας»

5. Γκλίνκα Ν.Λ. «Γενική χημεία

6. Khodakov Yu.V. «Γενική και ανόργανη χημεία»

Ανοιγμα:

Το 1893, επιστήθηκε η προσοχή στη διαφορά μεταξύ των πυκνοτήτων του αζώτου από τον αέρα και του αζώτου που λαμβάνεται από την αποσύνθεση των ενώσεων του αζώτου: ένα λίτρο αζώτου από τον αέρα ζύγιζε 1,257 g και αυτό που ελήφθη χημικά ζύγιζε 1,251 g. Μια πολύ ακριβής μελέτη Η σύνθεση του αέρα που πραγματοποιήθηκε για να διευκρινιστεί αυτή η μυστηριώδης περίσταση έδειξε ότι αφού αφαιρέθηκε όλο το οξυγόνο και το άζωτο, υπήρχε ένα μικρό υπόλειμμα (περίπου 1%) που δεν αντιδρούσε χημικά με τίποτα.

Η ανακάλυψη ενός νέου στοιχείου, που ονομάζεται αργό (στα ελληνικά σημαίνει ανενεργό), αντιπροσώπευε έτσι τον «θρίαμβο του τρίτου δεκαδικού ψηφίου». Το μοριακό βάρος του αργού αποδείχθηκε ότι είναι 39,9 g/mol.

Το επόμενο αδρανές αέριο που θα ανακαλυφθεί, το ήλιο («ηλιακό»), ανακαλύφθηκε στον Ήλιο νωρίτερα από τη Γη. Αυτό αποδείχθηκε ότι είναι δυνατό χάρη στη μέθοδο φασματικής ανάλυσης που αναπτύχθηκε στη δεκαετία του '50 του περασμένου αιώνα.

Λίγα χρόνια μετά την ανακάλυψη του αργού και του ηλίου (το 1898), τρία ακόμη ευγενή αέρια απομονώθηκαν από τον αέρα: νέον («νέο»), κρυπτό («κρυμμένο») και ξένο («εξωγήινο»). Το πόσο δύσκολο ήταν να τα εντοπίσουμε φαίνεται από το γεγονός ότι 1 m 3 αέρα, μαζί με 9,3 λίτρα αργού, περιέχει μόνο 18 ml νέον, 5 ml ήλιο, 1 ml κρυπτόν και 0,09 ml ξένον.

Το τελευταίο αδρανές αέριο, το ραδόνιο, ανακαλύφθηκε το 1900 κατά τη μελέτη ορισμένων ορυκτών. Η περιεκτικότητά του στην ατμόσφαιρα είναι μόνο 6-10 -18% κατ' όγκο (που αντιστοιχεί σε 1-2 άτομα ανά κυβικό εκατοστό). Έχει υπολογιστεί ότι ολόκληρη η ατμόσφαιρα της γης περιέχει μόνο 374 λίτρα ραδονίου.

Φυσικές ιδιότητες:

Όλα τα ευγενή αέρια είναι άχρωμα και αποτελούνται από μονοατομικά μόρια. Ο διαχωρισμός των αδρανών αερίων βασίζεται στη διαφορά στις φυσικές τους ιδιότητες.

Τα αδρανή αέρια είναι άχρωμα και άοσμα. Υπάρχουν σε μικρές ποσότητες στον αέρα Τα αδρανή αέρια δεν είναι δηλητηριώδη. Ωστόσο, μια ατμόσφαιρα με αυξημένη συγκέντρωση αδρανών αερίων και αντίστοιχη μείωση της συγκέντρωσης οξυγόνου μπορεί να έχει ασφυκτική επίδραση σε ένα άτομο, συμπεριλαμβανομένης της απώλειας των αισθήσεων και του θανάτου. Υπάρχουν γνωστές περιπτώσεις θανάτου από διαρροές αργού.

Σημείο τήξεως, °C
Σημείο βρασμού, °C

Η ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για τη μεταφορά μιας ουσίας από μια στερεά σε μια υγρή κατάσταση ονομάζεται θερμότητα σύντηξης και για να μεταφερθεί από μια υγρή σε μια κατάσταση ατμού ονομάζεται θερμότητα της εξάτμισης. Και οι δύο ποσότητες αναφέρονται συνήθως ως μεταβάσεις που συμβαίνουν υπό κανονική πίεση. Για αδρανή αέρια έχουν τις ακόλουθες τιμές (kcal/g-άτομο):

Θερμότητα τήξης
Θερμότητα εξάτμισης

Παρακάτω συγκρίνονται κρίσιμες θερμοκρασίες αδρανή αέρια και εκείνες οι πιέσεις που είναι απαραίτητες και επαρκείς για τη μεταφορά τους σε αυτές τις θερμοκρασίες από αέρια κατάσταση σε υγρή, - κρίσιμες πιέσεις:

Κρίσιμη θερμοκρασία, °C
Κρίσιμη πίεση, atm

Αυτό είναι ενδιαφέρον :

Το ζήτημα της ατομικότητας του μορίου του αργού επιλύθηκε χρησιμοποιώντας κινητική θεωρία. Σύμφωνα με αυτό, η ποσότητα θερμότητας που πρέπει να δαπανηθεί για να θερμανθεί ένα γραμμάριο μορίου αερίου κατά ένα βαθμό εξαρτάται από τον αριθμό των ατόμων στο μόριό του. Σε σταθερό όγκο, ένα γραμμάριο-μόριο ενός μονατομικού αερίου απαιτεί 3περιττώματα, διατομική - 5 θερμίδες. Για το αργό το πείραμα έδωσε 3περιττώματα, που δήλωνε τη μονοατομική φύση του μορίου του.Το ίδιο ισχύει και για άλλα αδρανή αέρια.

Το ήλιο ήταν το τελευταίο αέριο που μετατράπηκε σε υγρή και στερεή κατάσταση. Σε σχέση με αυτό, υπήρχαν ιδιαίτερες δυσκολίες λόγω του γεγονότος ότι ως αποτέλεσμα της διαστολής σε συνηθισμένες θερμοκρασίες, το ήλιο δεν ψύχεται, αλλά θερμαίνεται. Μόνο κάτω από τους -250 °C αρχίζει να συμπεριφέρεται «κανονικά». Ως εκ τούτου, η συνήθης διαδικασία υγροποίησης θα μπορούσε να εφαρμοστεί στο ήλιο μόνο αφού είχε προηγηθεί πολύ ισχυρή ψύξη. Από την άλλη πλευρά, η κρίσιμη θερμοκρασία του ηλίου είναι εξαιρετικά χαμηλή. Λόγω αυτών των συνθηκών, τα ευνοϊκά αποτελέσματα κατά την εργασία με ήλιο επιτεύχθηκαν μόνο μετά την κυριαρχία της τεχνικής λειτουργίας με υγρό υδρογόνο, χρησιμοποιώντας την εξάτμιση του οποίου μόνο ήταν δυνατή η ψύξη του ηλίου στις απαιτούμενες θερμοκρασίες. Ήταν δυνατό να ληφθεί υγρό ήλιο για πρώτη φορά το 1908, στερεό ήλιο-V1926

Χημικές ιδιότητες:

Τα αδρανή αέρια χαρακτηρίζονται από πλήρη (He, Ne, Ar) ή σχεδόν πλήρη (Kr, Xe, Rn) έλλειψη χημικής δραστηριότητας. Στον περιοδικό πίνακα σχηματίζουν μια ειδική ομάδα (VIII). Λίγο μετά την ανακάλυψη των αδρανών αερίων, η νέα ομάδα που σχημάτισαν στον περιοδικό πίνακα ονομάστηκε μηδέν, προκειμένου να τονιστεί το μηδενικό σθένος αυτών των στοιχείων, δηλαδή η έλλειψη χημικής τους δραστηριότητας. Αυτό το όνομα χρησιμοποιείται συχνά σήμερα, ωστόσο, στην ουσία του περιοδικού νόμου, είναι πιο σωστό να θεωρηθεί η ομάδα αδρανών αερίων ως η όγδοη ομάδα, καθώς οι αντίστοιχες περίοδοι δεν ξεκινούν με αυτά τα στοιχεία, αλλά τελειώνουν.

Η απουσία πλήρους χημικής αδράνειας στα βαριά αδρανή αέρια ανακαλύφθηκε μόλις το 1962. Αποδείχθηκε ότι είναι ικανά να συνδυάζονται με το πιο ενεργό μεταλλοειδές - φθόριο (και μόνο με αυτό). Το ξένο (και το ραδόνιο) αντιδρούν αρκετά εύκολα, το κρυπτό πολύ πιο δύσκολο. Λήφθηκαν XeF2, XeF4, XeF6 και χαμηλής σταθερότητας KrF2. Όλες είναι άχρωμες πτητικές κρυσταλλικές ουσίες.

Διφθοριούχο ξένο(XeF 2) - σχηματίζεται αργά υπό την επίδραση του φωτός της ημέρας σε ένα μείγμα Xe και F 2 σε μηδενικές συνθήκες. Έχει μια χαρακτηριστική ναυτία. Ο σχηματισμός ενός μορίου απαιτεί διέγερση του ατόμου ξένου από 5s 2 5p 6 στην πλησιέστερη δισθενή κατάσταση 5s 2 5p 5 s 1 - 803 kJ/mol, σε 5s 2 5p 5 6p 1 -924 kJ/mol, 25 p1 6d 1 - 953 kJ/ mole.

Xe+F 2 → XeF 2

0,15 mol/l διαλύεται σε νερό. Το διάλυμα είναι ένας πολύ ισχυρός οξειδωτικός παράγοντας. Το διάλυμα αποσυντίθεται σύμφωνα με το ακόλουθο σχήμα:

XeF 2 + H 2 O → HF + Xe + O 2 (η διαδικασία συμβαίνει πιο γρήγορα σε αλκαλικό περιβάλλον, πιο αργά σε όξινο περιβάλλον).

Ξενοτετραφθορίδιο-που σχηματίζεται από απλές ουσίες, η αντίδραση είναι εξαιρετικά εξώθερμη και είναι η πιο σταθερή από όλα τα φθορίδια.

XeF 4 +2Hg=2HgF 2 +Xe

XeF 4 +Pt=PtF 4 +Xe

Ποιοτική αντίδραση σε τετραφθοριούχο ξένο :

XeF 4 +4KI=4KF+2I 2 ↓+Xe

Το τετραφθοριούχο ξένο αποσυντίθεται σύμφωνα με τα ακόλουθα σχήματα:

3Xe 4+ →Xe 6+ +2Xe 0 (σε όξινο μέσο).

Xe 4+ →Xe 0 +Xe 8+ (σε αλκαλικό μέσο).

Το εξαφθοριούχο ξένο είναι άχρωμο, γνωστό σε 3 κρυσταλλικές τροποποιήσεις. Στους 49 ℃, μετατρέπεται σε κίτρινο υγρό, όταν σκληραίνει αποχρωματίζεται ξανά. Οι ατμοί έχουν ανοιχτό κίτρινο χρώμα. Αποσυντίθεται εκρηκτικά. Υπό την επίδραση του υγρού αέρα υδρολύονται:

XeF 6 + H 2 O→ 2HF + OXeF 4

Το OXeF 4 είναι ένα άχρωμο υγρό, λιγότερο αντιδραστικό από το XeF 6. Σχηματίζει κρυσταλλικούς υδρίτες με φθοριούχα αλκαλικά μέταλλα, για παράδειγμα: KF∙OXeF 4

Περαιτέρω υδρόλυση μπορεί να παράγει τριοξείδιο του ξένου:

XeF 6 +3H 2 O→XeO 3 +6HF

Το XeO 3 είναι μια άχρωμη εκρηκτική ουσία που διαχέεται στον αέρα. Αποσυντίθεται εκρηκτικά, αλλά όταν θερμαίνεται ήπια στους 40 βαθμούς Κελσίου, εμφανίζεται η αντίδραση:

2XeO 3 → 2Xe+3O 2

Υπάρχει ένα οξύ που τυπικά αντιστοιχεί σε αυτό το οξείδιο - H 2 XeO 4. Υπάρχουν άλατα που αντιστοιχούν σε αυτό το οξύ: MHXeO 4 ή MH 5 XeO 6, ένα οξύ (Μ - από νάτριο σε καίσιο) που αντιστοιχεί στο τελευταίο άλας:

3XeF 4 +6Ca(OH) 2 →6CaF 2 ↓+Xe+2H 2 XeO 6

Σε ένα έντονα αλκαλικό περιβάλλον, το Xe 6+ μετατρέπει:

4Xe 6+ →Xe 0 +3Xe 8+

Διφθοριούχο κρυπτόν- πτητικό, άχρωμοκρυστάλλους , μια χημικά δραστική ουσία. Σε υψηλές θερμοκρασίες αποσυντίθεται σεφθόριο κρυπτόν . Προέκυψε για πρώτη φορά με τη δράση μιας ηλεκτρικής εκκένωσης σε ένα μείγμα ουσιών, στους -188℃:

F 2 +Kr→KrF 2

Αποσυντίθεται με νερό σύμφωνα με το ακόλουθο σχήμα:

2KrF 2 +2H 2 O→O 2 +4HF+2Kr

Εφαρμογή αδρανών αερίων:

Τα αδρανή αέρια βρίσκουν μια μεγάλη ποικιλία πρακτικών εφαρμογών. Ειδικότερα, ο ρόλος του ηλίου στην απόκτηση χαμηλών θερμοκρασιών είναι εξαιρετικά σημαντικός, καθώς το υγρό ήλιο είναι το πιο κρύο από όλα τα υγρά.Ο τεχνητός αέρας, στον οποίο το άζωτο αντικαθίσταται από ήλιο, χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά για να εξασφαλίσει την αναπνοή των δυτών. Η διαλυτότητα των αερίων αυξάνεται πολύ με την αύξηση της πίεσης, επομένως, όταν ένας δύτης κατεβαίνει στο νερό και τροφοδοτείται με συνηθισμένο αέρα, το αίμα διαλύει περισσότερο άζωτο από ό,τι υπό κανονικές συνθήκες. Κατά την ανάβαση, όταν η πίεση πέφτει, το διαλυμένο άζωτο αρχίζει να απελευθερώνεται και οι φυσαλίδες του φράζουν εν μέρει τα μικρά αιμοφόρα αγγεία, διαταράσσοντας έτσι την κανονική κυκλοφορία του αίματος και προκαλώντας κρίσεις «νόσων caisson». Χάρη στην αντικατάσταση του αζώτου με ήλιο, τα οδυνηρά αποτελέσματα εξασθενούν απότομα λόγω της πολύ χαμηλότερης διαλυτότητας του ηλίου στο αίμα, η οποία είναι ιδιαίτερα αισθητή σε υψηλές πιέσεις. Η εργασία σε μια ατμόσφαιρα αέρα «ηλίου» επιτρέπει στους δύτες να κατέβουν σε μεγάλα βάθη (πάνω από 100 m) και να παρατείνουν σημαντικά την παραμονή τους κάτω από το νερό.

Δεδομένου ότι η πυκνότητα αυτού του αέρα είναι περίπου τρεις φορές μικρότερη από αυτή του κανονικού αέρα, είναι πολύ πιο εύκολο να αναπνέουμε. Αυτό εξηγεί τη μεγάλη ιατρική σημασία του αέρα ηλίου στη θεραπεία του άσθματος, της ασφυξίας κ.λπ., όταν ακόμη και η βραχυπρόθεσμη ανακούφιση της αναπνοής ενός ασθενούς μπορεί να σώσει τη ζωή του. Παρόμοια με το ήλιο, ο αέρας «xenon» (80% xenon, 20% οξυγόνο) έχει ισχυρή ναρκωτική δράση όταν εισπνέεται, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί ιατρικά.

Το νέον και το αργό χρησιμοποιούνται ευρέως στην ηλεκτρική βιομηχανία. Όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα περνά μέσα από γυάλινους σωλήνες γεμάτους με αυτά τα αέρια, το αέριο αρχίζει να λάμπει, το οποίο χρησιμοποιείται για το σχεδιασμό φωτιζόμενων επιγραφών.

Οι σωλήνες νέον υψηλής ισχύος αυτού του τύπου είναι ιδιαίτερα κατάλληλοι για φάρους και άλλες συσκευές σηματοδότησης, καθώς το κόκκινο φως τους εμποδίζεται ελάχιστα από την ομίχλη. Το χρώμα της λάμψης ηλίου αλλάζει από ροζ έως κίτρινο σε πράσινο καθώς η πίεσή του στον σωλήνα μειώνεται. Τα Ar, Kr και Xe χαρακτηρίζονται από διαφορετικές αποχρώσεις του μπλε.

Το αργό (συνήθως αναμεμειγμένο με 14% άζωτο) χρησιμοποιείται επίσης για την πλήρωση ηλεκτρικών λαμπτήρων. Λόγω της σημαντικά χαμηλότερης θερμικής αγωγιμότητάς τους, το κρυπτόν και το ξένο ταιριάζουν ακόμη καλύτερα για αυτόν τον σκοπό: οι ηλεκτρικοί λαμπτήρες που είναι γεμάτοι με αυτά παρέχουν περισσότερο φως με την ίδια κατανάλωση ενέργειας, αντέχουν καλύτερα την υπερφόρτωση και είναι πιο ανθεκτικοί από τους συμβατικούς.

Επιμέλεια: Galina Nikolaevna Kharlamova