De ce și ce gaze sunt numite „nobile”? Ce este un gaz inert Proprietăți chimice ale gazelor nobile

Chiar dacă nu sunteți un chimist sau o persoană apropiată chimiei, probabil ați auzit de un astfel de nume precum gazele inerte. Probabil ați auzit și despre existența unei astfel de definiții ca gaze nobile.

Este interesant că acest nume este atribuit aceluiași grup de gaze, iar astăzi vom înțelege de ce gazele nobile sunt numite gaze nobile și, de asemenea, vom lua în considerare pe scurt informații despre ele.

Ce sunt gazele inerte

Un întreg grup de substanțe, sau mai degrabă elemente chimice, se potrivește imediat caracteristicilor gazelor inerte. Toate au proprietăți similare. Gazele inerte se caracterizează prin faptul că sunt inodore și inodore în condiții normale. În plus, se disting și prin niveluri foarte scăzute de reactivitate chimică.

Grupul de gaze inerte include radon, heliu, xenon, argon, cripton și neon.

De ce gazele inerte au ajuns să fie numite gaze nobile?

Astăzi, în chimie, gazele inerte sunt numite din ce în ce mai mult gaze nobile, dar mai devreme această denumire nu era mai puțin comună decât cea oficială („Inert”). Și istoria originii acestui nume este destul de interesantă.

Denumirea își are originea direct din proprietățile gazelor, deoarece acestea practic nu intră în nicio reacție cu niciun alt element din tabelul periodic, chiar dacă vorbim despre gaze. La rândul lor, elementele rămase fac de bunăvoie o astfel de „conexiune”, intrând în reacții între ele. Pe baza acestui fapt, gazele inerte au început să fie numite cu denumirea foarte comună „Nobil”, care de-a lungul timpului a dobândit statut aproape oficial, folosit astăzi de oamenii de știință.

De asemenea, este interesant de știut că, pe lângă gazele „nobile”, gazele inerte sunt adesea numite și „rare”. Și acest nume este, de asemenea, ușor de explicat - la urma urmei, dintre toate elementele tabelului periodic, pot fi notate doar 6 astfel de gaze.

Utilizarea gazelor inerte

Datorită propriilor caracteristici, gazele rare sunt destul de capabile să fie utilizate sub formă de agenți frigorifici unici în tehnologia criogenică. Acest lucru a devenit posibil deoarece punctele de fierbere și de topire ale elementelor sunt foarte scăzute.

În plus, dacă vorbim direct despre heliu, acesta este folosit ca unul dintre componentele pentru producerea amestecurilor de respirație care sunt utilizate în mod activ în timpul scufundărilor.

Argonul este, de asemenea, utilizat pe scară largă, care este folosit în sudare și tăiere. Iar proprietățile conductivității termice scăzute fac din argon și un material ideal pentru umplerea ferestrelor cu geam dublu.

Subgrupul principal al celui de-al optulea grup al tabelului periodic este format din gaze nobile - heliu, neon, argon, cripton, xenon și radon. Aceste elemente se caracterizează printr-o activitate chimică foarte scăzută, ceea ce dă naștere la denumirea de gaze nobile sau inerte. Ele formează doar compuși cu alte elemente sau substanțe cu dificultate; nu s-au obținut compuși chimici ai heliului, neonului și argonului. Atomii gazelor nobile nu sunt combinați în molecule, cu alte cuvinte, moleculele lor sunt monoatomice.

Gazele nobile încheie fiecare perioadă a sistemului de elemente. Cu excepția heliului, toți au opt electroni în stratul exterior de electroni al atomului, formând un sistem foarte stabil. Învelișul de electroni a heliului, format din doi electroni, este, de asemenea, stabil. Prin urmare, atomii de gaz nobili sunt caracterizați prin energii mari de ionizare și, de regulă, energii cu afinitate electronică negativă.

În tabel 38 prezintă unele proprietăți ale gazelor nobile, precum și conținutul acestora în aer. Se poate observa că temperaturile de lichefiere și solidificare a gazelor nobile sunt mai scăzute, cu atât masele lor atomice sau numerele de serie sunt mai mici: cea mai scăzută temperatură de lichefiere este pentru heliu, cea mai mare pentru radon.

Tabelul 38. Câteva proprietăți ale gazelor nobile și conținutul lor în aer

Până la sfârșitul secolului al XIX-lea, se credea că aerul era format doar din oxigen și azot. Dar în 1894, fizicianul englez J. Rayleigh a stabilit că densitatea azotului obținut din aer (1,2572) este puțin mai mare decât densitatea azotului obținut din compușii săi (1,2505). Profesorul de chimie W. Ramsay a sugerat că diferența de densitate este cauzată de prezența unor gaze mai grele în azotul atmosferic. Combinând azotul cu magneziu fierbinte (Ramsay) sau provocând combinarea acestuia cu oxigenul prin acțiunea unei descărcări electrice (Rayleigh), ambii oameni de știință au izolat cantități mici de gaz inert din punct de vedere chimic din azotul atmosferic. Astfel, a fost descoperit un element necunoscut până acum numit argon. În urma argonului, au fost izolate heliu, neon, cripton și xenon, conținute în aer în cantități neglijabile. Ultimul element al subgrupului - radonul - a fost descoperit în timpul studiului transformărilor radioactive.

De menționat că existența gazelor nobile a fost prezisă încă din 1883, adică cu 11 ani înainte de descoperirea argonului, de către omul de știință rus II A. Morozov (1854-1946), care a fost închis în 1882 pentru participarea la mișcarea revoluționară. de guvernul ţarist către cetatea Shlisselburg. N.A. Morozov a determinat corect locul gazelor nobile în tabelul periodic, a prezentat idei despre structura complexă a atomului, posibilitatea de a sintetiza elemente și de a utiliza energia intra-atomică. N.A. Morozov a fost eliberat din închisoare în 1905, iar previziunile sale remarcabile au devenit cunoscute abia în 1907, după publicarea cărții sale „Sisteme periodice ale structurii materiei”, scrisă în izolare.

În 1926, N. A. Morozov a fost ales membru de onoare al Academiei de Științe a URSS.

Multă vreme s-a crezut că atomii de gaz nobili sunt în general incapabili să formeze legături chimice cu atomii altor elemente. Au fost cunoscuți doar compuși moleculari relativ instabili ai gazelor nobile - de exemplu, hidrații formați prin acțiunea gazelor nobile comprimate asupra apei suprarăcite în cristalizare. Acești hidrați aparțin tipului de clatrat (vezi § 72); legăturile de valență nu apar în timpul formării unor astfel de compuși.

Formarea clatraților cu apă este favorizată de prezența a numeroase cavități în structura cristalină a gheții (vezi § 70).

Cu toate acestea, în ultimele decenii s-a constatat că criptonul, xenonul și radonul sunt capabile să se combine cu alte elemente și, mai ales, cu fluorul. Astfel, prin interacțiunea directă a gazelor nobile cu fluorul (prin încălzire sau într-o descărcare electrică), s-au obținut fluoruri și. Toate sunt cristale care sunt stabile în condiții obișnuite. S-au obținut și derivați de xenon în stare de oxidare - hexafluorura, trioxidul, hidroxidul. Ultimii doi compuși prezintă proprietăți acide; deci reacţionând cu alcalii formează săruri ale acidului xenonic, de exemplu: .

- (gaz inert), un grup de gaze incolore și inodore care alcătuiesc grupa 0 în tabelul periodic. Acestea includ (în ordinea crescătoare a numărului atomic) HELIUM, NEON, ARGON, KRYPTON, XENON și RADON. Activitate chimică scăzută... Dicționar enciclopedic științific și tehnic

GAZE NOBILE- GAZE NOBILE, chimic. elemente: heliu, neon, argon, cripton, xenon și emanație. Și-au primit numele din incapacitatea lor de a reacționa cu alte elemente. În 1894 engleză. Oamenii de știință Rayleigh și Ramsay au descoperit că N obținut din aer... ... Marea Enciclopedie Medicală

- (gaze inerte), elemente chimice din grupa VIII a sistemului periodic: heliu He, neon Ne, argon Ar, kripton Kr, xenon Xe, radon Rn. inert din punct de vedere chimic; toate elementele cu excepția lui He formează compuși de incluziune, de exemplu Ar?5,75H2O, oxizi de Xe,... ... Enciclopedie modernă

gaze nobile- (gaze inerte), elemente chimice din grupa VIII a sistemului periodic: heliu He, neon Ne, argon Ar, kripton Kr, xenon Xe, radon Rn. inert din punct de vedere chimic; toate elementele, cu excepția lui He, formează compuși de incluziune, de exemplu Ar´5.75H2O, oxizii Xe,... ... Dicţionar Enciclopedic Ilustrat

- (gaze inerte) elemente chimice: heliu He, neon Ne, argon Ar, krypton Kr, xenon Xe, radon Rn; aparțin grupei a VIII-a a tabelului periodic. Gazele monoatomice sunt incolore și inodore. Prezent în cantități mici în aer, găsit în... ... Dicţionar enciclopedic mare

gaze nobile- (gaze inerte) elemente din grupa a VIII-a a tabelului periodic al lui D. I. Mendeleev: heliu He, neon Ne, argon Ar, kripton Kr, xenon Xe, radon Rn. Prezent în cantități mici în atmosferă, găsit în unele minerale, gaze naturale,... ... Enciclopedia rusă a protecției muncii

GAZE NOBILE- (vezi) substanțe simple formate din atomi de elemente din subgrupa principală a grupei VIII (vezi): heliu, neon, argon, cripton, xenon și radon. În natură, ele se formează în timpul diferitelor procese nucleare. În cele mai multe cazuri, acestea sunt obținute fracționat... ... Marea Enciclopedie Politehnică

- (gaze inerte), elemente chimice: heliu He, neon Ne, argon Ar, krypton Kr, xenon Xe, radon Rn; aparțin grupei a VIII-a a tabelului periodic. Gazele monoatomice sunt incolore și inodore. Prezent în cantități mici în aer, găsit în... ... Dicţionar enciclopedic

- (gaze inerte, gaze rare), chimice. elemente VIII gr. periodic sisteme: heliu (He), neon (Ne), argon (Ar), kripton (Kr), xenon (Xe), radon (Rn). În natură, ele se formează ca urmare a descompunerii. procese nucleare. Aerul conține 5,24 * 10 4% în volum He, ... ... Enciclopedie chimică

- (gaze inerte), chimic elemente: heliu He, neon Ne, argon Ar, krypton Kr, xenon Xe, radon Rn; aparțin grupei a VIII-a periodice. sisteme. Gazele monoatomice sunt incolore și inodore. Sunt prezente în cantități mici în aer, conținute în anumite... ... Științele naturii. Dicţionar enciclopedic

Cărți

• , D. N. Putintsev, N. M. Putintsev. Cartea examinează proprietățile structurale, termodinamice și dielectrice ale gazelor nobile, relația lor între ele și cu interacțiunea intermoleculară. O parte din textul manualului servește...
• Structura și proprietățile substanțelor simple. Gaze nobile. Tutorial. Grif MO RF, Putintsev D.N. Cartea examinează proprietățile structurale, termodinamice și dielectrice ale gazelor nobile, relația lor între ele și cu interacțiunea intermoleculară. O parte din textul manualului servește...

Școala Internațională Britanică

Rezumat despre chimie

„Gaze inerte și proprietățile lor”

elev de clasa a IX-a

Sokolenko Alexey

supraveghetor:

Chernysheva I.V.

Introducere…………………………………………………………………………………………… 2

1.1 Gaze inerte – elemente din grupa a VIII-a……………………………………………...2

1.2 Argonul pe pământ și în univers……………………………………………………………………….5

IIIstoria descoperirii gazelor……………………………………………………………………………..7

2.1 Argon ………………………………………………………………………………… 7

2.2 Heliu………………………………………………………………………..8

2.3 Krypton……………………………………………………..………..9

2.4 Neon………………………………………………………..………9

2.5 Xenon………………………………………………………………………………………………..9

2.6 Radonul…………………………………………………………………………..10

IIIProprietățile gazelor inerte și ale compușilor acestora…………………………………………………………………….10

3.1 Proprietățile fizice ale gazelor inerte………………………………………….10

3.2 Proprietățile chimice ale gazelor inerte………………………………………………..11

3.3 Obținerea argonului………………………………………………………………………..14

3.4 Proprietățile fiziologice ale gazelor inerte……………………………………………15

IVUtilizarea gazelor inerte…………………………………………………………..…..16

Lista referințelor………………………………………………………………………..18

I. Introducere.

Peste tot și peste tot suntem înconjurați de aer atmosferic. În ce constă? Răspunsul nu este dificil: din 78,08% azot, 20,9% oxigen, 0,03% dioxid de carbon, 0,00005% hidrogen, aproximativ 0,94% sunt așa-numitele gaze inerte. Acestea din urmă au fost descoperite abia la sfârșitul secolului trecut.

Radonul se formează în timpul descompunerii radioactive a radiului și se găsește în cantități neglijabile în materialele care conțin uraniu, precum și în unele ape naturale. Heliul, un produs al dezintegrarii α radioactive a elementelor, se găsește uneori în cantități apreciabile în gazele naturale și gazele eliberate din puțurile de petrol. Acest element se găsește în cantități uriașe pe Soare și alte stele. Este al doilea element cel mai abundent din univers (după hidrogen).

1.1 Gaze inerte - elemente din grupa 8A.

Configurația stratului exterior de electroni al atomilor de heliu 1 s 2, restul elementelor subgrupei VIII – ns 2 n.p. 6 .

1.2 Argon pe pământ și în univers.

Există mult mai mult argon pe Pământ decât toate celelalte elemente ale grupului său combinate. Conținutul său mediu în scoarța terestră (clarke) este de 14 ori mai mare decât heliul și de 57 de ori mai mare decât neonul. Există argon în apă, până la 0,3 cm 3 pe litru de apă de mare și până la 0,55 cm 3 pe litru de apă dulce. Este curios că în aerul vezicii natatoare a peștilor se găsește mai mult argon decât în ​​aerul atmosferic. Acest lucru se datorează faptului că argonul este mai solubil în apă decât azotul... Principalul „depozit” al argonului terestru este atmosfera. Conține (în greutate) 1,286%, iar 99,6% din argonul atmosferic este cel mai greu izotop - argon-40. Proporția acestui izotop în argonul scoarței terestre este și mai mare. Între timp, pentru marea majoritate a elementelor luminoase imaginea este inversă - predomină izotopii luminii. Motivul acestei anomalii a fost descoperit în 1943. În scoarța terestră există o sursă puternică de argon-40 - un izotop radioactiv de potasiu 40 K. La prima vedere, nu există prea mult din acest izotop în adâncime - doar 0,0119% din conținutul total de potasiu. Cu toate acestea, cantitatea absolută de potasiu-40 este mare, deoarece potasiul este unul dintre cele mai abundente elemente de pe planeta noastră. Fiecare tonă de rocă magmatică conține 3,1 g de potasiu-40. Dezintegrarea radioactivă a nucleelor ​​atomice de potasiu-40 are loc simultan în două moduri. Aproximativ 88% din potasiu-40 suferă dezintegrare beta și este transformat în calciu-40. Dar în 12 cazuri din 100 (în medie), nucleele de potasiu-40 nu emit, ci, dimpotrivă, captează un electron de pe orbita K cea mai apropiată de nucleu ("K-capture"). Electronul capturat se combină cu un proton - se formează un nou neutron în nucleu și se emite un neutrin. Numărul atomic al elementului scade cu unu, dar masa nucleului rămâne practic neschimbată. Așa se transformă potasiul în argon. Timpul de înjumătățire a 40 K este destul de lung - 1,3 miliarde de ani. Prin urmare, procesul de formare a 40 Ar în intestinele Pământului va continua mult, foarte mult timp. Prin urmare, deși extrem de lent, conținutul de argon din scoarța și atmosfera terestră va crește constant, unde argonul este „exhalat” de litosferă ca urmare a proceselor vulcanice, a intemperiilor și recristalizării rocilor, precum și a surselor de apă. Adevărat, în timpul existenței Pământului, aprovizionarea cu potasiu radioactiv a fost complet epuizat - a devenit de 10 ori mai mică (dacă vârsta Pământului este considerată egală cu 4,5 miliarde de ani). Raportul izotopilor 40 Ar: 40 K și 40 Ar: 36 Ar din roci a stat la baza metodei cu argon pentru determinarea vârstei absolute a mineralelor. Evident, cu cât relația este mai mare, cu atât rasa este mai în vârstă. Metoda argonului este considerată cea mai fiabilă pentru determinarea vârstei rocilor magmatice și a majorității mineralelor de potasiu. Pentru dezvoltarea acestei metode, profesorul E.K. Gerling a primit Premiul Lenin în 1963. Deci, tot sau aproape tot argonul-40 de pe Pământ provine din potasiu-40. Prin urmare, izotopul greu domină în argonul terestru. Acest factor explică, de altfel, una dintre anomaliile tabelului periodic. Spre deosebire de principiul original al construcției sale - principiul greutăților atomice - argonul este plasat în tabel înaintea potasiului. Dacă în argon ar predomina izotopii de lumină, ca și în elementele învecinate (cum se pare că este cazul în spațiu), atunci greutatea atomică a argonului ar fi mai mică cu două până la trei unități... Acum despre izotopii ușoare. De unde provin 36 Ar și 38 Ar? Este posibil ca o parte a acestor atomi să fie de origine relictă, de exemplu. O parte din argonul ușor a intrat în atmosfera pământului din spațiu în timpul formării planetei noastre și a atmosferei sale. Dar majoritatea izotopilor de lumină ai argonului s-au născut pe Pământ ca urmare a proceselor nucleare. Este probabil ca nu toate astfel de procese să fi fost descoperite încă. Cel mai probabil, unii dintre ei s-au oprit cu mult timp în urmă, deoarece atomii „părinte” de scurtă durată au fost epuizați, dar există încă procese nucleare în desfășurare în care se nasc argon-36 și argon-38. Aceasta este degradarea beta a clorului-36, bombardarea particulelor alfa (în minerale de uraniu) de sulf-33 și clor-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 e .

Argonul este prezent în materia Universului chiar mai abundent decât pe planeta noastră. Este deosebit de abundent în materia stelelor fierbinți și a nebuloaselor planetare. Se estimează că în spațiu există mai mult argon decât clor, fosfor, calciu și potasiu - elemente care sunt foarte comune pe Pământ. Izotopii 36 Ar și 38 Ar domină în argonul cosmic; există foarte puțin argon-40 în Univers. Acest lucru este indicat de analiza spectrală de masă a argonului din meteoriți. Calculele prevalenței potasiului ne convin de același lucru. Se dovedește că în spațiu există aproximativ 50 de mii de ori mai puțin potasiu decât argonul, în timp ce pe Pământ raportul lor este în mod clar în favoarea potasiului - 660: 1. Și, deoarece există puțin potasiu, atunci de unde provine argonul-40?!

IIIstoria descoperirii gazelor inerte.

Până la sfârșitul secolului al XVIII-lea, multe dintre gazele cunoscute fuseseră descoperite. Acestea au inclus: oxigen - un gaz care susține arderea; dioxid de carbon - putea fi detectat cu ușurință printr-o proprietate foarte remarcabilă: a întunecat apa de var; si, in final, azotul, care nu sustine arderea si nu are nici un efect asupra apei de var. Aceasta era compoziția atmosferei în mintea chimiștilor de atunci și nimeni, cu excepția celebrului om de știință englez Lord Cavendish, nu se îndoia de asta.

Și avea motive să se îndoiască.

În 1785 a efectuat un experiment destul de simplu. În primul rând, a îndepărtat dioxidul de carbon din aer. A acționat asupra amestecului rămas de azot și oxigen cu o scânteie electrică. Azotul, reacționând cu oxigenul, a produs vapori violenți de oxizi de azot, care, dizolvându-se în apă, s-au transformat în acid azotic. Această operațiune s-a repetat de multe ori.

Cu toate acestea, puțin mai puțin de o sutime din volumul de aer luat pentru experiment a rămas neschimbat. Din păcate, acest episod a fost uitat de mulți ani.

În 1785, chimistul și fizicianul englez G. Cavendish a descoperit un gaz nou în aer, neobișnuit de stabil din punct de vedere chimic. Acest gaz a reprezentat aproximativ o sută douăzeci din volumul de aer. Dar Cavendish nu a putut afla ce fel de gaz era. Acest experiment a fost amintit 107 ani mai târziu, când John William Strutt (Lord Rayleigh) a dat peste aceeași impuritate, observând că azotul din aer era mai greu decât azotul izolat din compuși. Nefiind găsit o explicație de încredere pentru anomalie, Rayleigh, prin intermediul revistei Nature, a apelat la colegii săi de știință naturală cu o propunere de a gândi împreună și de a lucra la dezlegarea cauzelor acesteia... Doi ani mai târziu, Rayleigh și W. Ramsay au stabilit că există este într-adevăr un amestec al unui gaz necunoscut în azotul din aer, mai greu decât azotul și extrem de inert din punct de vedere chimic. Când au făcut publice descoperirea lor, a fost uimitoare. Multora li s-a părut incredibil că mai multe generații de oameni de știință, care au efectuat mii de teste de aer, au trecut cu vederea componenta sa și chiar una atât de vizibilă - aproape un procent! Apropo, în această zi și oră, 13 august 1894, argonul și-a primit numele, care s-a tradus din greacă înseamnă „inactiv”. A fost propusă de dr. Medan, care a prezidat ședința. Între timp, nu este surprinzător că argonul a ocolit oamenii de știință atât de mult timp. La urma urmei, în natură nu a arătat absolut nimic despre sine! O paralelă cu energia nucleară se sugerează: vorbind despre dificultățile detectării acesteia, A. Einstein a remarcat că nu este ușor să recunoști un bogat dacă nu își cheltuiește banii... Scepticismul oamenilor de știință a fost rapid risipit prin testele experimentale. și stabilirea constantelor fizice ale argonului. Dar nu a fost lipsit de costuri morale: supărat de atacurile colegilor săi (în principal chimiști), Rayleigh a abandonat studiul argonului și al chimiei în general și și-a concentrat interesele asupra problemelor fizice. Un mare om de știință, a obținut rezultate remarcabile în fizică, pentru care a fost distins cu Premiul Nobel în 1904. Apoi, la Stockholm, s-a întâlnit din nou cu Ramsay, care a primit în aceeași zi Premiul Nobel pentru descoperirea și studiul gazelor nobile, inclusiv argonul.

În februarie 1895, Razmay a primit o scrisoare de la meteorologul londonez Myers, în care a raportat despre experimentele geologului american Hillebrand, care a fiert minerale rare de uraniu în acid sulfuric și a observat eliberarea unui gaz ale cărui proprietăți semănau cu azotul. Cu cât este mai mult uraniu conținut în minerale, cu atât s-a eliberat mai mult gaz. Hillebrand a presupus că acest gaz era azot. „Poate fi argon?” – a întrebat autorul scrisorii.

Curând, Razmay și-a trimis asistenții la magazinele de produse chimice din Londra pentru uraniu kleveite. Au fost achiziționate 30 de grame de kleveite, iar în aceeași zi Razmay și asistentul său Matthews au extras câțiva centimetri cubi de gaz. Razmay a supus acest gaz unei examinări spectroscopice. A văzut o linie galbenă strălucitoare, foarte asemănătoare cu linia de sodiu și, în același timp, diferită de aceasta în poziția sa în spectru. Razmay a fost atât de surprins încât a dezasamblat spectroscopul, l-a curățat, dar cu un nou experiment a descoperit din nou o linie galbenă strălucitoare care nu coincidea cu linia sodiului. Razmay a privit prin spectrele tuturor elementelor. În cele din urmă și-a amintit de o linie misterioasă din spectrul coroanei solare.

În 1868, în timpul unei eclipse de soare, cercetătorul francez Jansen și englezul Lockyer au descoperit o linie galbenă strălucitoare în spectrul proeminențelor solare, care nu se afla în spectrul terestru al surselor de lumină. În 1871, Lockyer a sugerat dacă această linie ar putea aparține spectrului unei substanțe necunoscute pe Pământ.

El a numit acest element ipotetic heliu, adică „solar”. Dar nu a fost găsit pe pământ. Fizicienii și chimiștii nu au fost interesați de asta: pe Soare, spun ei, condițiile sunt complet diferite și acolo hidrogenul va trece pentru heliu.

Deci este chiar acest heliu în mâinile lui? Razmay este aproape sigur de acest lucru, dar vrea să audă o confirmare de la celebrul spectroscopist Crookes. Razmai îi trimite gaz pentru cercetare și scrie că a găsit un gaz nou, pe care îl numește krypton, care în greacă înseamnă „ascuns”. Telegrama de la Crookes scria: „Kryptonul este heliu”.

2.3 Krypton.

Până în 1895, au fost descoperite două gaze inerte. Era clar că între ele trebuie să existe un alt gaz, ale cărui proprietăți le descria Razmay urmând exemplul lui Mendeleev. Lecoq de Boisbaudran a prezis chiar și greutatea gazului nedescoperit - 20,0945.

Și nu se știe dacă omul de știință ar fi descoperit noi gaze inerte dacă, în timpul căutării sale, Linde din Genmania și Hampson din Anglia nu ar fi obținut simultan un brevet pentru o mașină care lichefia aerul.

Această mașină părea creată special pentru detectarea gazelor inerte. Principiul funcționării sale se bazează pe un fenomen fizic binecunoscut: dacă comprimați aerul, apoi lăsați-l să se extindă rapid, se răcește. Aerul răcit este folosit pentru a răci o nouă porțiune de aer care intră în mașină etc., până când aerul se transformă în lichid.

După ce a evaporat aproape tot azotul și oxigenul, Razmai a introdus aerul lichid rămas în gazometru. S-a gândit să găsească heliu în el, deoarece credea că acest gaz se evaporă mai lent decât oxigenul și azotul. El a purificat gazul într-un gazometru de impuritățile de oxigen și azot și a înregistrat un spectru în care a înregistrat două linii necunoscute anterior.

Apoi, Razmay a pus 15 litri de argon într-un cilindru în aer lichid. Pentru a găsi un gaz inert, calculat a fi mai ușor decât argonul și criptonul, Razmay a colectat primele porțiuni de evaporare a argonului. Rezultatul a fost un nou spectru cu linii roșii strălucitoare. Razmai a numit gazul neon eliberat, care înseamnă „nou” în greacă.

Apoi, Razmay a pus 15 litri de argon într-un cilindru în aer lichid. Pentru a găsi un gaz inert, calculat a fi mai ușor decât argonul și criptonul, Razmay a colectat primele porțiuni de evaporare a argonului. Rezultatul a fost un nou spectru cu linii roșii strălucitoare. Razmai a numit noul gaz neon, care înseamnă „nou” în greacă.

2.5 Xenon.

În 1888, asistentul lui Razmay Travers a construit o mașină capabilă să producă o temperatură de -253 0 C. Cu ajutorul lui s-a obținut argon solid. Toate gazele au fost distilate, cu excepția criptonului. Și deja în criptonul nerafinat a fost găsit xenon ("extraterestru"). Pentru a obține 300 de centimetri cubi de xenon, oamenii de știință au fost nevoiți să proceseze 77,5 milioane de litri de aer atmosferic pe parcursul a 2 ani.

S-a spus deja că heliul este prezent în mineralele de uraniu. Cu cât este mai mult uraniu în kleveite, cu atât mai mult heliu. Razmay a încercat multă vreme să găsească o relație între conținutul de uraniu și heliu, dar nu a reușit. Soluția a venit din cealaltă parte; a fost asociat cu descoperirea radioactivității.

S-a descoperit că radiul emana o substanță gazoasă numită emanație. 1 gram de radiu pe zi a eliberat un milimetru cub de emanație. În 1903, Razmay și celebrul fizician Soddy au început să studieze emanația. Aveau la dispoziție doar 50 de miligrame de bromură de radiu; în același timp nu aveau mai mult de 0,1 milimetru cub de emanație.

Pentru a efectua lucrările, Razmay a construit cântare ultra-sensibile care arătau patru miliarde de grame. Cercetătorii au descoperit curând că emanația este cel mai recent membru al familiei gazelor nobile.

Multă vreme nu au fost în stare să examineze spectrul emanației. Odată, după ce au lăsat tubul cu emanația timp de câteva zile, l-au așezat într-un spectroscop și au fost surprinși să vadă binecunoscutele linii de heliu în spectroscop.

Acest fapt a confirmat presupunerea lui Rutherford și Soddy că transformarea radioactivă este asociată cu transformarea atomilor. Radiul s-a dezintegrat spontan, s-a transformat într-o emanație și a eliberat nucleul unui atom de heliu. Un element s-a transformat în altul.

Oamenii de știință înțeleg acum de ce se găsește heliu în materialele cu uraniu; este unul dintre produsele de descompunere ai uraniului. În 1923, prin decizia Comitetului Internațional pentru Elemente Chimice, emanația a fost redenumită radon.

III Proprietăţile gazelor inerte şi ale compuşilor acestora.

3.1 Proprietăţile fizice ale gazelor inerte.

Gazele nobile sunt gaze incolore, monoatomice, fără culoare sau miros.

Gazele nobile au o conductivitate electrică mai mare decât alte gaze și strălucesc puternic când trece curentul prin ele: heliu cu o lumină galbenă strălucitoare, deoarece în spectrul său relativ simplu predomină linia galbenă dublă peste toate celelalte; neonul are o lumină roșie aprinsă, deoarece liniile sale cele mai strălucitoare se află în partea roșie a spectrului.

Natura saturată a moleculelor atomice ale gazelor inerte se reflectă și în faptul că gazele inerte au puncte de lichefiere și de îngheț mai mici decât alte gaze cu aceeași greutate moleculară. Din subgrupul de gaze grele inerte, argonul este cel mai ușor. Este de 1,38 ori mai greu decât aerul. Devine lichid la – 185,9°C, se solidifică la – 189,4°C (în condiții normale de presiune).

Spre deosebire de heliu și neon, este destul de bine adsorbit pe suprafețele solidelor și se dizolvă în apă (3,29 cm 3 la 100 g apă la 20 ° C). Argonul se dizolvă și mai bine în multe lichide organice. Dar este practic insolubil în metale și nu difuzează prin ele.

3.2 Proprietăţile chimice ale gazelor inerte.

Multă vreme nu s-au găsit condiții în care gazele nobile să poată intra în interacțiuni chimice. Nu au format adevărați compuși chimici. Cu alte cuvinte, valența lor a fost zero. Pe această bază, s-a decis ca noul grup de elemente chimice să fie considerat zero. Activitatea chimică scăzută a gazelor nobile se explică prin configurația rigidă de opt electroni a stratului exterior de electroni. Polarizabilitatea atomilor crește odată cu creșterea numărului de straturi electronice. Prin urmare, ar trebui să crească atunci când treceți de la heliu la radon. Reactivitatea gazelor nobile ar trebui să crească, de asemenea, în aceeași direcție.

Astfel, deja în 1924, a fost exprimată ideea că unii compuși ai gazelor grele inerte (în special, fluorurile și clorurile de xenon) sunt destul de stabili din punct de vedere termodinamic și pot exista în condiții normale. Nouă ani mai târziu, această idee a fost susținută și dezvoltată de teoreticieni celebri - Pauling și Oddo. Studiul structurii electronice a cochiliilor de cripton și xenon din punct de vedere al mecanicii cuantice a condus la concluzia că aceste gaze sunt capabile să formeze compuși stabili cu fluor. Au fost și experimentatori care au decis să testeze ipoteza, dar timpul a trecut, s-au făcut experimente și nu s-a obținut fluorura de xenon. Ca urmare, aproape toate lucrările din acest domeniu au fost oprite și s-a stabilit în cele din urmă opinia despre inerția absolută a gazelor nobile.

Cu toate acestea, în 1961, Bartlett, angajat al uneia dintre universitățile din Canada, care studia proprietățile hexafluorurei de platină, un compus mai activ decât fluorul în sine, a descoperit că potențialul de ionizare al xenonului este mai mic decât cel al oxigenului (12, 13 și 12, respectiv 20 eV). Între timp, oxigenul a format un compus cu compoziția O 2 PtF 6 cu hexafluorură de platină ... Bartlett a efectuat un experiment și la temperatura camerei din hexafluorura de platină gazoasă și xenon gazos a obținut o substanță solidă galben-portocalie - hexafluorplatinat de xenon XePtF 6, comportamentul căruia nu este diferit de comportamentul compușilor chimici obișnuiți. Când este încălzit în vid, XePtF 6 sublimează fără descompunere; în apă se hidrolizează, eliberând xenon:

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

Lucrările ulterioare ale lui Bartlett au făcut posibilă stabilirea că xenonul, în funcție de condițiile de reacție, formează doi compuși cu hexafluorura de platină: XePtF 6 și Xe (PtF 6) 2; atunci când sunt hidrolizate se obțin aceleași produse finite. Convingându-se că xenonul a reacționat într-adevăr cu hexafluorura de platină, Bartlett a făcut un raport și în 1962 a publicat un articol în jurnalul Proceedings of the Chemical Society despre descoperirea sa. Articolul a stârnit un mare interes, deși mulți chimiști l-au tratat cu neîncredere nedisimulata. Dar trei săptămâni mai târziu, experimentul lui Bartlett a fost repetat de un grup de cercetători americani conduși de Chernik la Laboratorul Național Argonne. În plus, ei au fost primii care au sintetizat compuși xenon similari cu hexafluoruri de ruteniu, rodiu și plutoniu. Așa au fost descoperiți primii cinci compuși xenon: XePtF 6, Xe (PtF 6) 2, XeRuF 6, XeRhF 6, XePuF 6 - mitul despre inerția absolută a gazelor nobile a fost spulberat și începutul chimiei xenonului. A sosit momentul să testăm corectitudinea ipotezei despre posibilitatea interacțiunii directe a xenonului cu fluorul.

Un amestec de gaze (1 parte xenon și 5 părți fluor) a fost plasat într-un vas de nichel (deoarece nichelul este cel mai rezistent la fluor) și încălzit la presiune relativ scăzută. După o oră, vasul a fost răcit rapid, iar gazul rămas în el a fost pompat și analizat. Era fluor. Tot xenonul a reactionat! Au deschis vasul și au găsit în el cristale incolore XeF 4. Tetrafluorura de xenon s-a dovedit a fi un compus complet stabil; molecula sa are forma unui pătrat cu ioni de fluor în colțuri și xenon în centru. Fluoruri de tetrafluorura de xenon mercur:

XeF4 + 2Hg = Xe + 2HgF2

Platina este, de asemenea, fluorurată cu această substanță, dar numai dizolvată în fluorură de hidrogen.

Un lucru interesant despre chimia xenonului este că, prin schimbarea condițiilor de reacție, este posibil să se obțină nu numai XeF 4, ci și alte fluoruri - XeF 2, XeF 6.

Chimiștii sovietici V.M. Khutoretsky și V.A. Shpansky au arătat că condițiile dure nu sunt deloc necesare pentru sinteza difluorurii de xenon. Conform metodei propuse de ei, un amestec de xenon și fluor (în raport molecular de 1:1) este alimentat într-un vas din nichel sau oțel inoxidabil, iar când presiunea crește la 35 atm, începe o reacție spontană.

XeF 2 este singura fluorură de xenon care poate fi produsă fără utilizarea fluorului elementar. Se formează prin acțiunea unei descărcări electrice asupra unui amestec de xenon și tetrafluorură de carbon. Desigur, este posibilă și sinteza directă. XeF 2 foarte pur se obține dacă un amestec de xenon și fluor este iradiat cu lumină ultravioletă. Solubilitatea difluorurii în apă este scăzută, dar soluția sa este un agent oxidant puternic. Treptat se auto-descompune în xenon, oxigen și fluorură de hidrogen; Descompunerea are loc deosebit de rapid într-un mediu alcalin. Difluorura are un miros ascuțit, specific. De mare interes teoretic este metoda de sinteza a difluorurii de xenon, bazata pe expunerea unui amestec de gaze la radiatii ultraviolete (lungime de unda de ordinul 2500-3500 A). Radiația determină scindarea moleculelor de fluor în atomi liberi. Acesta este motivul formării difluorului: fluorul atomic este neobișnuit de activ. Pentru a obține XeF 6, sunt necesare condiții mai stricte: 700 ° C și 200 atm. În astfel de condiții, într-un amestec de xenon și fluor (raport de la 1:4 la 1:20), aproape tot xenonul este transformat în XeF 6. Hexafluorura de xenon este extrem de activă și se descompune exploziv. Reacționează ușor cu fluorurile de metale alcaline (cu excepția LiF):

XeF 6 + RbF = RbXeF 7,

dar la 50°C această sare se descompune:

2RbXeF 7 = XeF 6 + Rb 2 XeF 8

De asemenea, a fost raportată sinteza fluorului superior XeF 8, care este stabil doar la temperaturi sub minus 196°C.

Sinteza primilor compuși cu xenon a ridicat chimiștilor întrebarea despre locul gazelor inerte în tabelul periodic. Anterior, gazele nobile au fost alocate unui grup zero separat, care corespundea pe deplin ideii valenței lor. Dar când xenonul a intrat într-o reacție chimică, când a devenit cunoscută fluorura sa superioară, în care valența xenonului este de opt (și aceasta este destul de în concordanță cu structura învelișului său de electroni), au decis să transfere gazele inerte în grupul VIII. Grupul zero a încetat să mai existe.

Nu a fost încă posibil să forțați xenonul să reacționeze fără participarea fluorului (sau a unora dintre compușii săi). Toți compușii xenon cunoscuți în prezent sunt obținuți din fluorurile sale. Aceste substanțe au reactivitate crescută. Cel mai bine a fost studiată interacțiunea fluorurilor de xenon cu apa. Hidroliza XeF 4 într-un mediu acid duce la formarea de oxid de xenon XeO 3 - cristale incolore care difuzează în aer. Molecula XeO 3 are structura unei piramide triunghiulare aplatizate cu un atom de xenon în vârf. Această conexiune este extrem de instabilă; când se descompune, puterea exploziei se apropie de puterea unei explozii TNT. Câteva sute de miligrame de XeO 3 sunt suficiente pentru ca desicatorul să fie suflat în bucăți. Este posibil ca în timp trioxidul de xenon să fie folosit ca exploziv de zdrobire. Astfel de explozivi ar fi foarte convenabil, deoarece toți produsele unei reacții explozive sunt gaze. Între timp, folosirea trioxidului de xenon în acest scop este prea costisitoare - la urma urmei, există mai puțin xenon în atmosferă decât aurul în apa de mare, iar procesul de izolare a acestuia necesită multă muncă. Să reamintim că pentru a obține 1 m 3 de xenon trebuie procesați 11 milioane m 3 de aer. Acidul instabil al xenonului hexavalent H 6 XeO 6 corespunzător trioxidului se formează ca urmare a hidrolizei XeF 6 la 0 ° C:

XeF6 + 6H20 = 6HF + H6Xe06

Dacă la produsele acestei reacții se adaugă rapid Ba (OH) 2 , un precipitat amorf alb de Ba 3 XeO 6 precipită. La 125°C se descompune în oxid de bariu, xenon și oxigen. S-au obţinut săruri asemănătoare de xenonat de sodiu şi potasiu. Când ozonul acționează asupra unei soluții de XeO3 în hidroxid de sodiu unimolar, se formează o sare a xenonului acid superior Na4XeO6. Perxenonatul de sodiu poate fi izolat sub forma unui hidrat cristalin incolor Na4XeO6 · 6H 2 O. Hidroliza XeF 6 în hidroxidii de sodiu şi potasiu duce, de asemenea, la formarea de perxenonaţi. Dacă sarea solidă Na 4 XeO 6 este tratată cu o soluţie de azotat de plumb, argint sau uranil, se obţin perxenonaţii corespunzători: PbXeO 6 şi (UO 2) 2XeO 6 sunt galbeni şi Ag 4 XeO 6 este negru. Săruri similare sunt produse de potasiu, litiu, cesiu și calciu.

Oxidul corespunzător acidului superior al xenonului este obţinut prin reacţia Na4XeO6 cu acid sulfuric răcit anhidru. Acesta este tetroxid de xenon XeO 4. În ea, ca și în octafluorura, valența xenonului este de opt. Tetroxidul solid la temperaturi peste 0 ° C se descompune în xenon și oxigen, iar gazos (la temperatura camerei) - în trioxid de xenon, xenon și oxigen. Molecula XeO 4 are forma unui tetraedru cu un atom de xenon în centru. În funcție de condiții, hidroliza hexafluorurei de xenon se poate desfășura în două moduri; într-un caz, se obține tetraoxifluorura XeOF 4, în celălalt - dioxifluorura XeO 2 F 2. Sinteza directă din elemente duce la formarea de oxifluorura XeOF 2. Toate sunt solide incolore, stabile în condiții normale.

Reacția recent studiată a difluorurii de xenon cu HC1O 4 anhidru este foarte interesantă. În urma acestei reacții, a fost obținut un nou compus xenon, XeClO 4 - un agent oxidant extrem de puternic, probabil cel mai puternic dintre toți perclorații.

Au fost sintetizați și compuși xenon care nu conțin oxigen. Acestea sunt în principal săruri duble, produse ale interacțiunii fluorurilor de xenon cu fluorurile de antimoniu, arsen, bor, tantal: XeF 2 SbF 5, XeF 6 AsF 3, XeF 6 BF 3 și XeF 2 2TaF 5. În final, s-au obţinut substanţe de tip XeSbF 6, stabile la temperatura camerei, şi XeSiF 6, un complex instabil.

Chimiștii au la dispoziție cantități foarte mici de radon, dar au reușit să stabilească că acesta interacționează și cu fluorul, formând fluoruri nevolatile. Pentru krypton, difluorura KrF2 și tetrafluorura KrF4 au fost izolate și studiate pentru proprietăți care amintesc de compușii xenonului.

3.3 Prepararea Argonului.

Atmosfera Pământului conține 66 · 10 13 tone de argon. Această sursă de argon este inepuizabilă, mai ales că aproape tot argonul revine mai devreme sau mai târziu în atmosferă, deoarece nu suferă modificări fizice sau chimice atunci când este utilizat. Excepție fac cantități foarte mici de izotopi de argon, care sunt cheltuite pentru a produce noi elemente și izotopi în reacțiile nucleare. Argonul este produs ca produs secundar atunci când aerul este separat în oxigen și azot. În mod obișnuit, se folosesc dispozitive de separare a aerului cu dublă rectificare, constând dintr-o coloană inferioară de înaltă presiune (pre-separare), o coloană superioară de joasă presiune și un condensator-evaporator intermediar. În cele din urmă, azotul este îndepărtat de sus, iar oxigenul din spațiul de deasupra condensatorului. Volatilitatea argonului este mai mare decât cea a oxigenului, dar mai mică decât cea a azotului. Prin urmare, fracția de argon este selectată într-un punct situat aproximativ la o treime din înălțimea coloanei superioare și dusă într-o coloană specială. Compoziția fracției de argon: 10...12% argon, până la 0,5% azot, restul este oxigen. Într-o coloană „argon” conectată la aparatul principal, argonul este produs cu un amestec de 3...10% oxigen și 3...5% azot. Urmează purificarea argonului „brut” din oxigen (chimic sau prin adsorbție) și din azot (prin rectificare). Argonul cu o puritate de până la 99,99% este acum produs la scară industrială. Argonul este, de asemenea, extras din deșeurile de producție de amoniac - din azotul rămas după ce cea mai mare parte a fost legat cu hidrogen. Argonul se depozitează și se transportă în cilindri cu o capacitate de 40 de litri, vopsiți în gri cu dungă verde și inscripție verde. Presiunea din ele este de 150 atm. Este mai economic să transporti argon lichefiat, pentru care se folosesc baloane Dewar și rezervoare speciale. Radioizotopii artificiali ai argonului au fost obținuți prin iradierea unor izotopi stabili și radioactivi (37 Cl, 36 Ar, ​​​​40 Ar, 40 Ca) cu protoni și deuteroni, precum și prin iradierea produselor formate în reactoarele nucleare în timpul descompunerii uraniului. cu neutroni. Izotopii 37 Ar și 41 Ar sunt utilizați ca trasori radioactivi: primul - în medicină și farmacologie, al doilea - în studiul fluxurilor de gaze, eficacitatea ventilației și în diferite cercetări științifice. Dar, desigur, acestea nu sunt cele mai importante utilizări ale argonului.

3.4 Efectul fiziologic al gazelor inerte.

Era firesc să ne așteptăm ca substanțe inerte din punct de vedere chimic precum gazele inerte să nu afecteze organismele vii. Dar asta nu este adevărat. Inhalarea de gaze mai inerte (desigur, amestecate cu oxigen) duce o persoană la o stare similară cu intoxicația cu alcool. Efectul narcotic al gazelor inerte este cauzat de dizolvarea în țesuturile nervoase. Cu cât greutatea atomică a unui gaz inert este mai mare, cu atât este mai mare solubilitatea acestuia și cu atât efectul narcotic este mai puternic.

Acum despre efectul argonului asupra unui organism viu. La inhalarea unui amestec de 69% Ar, 11% azot și 20% oxigen sub o presiune de 4 atm, apar fenomene de narcoză, care sunt mult mai pronunțate decât la inhalarea aerului sub aceeași presiune. Anestezia dispare instantaneu după oprirea aportului de argon. Motivul este nepolaritatea moleculelor de argon, în timp ce presiunea crescută crește solubilitatea argonului în țesuturile nervoase. Biologii au descoperit că argonul promovează creșterea plantelor. Chiar și într-o atmosferă de argon pur, au încolțit semințele de orez, porumb, castraveți și secară. Ceapa, morcovii si salata verde cresc bine intr-o atmosfera formata din 98% argon si doar 2% oxigen.

IV Aplicarea gazelor inerte.

Heliul este o sursă importantă de temperaturi scăzute. La temperatura heliului lichid, nu există practic nicio mișcare termică a atomilor și a electronilor liberi în solide, ceea ce face posibilă studierea multor fenomene noi, cum ar fi supraconductivitatea în stare solidă.

Gazul heliu este folosit ca gaz ușor pentru a umple baloanele. Deoarece nu este inflamabil, se adaugă la hidrogen pentru a umple carcasa aeronavei.

Deoarece heliul este mai puțin solubil în sânge decât azotul, cantități mari de heliu sunt utilizate în amestecurile de respirație pentru lucrul sub presiune, de exemplu în timpul scufundărilor în mare, când se creează tuneluri și structuri subacvatice. Când se folosește heliu, decompresia (eliberarea de gaz dizolvat din sânge) este mai puțin dureroasă pentru un scafandru, boala de decompresie este mai puțin probabilă, iar fenomenul narcozei cu azot, un însoțitor constant și periculos al muncii unui scafandru, este eliminat. Amestecuri de He–O 2 sunt folosite, datorită vâscozității lor scăzute, pentru ameliorarea crizelor de astm și pentru diferite afecțiuni respiratorii.

Heliul este utilizat ca mediu inert pentru sudarea cu arc, în special magneziul și aliajele acestuia, în producerea de Si, Ge, Ti și Zr, pentru răcirea reactoarelor nucleare.

Alte utilizări ale heliului sunt pentru lubrifierea cu gaz a rulmenților, în contoare de neutroni (heliu-3), termometre cu gaz, spectroscopie cu raze X, depozitare a alimentelor și comutatoare de înaltă tensiune. Amestecat cu alte gaze nobile, heliul este folosit în reclamele cu neon în aer liber (în tuburile cu descărcare de gaz). Heliul lichid este benefic pentru răcirea supraconductoarelor magnetice, acceleratoarelor de particule și a altor dispozitive. O aplicare neobișnuită a heliului ca agent frigorific este procesul de amestecare continuă a 3 He și 4 He pentru a crea și menține temperaturi sub 0,005 K.

Domeniile de aplicare ale xenonului sunt variate și uneori neașteptate. Omul profită atât de inerția sa, cât și de capacitatea sa minunată de a reacționa cu fluorul. În tehnologia iluminatului, lămpile cu xenon de înaltă presiune au câștigat recunoaștere. În astfel de lămpi, o descărcare de arc strălucește în xenon, care este sub o presiune de câteva zeci de atmosfere. Lumina din lămpile cu xenon apare imediat după pornire, este strălucitoare și are un spectru continuu - de la ultraviolete la infraroșu apropiat. Xenonul este folosit și de medici pentru examinările fluoroscopice ale creierului. La fel ca terciul de baritic, care este folosit pentru lumânarea intestinală, xenonul absoarbe puternic razele X și ajută la găsirea leziunilor. Cu toate acestea, este complet inofensiv. Izotopul activ al elementului nr. 54, xenonul - 133, este utilizat în studiul activității funcționale a plămânilor și a inimii.

Prin suflarea de argon prin oțel lichid, incluziunile de gaz sunt îndepărtate din acesta. Acest lucru îmbunătățește proprietățile metalului.

Sudarea cu arc electric într-un mediu cu argon este din ce în ce mai utilizată. Într-un jet de argon este posibil să se sudeze produse cu pereți subțiri și metale care anterior erau considerate dificil de sudat. Nu ar fi exagerat să spunem că arcul electric într-o atmosferă de argon a revoluționat tehnologia de tăiere a metalelor. Procesul a fost mult mai rapid și a devenit posibilă tăierea foilor groase din cele mai refractare metale. Argonul suflat de-a lungul coloanei arcului (amestecat cu hidrogen) protejează marginile tăiate și electrodul de wolfram de formarea de oxid, nitrură și alte pelicule. În același timp, comprimă și concentrează arcul pe o suprafață mică, determinând ca temperatura din zona de tăiere să atingă 4000-6000 ° C. În plus, acest jet de gaz suflă produsele de tăiere. Când sudați într-un jet de argon, nu este nevoie de fluxuri și acoperiri cu electrozi și, prin urmare, nu este nevoie să curățați cusătura de zgură și reziduuri de flux.

Neonul și argonul sunt folosite ca materiale de umplere în lămpile de neon și lămpile cu lumină de zi. Kryptonul este folosit pentru a umple lămpile obișnuite pentru a reduce evaporarea și a crește luminozitatea filamentului de tungsten. Lămpile de cuarț de înaltă presiune, care sunt cele mai puternice surse de lumină, sunt umplute cu xenon. Heliul și argonul sunt folosite în laserele cu gaz.

Lista literaturii folosite

1. Petrov M.M., Mikhilev L.A., Kukushkin Yu.N. "Chimie anorganică"

2. Guzey L.S. Prelegeri de chimie generală”

3. Akhmetov N.S. „Chimie generală și anorganică”

4. Nekrasov B.V. „Manual de chimie generală”

5. Glinka N.L. "Chimie generală

6. Hodakov Yu.V. „Chimie generală și anorganică”

Deschidere:

În 1893, s-a atras atenția asupra discrepanței dintre densitățile azotului din aer și azotul obținut prin descompunerea compușilor cu azot: un litru de azot din aer cântărea 1,257 g, iar cel obținut chimic cântărea 1,251 g. Un studiu foarte precis. din compoziția aerului efectuată pentru a clarifica această circumstanță misterioasă a arătat că, după ce tot oxigenul și azotul au fost îndepărtați, a existat un mic reziduu (aproximativ 1%) care nu a reacționat chimic cu nimic.

Descoperirea unui nou element, numit argon (greacă pentru inactiv), a reprezentat astfel „triumful celei de-a treia zecimale”. Greutatea moleculară a argonului s-a dovedit a fi de 39,9 g/mol.

Următorul gaz inert care a fost descoperit, heliul („solar”), a fost descoperit pe Soare mai devreme decât pe Pământ. Acest lucru s-a dovedit a fi posibil datorită metodei de analiză spectrală dezvoltată în anii 50 ai secolului trecut.

La câțiva ani după descoperirea argonului și a heliului (în 1898), încă trei gaze nobile au fost izolate din aer: neon („nou”), krypton („ascuns”) și xenon („extraterestru”). Cât de greu a fost detectarea acestora se vede din faptul că 1 m 3 de aer, împreună cu 9,3 litri de argon, conţin doar 18 ml de neon, 5 ml de heliu, 1 ml de cripton şi 0,09 ml de xenon.

Ultimul gaz inert, radonul, a fost descoperit în 1900 în timp ce se studia anumite minerale. Conținutul său în atmosferă este de doar 6-10 -18% în volum (ceea ce corespunde la 1-2 atomi pe centimetru cub). S-a estimat că întreaga atmosferă a Pământului conține doar 374 de litri de radon.

Proprietăți fizice:

Toate gazele nobile sunt incolore și constau din molecule monoatomice. Separarea gazelor inerte se bazează pe diferența dintre proprietățile lor fizice.

Gazele inerte sunt incolore și inodore. Sunt prezente in cantitati mici in aer Gazele inerte nu sunt otravitoare. Cu toate acestea, o atmosferă cu o concentrație crescută de gaze inerte și o scădere corespunzătoare a concentrației de oxigen poate avea un efect sufocant asupra unei persoane, inclusiv pierderea conștienței și moartea. Sunt cunoscute cazuri de deces din cauza scurgerilor de argon.

Punct de topire, °C
Punct de fierbere, °C

Cantitatea de căldură necesară pentru a transfera o substanță dintr-o stare solidă într-o stare lichidă se numește căldură de fuziune, iar transferul de la o stare lichidă la o stare de vapori se numește căldură de evaporare. Ambele cantități sunt de obicei denumite tranziții care au loc sub presiune normală. Pentru gazele inerte au următoarele valori (kcal/g-atom):

Căldura de topire
Căldura de vaporizare

Mai jos sunt comparate temperaturi critice gazele inerte și acele presiuni care sunt necesare și suficiente pentru transferul lor la aceste temperaturi dintr-o stare gazoasă în stare lichidă; presiuni critice:

Temperatura critică, °C
Presiune critică, atm

Acest lucru este interesant :

Problema atomicității moleculei de argon a fost rezolvată folosind teoria cinetică. Potrivit acestuia, cantitatea de căldură care trebuie consumată pentru a încălzi o moleculă gram a unui gaz cu un grad depinde de numărul de atomi din molecula acestuia. La volum constant, o moleculă gram dintr-un gaz monoatomic necesită 3 fecale, diatomic - 5 cal. Pentru argon, experimentul a dat 3 fecale, care a indicat natura monoatomica a moleculei sale.Acelasi lucru este valabil si pentru alte gaze inerte.

Heliul a fost ultimul gaz care a fost transformat într-o stare lichidă și solidă. În legătură cu acesta, au existat dificultăți deosebite din cauza faptului că, ca urmare a expansiunii la temperaturi obișnuite, heliul nu se răcește, ci se încălzește. Abia sub -250 °C începe să se comporte „normal”. Rezultă că procesul obișnuit de lichefiere ar putea fi aplicat heliului numai după ce acesta a fost foarte puternic răcit în prealabil. Pe de altă parte, temperatura critică a heliului este extrem de scăzută. Datorită acestor circumstanțe, rezultate favorabile la lucrul cu heliu s-au obținut numai după stăpânirea tehnicii de operare cu hidrogen lichid, folosindu-se de evaporarea căreia doar a fost posibilă răcirea heliului la temperaturile necesare. A fost posibil să se obțină heliu lichid pentru prima dată în 1908, heliu solid-V1926

Proprietăți chimice:

Gazele inerte se caracterizează printr-o lipsă completă (He, Ne, Ar) sau aproape completă (Kr, Xe, Rn) de activitate chimică. În tabelul periodic formează un grup special (VIII). La scurt timp după descoperirea gazelor inerte, noul grup pe care l-au format în tabelul periodic a fost numit zero, pentru a sublinia valența zero a acestor elemente, adică lipsa lor de activitate chimică. Acest nume este adesea folosit în prezent, cu toate acestea, în esența legii periodice, este mai corect să considerăm grupul de gaze inerte ca al optulea grup, deoarece perioadele corespunzătoare nu încep cu aceste elemente, ci se termină.

Absența inerției chimice complete în gazele inerte grele a fost descoperită abia în 1962. S-a dovedit că acestea sunt capabile să se combine cu cel mai activ metaloid - fluorul (și numai cu acesta). Xenonul (și radonul) reacționează destul de ușor, criptonul mult mai dificil. S-au obţinut XeF2, XeF4, XeF6 şi KrF2 slab stabil. Toate sunt substanțe cristaline volatile incolore.

Difluorura de xenon(XeF2) - se formează lent sub influența luminii zilei asupra unui amestec de Xe și F2 în condiții zero. Are un miros greață caracteristic. Formarea unei molecule necesită excitarea atomului de xenon de la 5s 2 5p 6 la cea mai apropiată stare divalentă 5s 2 5p 5 s 1 - 803 kJ/mol, la 5s 2 5p 5 6p 1 -924 kJ/mol, 25s 2 5p 1 6d 1 - 953 kJ/ mol.

Xe+F2 →XeF2

0,15 mol/l se dizolvă în apă. Soluția este un agent oxidant foarte puternic. Soluția se descompune după următoarea schemă:

XeF 2 +H 2 O →HF+Xe+O 2 (procesul are loc mai rapid în mediu alcalin, mai lent în mediu acid).

Xenontetrafluorura- formată din substanțe simple, reacția este extrem de exotermă și este cea mai stabilă dintre toate fluorurile.

XeF4+2Hg=2HgF2+Xe

XeF4 +Pt=PtF4 +Xe

Reacție calitativă la tetrafluorura de xenon :

XeF4+4KI=4KF+2I2↓+Xe

Tetrafluorura de xenon se descompune conform următoarelor scheme:

3Xe 4+ →Xe 6+ +2Xe 0 (în mediu acid).

Xe 4+ →Xe 0 +Xe 8+ (în mediu alcalin).

Hexafluorura de xenon este incoloră, cunoscută în 3 modificări cristaline. La 49 ℃, transformându-se într-un lichid galben, la întărire se decolorează din nou. Vaporii sunt de culoare galben pal. Se descompune exploziv. Sub influența aerului umed hidroliza:

XeF6 +H20→2HF+OXeF4

OXeF 4 este un lichid incolor, mai puțin reactiv decât XeF 6. Formează hidrați cristalini cu fluorurile de metale alcaline, de exemplu: KF∙OXeF 4

Hidroliza ulterioară poate produce trioxid de xenon:

XeF6+3H20→Xe03+6HF

XeO 3 este o substanță explozivă incoloră care se difuzează în aer. Se dezintegrează exploziv, dar când este încălzit ușor la 40 de grade Celsius, are loc reacția:

2XeO3 →2Xe+3O2

Exista un acid care corespunde formal acestui oxid - H 2 XeO 4. Exista saruri corespunzatoare acestui acid: MHXeO 4 sau MH 5 XeO 6, s-a obtinut un acid (M - de la sodiu la cesiu) corespunzator ultimei sare:

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

Într-un mediu puternic alcalin, Xe 6+ dismută:

4Xe 6+ →Xe 0 +3Xe 8+

Difluorura de cripton- volatil, incolor cristale , o substanță activă din punct de vedere chimic. La temperaturi ridicate se descompune în cripton de fluor . A fost obținut mai întâi prin acțiunea unei descărcări electrice asupra unui amestec de substanțe, la -188℃:

F2 +Kr→KrF2

Se descompune cu apă după următoarea schemă:

2KrF2 +2H20→O2 +4HF+2Kr

Aplicarea gazelor inerte:

Gazele inerte găsesc o varietate de aplicații practice. În special, rolul heliului în obținerea temperaturilor scăzute este extrem de important, întrucât heliul lichid este cel mai rece dintre toate lichidele.Aerul artificial, în care azotul este înlocuit cu heliu, a fost folosit mai întâi pentru a asigura respirația scafandrilor. Solubilitatea gazelor crește foarte mult odată cu creșterea presiunii, prin urmare, atunci când un scafandru coboară în apă și este alimentat cu aer obișnuit, sângele dizolvă mai mult azot decât în ​​condiții normale. În timpul ascensiunii, când presiunea scade, azotul dizolvat începe să fie eliberat, iar bulele sale înfundă parțial vasele de sânge mici, perturbând astfel circulația normală a sângelui și provocând atacuri de „boală de cheson”. Datorită înlocuirii azotului cu heliu, efectele dureroase sunt puternic slăbite din cauza solubilității mult mai scăzute a heliului în sânge, care este vizibilă mai ales la presiuni mari. Lucrul într-o atmosferă de aer „heliu” permite scafandrilor să coboare la adâncimi mari (peste 100 m) și să-și prelungească semnificativ șederea sub apă.

Deoarece densitatea unui astfel de aer este de aproximativ trei ori mai mică decât cea a aerului normal, este mult mai ușor să respirați. Aceasta explică marea importanță medicală a aerului cu heliu în tratamentul astmului, sufocării etc., când chiar și ameliorarea pe termen scurt a respirației pacientului îi poate salva viața. Similar cu heliul, aerul „xenon” (80% xenon, 20% oxigen) are un puternic efect narcotic atunci când este inhalat, care poate fi utilizat medical.

Neonul și argonul sunt utilizate pe scară largă în industria electrică. Când un curent electric trece prin tuburile de sticlă umplute cu aceste gaze, gazul începe să strălucească, care este folosit pentru a proiecta inscripții iluminate.

Tuburile de neon de mare putere de acest tip sunt potrivite în special pentru faruri și alte dispozitive de semnalizare, deoarece lumina lor roșie este puțin blocată de ceață. Culoarea strălucirii de heliu se schimbă de la roz prin galben la verde pe măsură ce presiunea sa în tub scade. Ar, Kr și Xe se caracterizează prin diferite nuanțe de albastru.

Argonul (de obicei amestecat cu 14% azot) este, de asemenea, folosit pentru a umple lămpile electrice. Datorită conductibilității lor termice semnificativ mai scăzute, kriptonul și xenonul sunt și mai potrivite în acest scop: lămpile electrice umplute cu ele oferă mai multă lumină cu același consum de energie, rezistă mai bine la suprasarcină și sunt mai durabile decât cele convenționale.

Redactor: Galina Nikolaevna Kharlamova