ทำไมและก๊าซอะไรที่เรียกว่า "มีเกียรติ"? ก๊าซเฉื่อย คืออะไร คุณสมบัติทางเคมีของก๊าซมีตระกูล

แม้ว่าคุณจะไม่ใช่นักเคมีหรือผู้ที่ใกล้ชิดกับเคมี แต่คุณคงเคยได้ยินชื่อดังกล่าวว่าก๊าซเฉื่อย คุณคงเคยได้ยินเกี่ยวกับการมีอยู่ของคำจำกัดความเช่นก๊าซมีตระกูล

เป็นที่น่าสนใจที่ชื่อนี้ถูกกำหนดให้กับก๊าซกลุ่มเดียวกันและวันนี้เราจะเข้าใจว่าทำไมก๊าซมีตระกูลจึงเรียกว่าก๊าซมีตระกูลและยังพิจารณาข้อมูลสั้น ๆ เกี่ยวกับพวกมันด้วย

ก๊าซเฉื่อยคืออะไร

สารทั้งกลุ่มหรือองค์ประกอบทางเคมีมีคุณสมบัติเหมาะสมกับลักษณะของก๊าซเฉื่อยทันที ล้วนมีคุณสมบัติคล้ายกัน ก๊าซเฉื่อยมีลักษณะเฉพาะคือไม่มีกลิ่นและไม่มีกลิ่นภายใต้สภาวะปกติ นอกจากนี้ ยังโดดเด่นด้วยระดับปฏิกิริยาเคมีที่ต่ำมากอีกด้วย

กลุ่มของก๊าซเฉื่อย ได้แก่ เรดอน ฮีเลียม ซีนอน อาร์กอน คริปทอน และนีออน

เหตุใดก๊าซเฉื่อยจึงถูกเรียกว่าก๊าซมีตระกูล?

ทุกวันนี้ในวิชาเคมี ก๊าซเฉื่อยถูกเรียกว่าก๊าซมีตระกูลมากขึ้น แต่ก่อนหน้านี้ชื่อนี้ไม่ได้พบบ่อยไปกว่าชื่อทางการ ("เฉื่อย") และประวัติความเป็นมาของชื่อนี้ค่อนข้างน่าสนใจ

ชื่อนี้มาจากคุณสมบัติของก๊าซโดยตรง เนื่องจากในทางปฏิบัติแล้วพวกมันจะไม่เกิดปฏิกิริยาใด ๆ กับองค์ประกอบอื่น ๆ ของตารางธาตุแม้ว่าเราจะพูดถึงก๊าซก็ตาม ในทางกลับกันองค์ประกอบที่เหลือก็ค่อนข้างเต็มใจที่จะสร้าง "การเชื่อมต่อ" ดังกล่าวโดยเกิดปฏิกิริยาต่อกัน ด้วยเหตุนี้ก๊าซเฉื่อยจึงเริ่มถูกเรียกด้วยชื่อสามัญว่า "โนเบิล" ซึ่งเมื่อเวลาผ่านไปได้รับสถานะเกือบเป็นทางการซึ่งนักวิทยาศาสตร์ใช้อยู่ในปัจจุบัน

เป็นที่น่าสนใจที่รู้ว่านอกเหนือจากก๊าซ "มีตระกูล" แล้ว ก๊าซเฉื่อยยังมักถูกเรียกว่า "หายาก" อีกด้วย และชื่อนี้ก็อธิบายได้ง่ายเช่นกัน - ในบรรดาองค์ประกอบทั้งหมดของตารางธาตุสามารถสังเกตก๊าซดังกล่าวได้เพียง 6 ชนิดเท่านั้น

การใช้ก๊าซเฉื่อย

เนื่องจากมีลักษณะเฉพาะของตัวเอง ก๊าซหายากจึงค่อนข้างสามารถนำมาใช้ในรูปของสารทำความเย็นที่มีเอกลักษณ์เฉพาะในเทคโนโลยีไครโอเจนิกได้ สิ่งนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากจุดเดือดและจุดหลอมเหลวขององค์ประกอบต่ำมาก

นอกจากนี้ หากเราพูดถึงฮีเลียมโดยตรง ฮีเลียมก็จะถูกใช้เป็นส่วนประกอบหนึ่งในการผลิตสารผสมสำหรับหายใจซึ่งใช้อย่างแข็งขันระหว่างการดำน้ำลึก

อาร์กอนยังใช้กันอย่างแพร่หลายซึ่งใช้ในการเชื่อมและตัด และคุณสมบัติของการนำความร้อนต่ำทำให้อาร์กอนยังเป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับการเติมหน้าต่างกระจกสองชั้น

กลุ่มย่อยหลักของกลุ่มที่แปดของตารางธาตุประกอบด้วยก๊าซมีตระกูล - ฮีเลียม, นีออน, อาร์กอน, คริปทอน, ซีนอนและเรดอน องค์ประกอบเหล่านี้มีลักษณะเฉพาะด้วยกิจกรรมทางเคมีที่ต่ำมากซึ่งทำให้เกิดการเรียกพวกมันว่าก๊าซมีตระกูลหรือก๊าซเฉื่อย พวกมันก่อตัวเป็นสารประกอบที่มีธาตุอื่นหรือสารอื่นที่มีความยากเท่านั้น ยังไม่ได้รับสารประกอบทางเคมีของฮีเลียม นีออน และอาร์กอน อะตอมของก๊าซมีตระกูลจะไม่รวมกันเป็นโมเลกุล กล่าวอีกนัยหนึ่ง โมเลกุลของพวกมันเป็นแบบโมโนอะตอม

ก๊าซมีตระกูลจะสิ้นสุดในแต่ละช่วงของระบบธาตุ ยกเว้นฮีเลียม พวกมันทั้งหมดมีอิเล็กตรอนแปดตัวในชั้นอิเล็กตรอนด้านนอกของอะตอม ก่อให้เกิดระบบที่เสถียรมาก เปลือกอิเล็กตรอนของฮีเลียมซึ่งประกอบด้วยอิเล็กตรอนสองตัวก็มีความเสถียรเช่นกัน ดังนั้นอะตอมของก๊าซมีตระกูลจึงมีลักษณะเฉพาะด้วยพลังงานไอออไนเซชันสูงและตามกฎแล้วพลังงานความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนเชิงลบ

ในตาราง เลข 38 แสดงคุณสมบัติบางประการของก๊าซมีตระกูล รวมถึงปริมาณก๊าซในอากาศ จะเห็นได้ว่าอุณหภูมิของการทำให้เป็นของเหลวและการแข็งตัวของก๊าซมีตระกูลจะลดลง ยิ่งมวลอะตอมหรือเลขลำดับของก๊าซลดลง อุณหภูมิของการทำให้เป็นของเหลวต่ำสุดคือฮีเลียม และสูงสุดสำหรับเรดอน

ตารางที่ 38. คุณสมบัติบางประการของก๊าซมีตระกูลและปริมาณของมันในอากาศ

จนกระทั่งปลายศตวรรษที่ 19 เชื่อกันว่าอากาศประกอบด้วยออกซิเจนและไนโตรเจนเท่านั้น แต่ในปี พ.ศ. 2437 นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ J. Rayleigh พบว่าความหนาแน่นของไนโตรเจนที่ได้จากอากาศ (1.2572) นั้นมากกว่าความหนาแน่นของไนโตรเจนที่ได้จากสารประกอบ (1.2505) เล็กน้อย ศาสตราจารย์วิชาเคมี ดับเบิลยู. แรมซีย์ แนะนำว่าความแตกต่างของความหนาแน่นนั้นเกิดจากการมีก๊าซที่หนักกว่าอยู่ในไนโตรเจนในชั้นบรรยากาศ ด้วยการรวมไนโตรเจนกับแมกนีเซียมร้อน (แรมเซย์) หรือทำให้เกิดการรวมตัวกับออกซิเจนโดยการกระทำของการปล่อยกระแสไฟฟ้า (เรย์ลีห์) นักวิทยาศาสตร์ทั้งสองจึงแยกก๊าซเฉื่อยทางเคมีจำนวนเล็กน้อยจากไนโตรเจนในบรรยากาศ ดังนั้นจึงค้นพบองค์ประกอบที่ไม่รู้จักมาจนบัดนี้ที่เรียกว่าอาร์กอน หลังจากอาร์กอน ฮีเลียม นีออน คริปทอน และซีนอน ซึ่งบรรจุอยู่ในอากาศในปริมาณเล็กน้อยก็ถูกแยกออก องค์ประกอบสุดท้ายของกลุ่มย่อย - เรดอน - ถูกค้นพบระหว่างการศึกษาการเปลี่ยนแปลงของกัมมันตภาพรังสี

ควรสังเกตว่ามีการทำนายการมีอยู่ของก๊าซมีตระกูลในปี พ.ศ. 2426 เช่น 11 ปีก่อนการค้นพบอาร์กอนโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย II A. Morozov (พ.ศ. 2397-2489) ซึ่งถูกจำคุกในปี พ.ศ. 2425 เนื่องจากมีส่วนร่วมในขบวนการปฏิวัติ โดยรัฐบาลซาร์ไปยังป้อมปราการชลิสเซลบวร์ก N.A. Morozov กำหนดตำแหน่งของก๊าซมีตระกูลในตารางธาตุอย่างถูกต้อง หยิบยกแนวคิดเกี่ยวกับโครงสร้างที่ซับซ้อนของอะตอม ความเป็นไปได้ในการสังเคราะห์องค์ประกอบ และการใช้พลังงานภายในอะตอม N.A. Morozov ได้รับการปล่อยตัวจากคุกในปี 1905 และการมองการณ์ไกลที่น่าทึ่งของเขากลายเป็นที่รู้จักในปี 1907 หลังจากการตีพิมพ์หนังสือของเขาเรื่อง "Periodic Systems of the Structure of Matter" ซึ่งเขียนขึ้นในห้องขังเดี่ยว

ในปี 1926 N. A. Morozov ได้รับเลือกเป็นสมาชิกกิตติมศักดิ์ของ USSR Academy of Sciences

เชื่อกันมานานแล้วว่าอะตอมของก๊าซมีตระกูลโดยทั่วไปไม่สามารถสร้างพันธะเคมีกับอะตอมขององค์ประกอบอื่นได้ มีเพียงสารประกอบโมเลกุลที่ค่อนข้างไม่เสถียรของก๊าซมีตระกูลเท่านั้นที่ทราบ ตัวอย่างเช่น ไฮเดรตที่เกิดจากการกระทำของก๊าซมีตระกูลที่ถูกบีบอัดบนน้ำที่เย็นจัดจนตกผลึก ไฮเดรตเหล่านี้เป็นของประเภทคลาเทรต (ดูมาตรา 72) พันธะเวเลนซ์จะไม่เกิดขึ้นระหว่างการก่อตัวของสารประกอบดังกล่าว

การก่อตัวของคลาเทรตด้วยน้ำเป็นที่โปรดปรานเนื่องจากมีโพรงจำนวนมากในโครงสร้างผลึกของน้ำแข็ง (ดูมาตรา 70)

อย่างไรก็ตาม ในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา พบว่าคริปทอน ซีนอน และเรดอนสามารถรวมกับองค์ประกอบอื่นๆ และเหนือสิ่งอื่นใดคือรวมกับฟลูออรีน ดังนั้นโดยการโต้ตอบโดยตรงของก๊าซมีตระกูลกับฟลูออรีน (โดยการให้ความร้อนหรือการปล่อยไฟฟ้า) ฟลูออไรด์จึงได้รับ ทั้งหมดเป็นคริสตัลที่มีความเสถียรภายใต้สภาวะปกติ ได้รับอนุพันธ์ของซีนอนในสถานะออกซิเดชัน - เฮกซาฟลูออไรด์, ไตรออกไซด์, ไฮดรอกไซด์ สารประกอบสองชนิดสุดท้ายมีคุณสมบัติเป็นกรด ดังนั้นเมื่อทำปฏิกิริยากับอัลคาลิสพวกมันจะก่อตัวเป็นเกลือของกรดซีโนนิกเช่น: .

- (ก๊าซเฉื่อย) กลุ่มของก๊าซไม่มีสีและไม่มีกลิ่นที่ประกอบกันเป็นหมู่ 0 ในตารางธาตุ ซึ่งรวมถึง (ตามลำดับเลขอะตอมที่เพิ่มขึ้น) ฮีเลียม นีออน อาร์กอน คริปตัน ซีนอน และเรดอน กิจกรรมทางเคมีต่ำ...... พจนานุกรมสารานุกรมวิทยาศาสตร์และเทคนิค

ก๊าซมีตระกูล- ก๊าซมีตระกูล, เคมี ธาตุ: ฮีเลียม นีออน อาร์กอน คริปทอน ซีนอน และก๊าซที่ปล่อยออกมา พวกเขาได้ชื่อมาจากการไม่สามารถตอบสนองต่อองค์ประกอบอื่นได้ ในปีพ.ศ. 2437 เป็นภาษาอังกฤษ นักวิทยาศาสตร์ Rayleigh และ Ramsay พบว่า N ได้มาจากอากาศ... ... สารานุกรมการแพทย์ที่ยิ่งใหญ่

- (ก๊าซเฉื่อย) องค์ประกอบทางเคมีของกลุ่ม VIII ของระบบธาตุ: ฮีเลียม He, นีออน Ne, อาร์กอน Ar, คริปทอน Kr, ซีนอน Xe, เรดอน Rn เฉื่อยทางเคมี; ธาตุทั้งหมดยกเว้น He เกิดเป็นสารประกอบรวม ​​เช่น Ar?5.75H2O, Xe ออกไซด์,... ... สารานุกรมสมัยใหม่

ก๊าซมีตระกูล- (ก๊าซเฉื่อย) องค์ประกอบทางเคมีของกลุ่ม VIII ของระบบธาตุ: ฮีเลียม He, นีออน Ne, อาร์กอน Ar, คริปทอน Kr, ซีนอน Xe, เรดอน Rn เฉื่อยทางเคมี; ธาตุทั้งหมดยกเว้น He ก่อตัวเป็นสารประกอบรวม ​​เช่น Ar´5.75H2O, Xe ออกไซด์,... ... พจนานุกรมสารานุกรมภาพประกอบ

- (ก๊าซเฉื่อย) องค์ประกอบทางเคมี: ฮีเลียม He, นีออน Ne, อาร์กอน Ar, คริปทอน Kr, ซีนอน Xe, เรดอน Rn; อยู่ในกลุ่ม VIII ของตารางธาตุ ก๊าซ Monatomic ไม่มีสีและไม่มีกลิ่น ปรากฏอยู่ในอากาศในปริมาณเล็กน้อย พบได้ใน... ... พจนานุกรมสารานุกรมขนาดใหญ่

ก๊าซมีตระกูล- (ก๊าซเฉื่อย) องค์ประกอบของกลุ่ม VIII ของตารางธาตุของ D.I. Mendeleev: ฮีเลียม He, นีออน Ne, อาร์กอน Ar, คริปทอน Kr, ซีนอน Xe, เรดอน Rn ปรากฏอยู่ในชั้นบรรยากาศในปริมาณเล็กน้อย พบได้ในแร่ธาตุบางชนิด ก๊าซธรรมชาติ... ... สารานุกรมการคุ้มครองแรงงานของรัสเซีย

ก๊าซมีตระกูล- (ดู) สารอย่างง่ายที่เกิดจากอะตอมขององค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม VIII (ดู): ฮีเลียม นีออน อาร์กอน คริปทอน ซีนอน และเรดอน โดยธรรมชาติแล้วพวกมันถูกสร้างขึ้นในระหว่างกระบวนการนิวเคลียร์ต่างๆ ในกรณีส่วนใหญ่จะได้รับแบบเศษส่วน... ... สารานุกรมโพลีเทคนิคขนาดใหญ่

- (ก๊าซเฉื่อย) องค์ประกอบทางเคมี: ฮีเลียม He, นีออน Ne, อาร์กอน Ar, คริปทอน Kr, ซีนอน Xe, เรดอน Rn; อยู่ในกลุ่ม VIII ของตารางธาตุ ก๊าซ Monatomic ไม่มีสีและไม่มีกลิ่น ปรากฏอยู่ในอากาศในปริมาณเล็กน้อย พบได้ใน... ... พจนานุกรมสารานุกรม

- (ก๊าซเฉื่อย, ก๊าซหายาก), สารเคมี องค์ประกอบ VIII gr. เป็นระยะๆ ระบบ: ฮีเลียม (He), นีออน (Ne), อาร์กอน (Ar), คริปทอน (Kr), ซีนอน (Xe), เรดอน (Rn) ในธรรมชาติสิ่งเหล่านี้เกิดขึ้นจากการย่อยสลาย กระบวนการนิวเคลียร์ อากาศมี 5.24 * 10 4% โดยปริมาตร He, ... ... สารานุกรมเคมี

- (ก๊าซเฉื่อย), สารเคมี องค์ประกอบ: ฮีเลียม He, นีออน Ne, อาร์กอน Ar, คริปทอน Kr, ซีนอน Xe, เรดอน Rn; อยู่ในกลุ่มธาตุ VIII ระบบ ก๊าซ Monatomic ไม่มีสีและไม่มีกลิ่น มีอยู่ในอากาศในปริมาณเล็กน้อยและมีอยู่ในบาง... ... วิทยาศาสตร์ธรรมชาติ. พจนานุกรมสารานุกรม

หนังสือ

• , D. N. Putintsev, N. M. Putintsev. หนังสือเล่มนี้จะตรวจสอบคุณสมบัติทางโครงสร้าง อุณหพลศาสตร์ และไดอิเล็กตริกของก๊าซมีตระกูล ความสัมพันธ์ของก๊าซมีตระกูลระหว่างกัน และปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล ข้อความส่วนหนึ่งของคู่มือทำหน้าที่...
• โครงสร้างและคุณสมบัติของสารเชิงเดี่ยว ก๊าซมีตระกูล บทช่วยสอน Grif MO RF, Putintsev D.N. หนังสือเล่มนี้ตรวจสอบคุณสมบัติทางโครงสร้าง อุณหพลศาสตร์ และไดอิเล็กตริกของก๊าซมีตระกูล ความสัมพันธ์ระหว่างกัน และปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล ข้อความส่วนหนึ่งของคู่มือทำหน้าที่...

โรงเรียนนานาชาติบริติช

บทคัดย่อเกี่ยวกับเคมี

“ก๊าซเฉื่อยและคุณสมบัติ”

นักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 9

โซโคเลนโก อเล็กเซย์

หัวหน้างาน:

เชอร์นิเชวาที่ 4

Iบทนำ………………………………………………………………………2

1.1 ก๊าซเฉื่อย – องค์ประกอบของกลุ่มVIIIА……………………………...2

1.2 อาร์กอนบนโลกและในจักรวาล…………………………………………………………….5

IIประวัติการค้นพบก๊าซ……………………………………………………………......7

2.1 อาร์กอน……………………………………………………………………7

2.2 ฮีเลียม…………………..………………………………………………..8

2.3 คริปตัน……………………………………………..…………..9

2.4 นีออน………………………………………………………..…………9

2.5 ซีนอน………………………………………………………………………………….…….9

2.6 เรดอน………………………………………………………..…….10

IIIคุณสมบัติของก๊าซเฉื่อยและสารประกอบ………………………………………….....10

3.1 คุณสมบัติทางกายภาพของก๊าซเฉื่อย………………………………………….10

3.2 คุณสมบัติทางเคมีของก๊าซเฉื่อย…………………………………….....11

3.3 การได้รับอาร์กอน…………………………………………………...…………..14

3.4 คุณสมบัติทางสรีรวิทยาของก๊าซเฉื่อย……………………………………15

IVการใช้ก๊าซเฉื่อย…………………………………………………………..…..16

รายการอ้างอิง………………………………………………………………………....18

Iบทนำ.

ทุกที่และทุกแห่งเราถูกล้อมรอบด้วยอากาศในชั้นบรรยากาศ ประกอบด้วยอะไรบ้าง? คำตอบนั้นไม่ยาก ไนโตรเจน 78.08 เปอร์เซ็นต์ ออกซิเจน 20.9 เปอร์เซ็นต์ คาร์บอนไดออกไซด์ 0.03 เปอร์เซ็นต์ ไฮโดรเจน 0.00005 เปอร์เซ็นต์ หรือที่เรียกว่าก๊าซเฉื่อยประมาณ 0.94 เปอร์เซ็นต์ หลังถูกค้นพบเมื่อปลายศตวรรษที่ผ่านมาเท่านั้น

เรดอนเกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวของกัมมันตรังสีของเรเดียม และพบได้ในปริมาณเล็กน้อยในวัสดุที่มียูเรเนียม รวมถึงในน้ำธรรมชาติบางชนิด ฮีเลียมซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวของธาตุกัมมันตภาพรังสี บางครั้งพบในปริมาณที่เห็นคุณค่าได้ในก๊าซธรรมชาติและก๊าซที่ปล่อยออกมาจากบ่อน้ำมัน ธาตุนี้พบได้ในปริมาณมากบนดวงอาทิตย์และดาวฤกษ์อื่นๆ เป็นธาตุที่มีมากเป็นอันดับสองในจักรวาล (รองจากไฮโดรเจน)

1.1 ก๊าซเฉื่อย - องค์ประกอบของกลุ่ม 8A

โครงร่างของชั้นอิเล็กตรอนชั้นนอกของอะตอมฮีเลียม 1 ส 2 องค์ประกอบที่เหลือของกลุ่มย่อย VIII – ns 2 n.p. 6 .

1.2 อาร์กอนบนโลกและในจักรวาล

มีอาร์กอนบนโลกมากกว่าองค์ประกอบอื่นๆ ทั้งหมดในกลุ่มรวมกัน ปริมาณเฉลี่ยในเปลือกโลก (คลาร์ก) สูงกว่าฮีเลียม 14 เท่าและสูงกว่านีออน 57 เท่า มีอาร์กอนอยู่ในน้ำ สูงถึง 0.3 ซม. 3 ต่อน้ำทะเลหนึ่งลิตร และสูงถึง 0.55 ซม. 3 ต่อน้ำจืดหนึ่งลิตร เป็นที่สงสัยว่าจะพบอาร์กอนในอากาศของกระเพาะปลามากกว่าในอากาศในชั้นบรรยากาศ เนื่องจากอาร์กอนละลายในน้ำได้ดีกว่าไนโตรเจน... “การจัดเก็บ” หลักของอาร์กอนภาคพื้นดินคือบรรยากาศ ประกอบด้วย (โดยน้ำหนัก) 1.286% และอาร์กอนในบรรยากาศ 99.6% เป็นไอโซโทปที่หนักที่สุด - อาร์กอน-40 สัดส่วนของไอโซโทปนี้ในอาร์กอนของเปลือกโลกนั้นยิ่งใหญ่กว่าอีก ในขณะเดียวกัน สำหรับองค์ประกอบแสงส่วนใหญ่ รูปภาพจะตรงกันข้าม - มีไอโซโทปแสงมากกว่า สาเหตุของความผิดปกตินี้ถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2486 ในเปลือกโลกมีแหล่งกำเนิดอาร์กอน-40 อันทรงพลังซึ่งเป็นไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีโพแทสเซียม 40 เค เมื่อมองแวบแรกไอโซโทปนี้ในส่วนลึกมีไม่มาก - เพียง 0.0119% ของปริมาณโพแทสเซียมทั้งหมด อย่างไรก็ตาม ปริมาณโพแทสเซียม-40 นั้นมีมาก เนื่องจากโพแทสเซียมเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่มีมากที่สุดในโลกของเรา หินอัคนีแต่ละตันมีโพแทสเซียม-40 3.1 กรัม การสลายกัมมันตภาพรังสีของนิวเคลียสอะตอมโพแทสเซียม-40 เกิดขึ้นพร้อมกันในสองวิธี ประมาณ 88% ของโพแทสเซียม-40 ผ่านการสลายเบต้าและถูกแปลงเป็นแคลเซียม-40 แต่ใน 12 กรณีจาก 100 (โดยเฉลี่ย) นิวเคลียสโพแทสเซียม-40 จะไม่ปล่อยออกมา แต่ในทางกลับกัน จับอิเล็กตรอนหนึ่งตัวจากวงโคจร K ใกล้กับนิวเคลียสมากที่สุด (“K-capture”) อิเล็กตรอนที่จับได้จะรวมตัวกับโปรตอน - นิวตรอนใหม่จะถูกสร้างขึ้นในนิวเคลียสและปล่อยนิวตริโนออกมา เลขอะตอมของธาตุจะลดลงหนึ่งอะตอม แต่มวลของนิวเคลียสยังคงไม่เปลี่ยนแปลงเลย นี่คือวิธีที่โพแทสเซียมกลายเป็นอาร์กอน ครึ่งชีวิตของ 40 K นั้นค่อนข้างยาว - 1.3 พันล้านปี ดังนั้นกระบวนการก่อตัวของ 40 Ar ในบาดาลของโลกจะดำเนินต่อไปเป็นเวลานานมาก ดังนั้น แม้ว่าจะช้ามาก ปริมาณอาร์กอนในเปลือกโลกและชั้นบรรยากาศของโลกจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยที่อาร์กอนถูก “หายใจออก” โดยเปลือกโลกอันเป็นผลมาจากกระบวนการของภูเขาไฟ การผุกร่อนของหิน และการตกผลึกซ้ำของหิน ตลอดจนจากแหล่งน้ำ จริงอยู่ในระหว่างการดำรงอยู่ของโลกปริมาณโพแทสเซียมกัมมันตภาพรังสีหมดลงโดยสิ้นเชิง - มันน้อยลง 10 เท่า (หากอายุของโลกถือว่าเท่ากับ 4.5 พันล้านปี) อัตราส่วนของไอโซโทป 40 Ar: 40 K และ 40 Ar: 36 Ar ในหินเป็นพื้นฐานของวิธีอาร์กอนในการกำหนดอายุสัมบูรณ์ของแร่ธาตุ แน่นอนว่ายิ่งความสัมพันธ์มากเท่าไร สายพันธุ์ก็จะยิ่งมีอายุมากขึ้นเท่านั้น วิธีอาร์กอนถือว่าเชื่อถือได้มากที่สุดในการกำหนดอายุของหินอัคนีและแร่โปแตชส่วนใหญ่ สำหรับการพัฒนาวิธีนี้ ศาสตราจารย์ เอ.เค. เกอร์ลิงได้รับรางวัลเลนินในปี 2506 ดังนั้น อาร์กอน-40 ทั้งหมดหรือเกือบทั้งหมดบนโลกมีต้นกำเนิดมาจากโพแทสเซียม-40 ดังนั้นไอโซโทปหนักจึงมีอิทธิพลเหนืออาร์กอนภาคพื้นดิน ปัจจัยนี้อธิบายถึงความผิดปกติอย่างหนึ่งของตารางธาตุ ตรงกันข้ามกับหลักการดั้งเดิมของการก่อสร้าง - หลักการของน้ำหนักอะตอม - อาร์กอนถูกวางไว้บนโต๊ะข้างหน้าโพแทสเซียม หากไอโซโทปเบามีอยู่ในอาร์กอนมากกว่า เช่นเดียวกับองค์ประกอบข้างเคียง (ดังเช่นที่เกิดขึ้นในอวกาศ) น้ำหนักอะตอมของอาร์กอนก็จะน้อยกว่าสองถึงสามหน่วย... ทีนี้เกี่ยวกับไอโซโทปเบา 36 Ar และ 38 Ar มาจากไหน? เป็นไปได้ว่าบางส่วนของอะตอมเหล่านี้มีต้นกำเนิดที่เกี่ยวข้องกัน เช่น อาร์กอนแสงบางส่วนเข้ามาสู่ชั้นบรรยากาศของโลกจากอวกาศระหว่างการก่อตัวของดาวเคราะห์และชั้นบรรยากาศของเรา แต่ไอโซโทปแสงของอาร์กอนส่วนใหญ่ถือกำเนิดบนโลกอันเป็นผลมาจากกระบวนการนิวเคลียร์ มีแนวโน้มว่ากระบวนการดังกล่าวยังไม่ถูกค้นพบทั้งหมด เป็นไปได้มากว่าบางส่วนหยุดไปนานแล้วเนื่องจากอะตอม "ต้นกำเนิด" อายุสั้นหมดลง แต่ยังมีกระบวนการทางนิวเคลียร์อย่างต่อเนื่องซึ่งเกิดอาร์กอน-36 และอาร์กอน-38 นี่คือการสลายเบต้าของคลอรีน-36 การทิ้งระเบิดของอนุภาคอัลฟ่า (ในแร่ยูเรเนียม) ของซัลเฟอร์-33 และคลอรีน-35:

36 17 Cl β – → 36 18 Ar + 0 –1 e + ν

33 16 ส + 4 2 เขา → 36 18 อาร์ + 1 0 n .

35 17 Cl + 4 2 เขา → 38 18 Ar + 1 0 n + 0 +1 จ .

อาร์กอนมีอยู่ในเรื่องของจักรวาลมากกว่าบนโลกของเรา มีมากเป็นพิเศษในเรื่องของดาวร้อนและเนบิวลาดาวเคราะห์ มีการประมาณกันว่ามีอาร์กอนในอวกาศมากกว่าธาตุคลอรีน ฟอสฟอรัส แคลเซียม และโพแทสเซียม ซึ่งเป็นธาตุที่พบได้ทั่วไปบนโลก ไอโซโทป 36 Ar และ 38 Ar มีอิทธิพลเหนืออาร์กอนจักรวาล มีอาร์กอน-40 น้อยมากในจักรวาล สิ่งนี้ระบุได้จากการวิเคราะห์สเปกตรัมมวลของอาร์กอนจากอุกกาบาต การคำนวณความชุกของโพแทสเซียมทำให้เรามั่นใจในสิ่งเดียวกัน ปรากฎว่าในอวกาศมีโพแทสเซียมน้อยกว่าอาร์กอนประมาณ 50,000 เท่าในขณะที่บนโลกอัตราส่วนของพวกมันกลับดีกว่าโพแทสเซียม - 660: 1 อย่างชัดเจน และเนื่องจากมีโพแทสเซียมเพียงเล็กน้อย แล้วอาร์กอน-40 มาจากไหน!

IIประวัติความเป็นมาของการค้นพบก๊าซเฉื่อย

ในตอนท้ายของศตวรรษที่ 18 มีการค้นพบก๊าซที่รู้จักจำนวนมาก สิ่งเหล่านี้รวมถึง: ออกซิเจน - ก๊าซที่รองรับการเผาไหม้; คาร์บอนไดออกไซด์ - สามารถตรวจจับได้ง่ายด้วยคุณสมบัติที่น่าทึ่งมาก: ทำให้น้ำมะนาวขุ่นมัว และสุดท้ายคือไนโตรเจนซึ่งไม่สนับสนุนการเผาไหม้และไม่มีผลต่อน้ำปูนขาว นี่คือองค์ประกอบของบรรยากาศในจิตใจของนักเคมีในยุคนั้น และไม่มีใครนอกจากลอร์ด คาเวนดิช นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษผู้โด่งดังเท่านั้นที่สงสัย

และเขาก็มีเหตุผลที่จะสงสัย

ในปี ค.ศ. 1785 เขาได้ทำการทดลองที่ค่อนข้างง่าย ก่อนอื่น เขากำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากอากาศ เขาดำเนินการกับส่วนผสมที่เหลือของไนโตรเจนและออกซิเจนด้วยประกายไฟไฟฟ้า ไนโตรเจนซึ่งทำปฏิกิริยากับออกซิเจนทำให้เกิดไอระเหยของไนโตรเจนออกไซด์อย่างรุนแรง ซึ่งเมื่อละลายในน้ำจะกลายเป็นกรดไนตริก การดำเนินการนี้เกิดขึ้นซ้ำหลายครั้ง

อย่างไรก็ตาม ปริมาณอากาศที่ใช้สำหรับการทดลองน้อยกว่าหนึ่งร้อยเล็กน้อยยังคงไม่เปลี่ยนแปลง น่าเสียดายที่ตอนนี้ถูกลืมไปหลายปีแล้ว

ในปี ค.ศ. 1785 นักเคมีและนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ จี. คาเวนดิช ค้นพบก๊าซใหม่ในอากาศซึ่งมีความเสถียรทางเคมีอย่างผิดปกติ ก๊าซนี้มีสัดส่วนประมาณหนึ่งร้อยยี่สิบของปริมาตรอากาศ แต่คาเวนดิชไม่สามารถระบุได้ว่ามันคือก๊าซชนิดใด การทดลองนี้ถูกจดจำในอีก 107 ปีต่อมา เมื่อ John William Strutt (Lord Rayleigh) พบกับสิ่งเจือปนแบบเดียวกัน โดยสังเกตว่าไนโตรเจนในอากาศหนักกว่าไนโตรเจนที่แยกได้จากสารประกอบ เมื่อไม่พบคำอธิบายที่เชื่อถือได้สำหรับความผิดปกติดังกล่าว Rayleigh จึงหันไปหาเพื่อนนักวิทยาศาสตร์ธรรมชาติของเขาพร้อมข้อเสนอให้คิดร่วมกันและพยายามไขสาเหตุของความผิดปกติ... สองปีต่อมา Rayleigh และ W. Ramsay ยอมรับว่ามี แท้จริงแล้วเป็นส่วนผสมของก๊าซที่ไม่รู้จักในไนโตรเจนในอากาศ ซึ่งหนักกว่าไนโตรเจนและเป็นสารเคมีเฉื่อยอย่างมาก เมื่อพวกเขาเปิดเผยการค้นพบต่อสาธารณะ มันน่าทึ่งมาก ดูเหมือนเป็นเรื่องเหลือเชื่อสำหรับหลาย ๆ คนที่นักวิทยาศาสตร์หลายชั่วอายุคนซึ่งทำการทดสอบทางอากาศหลายพันครั้งมองข้ามส่วนประกอบของมันและแม้แต่ชิ้นที่เห็นได้ชัดเจน - เกือบร้อยละ! อย่างไรก็ตาม ในวันและเวลานี้ในวันที่ 13 สิงหาคม พ.ศ. 2437 อาร์กอนนั้นได้รับชื่อซึ่งแปลจากภาษากรีกแปลว่า "ไม่ใช้งาน" เสนอโดย ดร.เมดาน ซึ่งเป็นประธานการประชุม ในขณะเดียวกัน ก็ไม่น่าแปลกใจที่อาร์กอนหลบเลี่ยงนักวิทยาศาสตร์มานานขนาดนี้ ท้ายที่สุดแล้วโดยธรรมชาติแล้วเขาไม่ได้แสดงตัวตนออกมาเลย! ความคล้ายคลึงกับพลังงานนิวเคลียร์แนะนำตัวเอง: เมื่อพูดถึงความยากลำบากในการตรวจจับ A. Einstein ตั้งข้อสังเกตว่าไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะจดจำคนรวยได้ถ้าเขาไม่ใช้จ่ายเงิน... ความสงสัยของนักวิทยาศาสตร์ถูกขจัดออกไปอย่างรวดเร็วด้วยการทดสอบเชิงทดลอง และการสร้างค่าคงที่ทางกายภาพของอาร์กอน แต่ก็ไม่ได้ไม่มีค่าใช้จ่ายทางศีลธรรม: ไม่พอใจกับการโจมตีของเพื่อนร่วมงานของเขา (ส่วนใหญ่เป็นนักเคมี) Rayleigh ละทิ้งการศึกษาอาร์กอนและเคมีโดยทั่วไปและมุ่งความสนใจไปที่ปัญหาทางกายภาพ ในฐานะนักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ เขาประสบความสำเร็จอย่างโดดเด่นในวิชาฟิสิกส์ ซึ่งเขาได้รับรางวัลโนเบลในปี 1904 จากนั้นในสตอกโฮล์มเขาได้พบกับแรมเซย์อีกครั้งซึ่งในวันเดียวกันนั้นได้รับรางวัลโนเบลจากการค้นพบและศึกษาก๊าซมีตระกูลรวมถึงอาร์กอน

ในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2438 Razmay ได้รับจดหมายจากนักอุตุนิยมวิทยา Myers ในลอนดอนซึ่งเขารายงานเกี่ยวกับการทดลองของนักธรณีวิทยาชาวอเมริกัน Hillebrand ซึ่งต้มแร่ยูเรเนียมหายากในกรดซัลฟิวริกและสังเกตการปล่อยก๊าซที่มีคุณสมบัติคล้ายไนโตรเจน ยิ่งมียูเรเนียมอยู่ในแร่ธาตุมากเท่าไรก็ยิ่งปล่อยก๊าซออกมามากขึ้นเท่านั้น ฮิลเลอแบรนด์สันนิษฐานเบื้องต้นว่าก๊าซนี้คือไนโตรเจน “มันเป็นอาร์กอนได้ไหม?” – ถามผู้เขียนจดหมาย

ในไม่ช้า Razmay ก็ส่งผู้ช่วยของเขาไปที่ร้านขายเคมีภัณฑ์ในลอนดอนเพื่อซื้อแร่ยูเรเนียมเคลวีต์ ซื้อเคลวีต์ 30 กรัม และในวันเดียวกันนั้น Razmay และผู้ช่วยของเขา Matthews ก็สกัดก๊าซได้หลายลูกบาศก์เซนติเมตร Razmay นำก๊าซนี้ไปตรวจสอบทางสเปกโทรสโกปี เขาเห็นเส้นสีเหลืองสดใส คล้ายกับเส้นโซเดียมมาก และในเวลาเดียวกันก็แตกต่างจากเส้นนั้นตรงตำแหน่งในสเปกตรัม Razmay รู้สึกประหลาดใจมากที่เขาแยกชิ้นส่วนสเปกโตรสโคปและทำความสะอาด แต่ด้วยการทดลองใหม่ เขาค้นพบเส้นสีเหลืองสดใสที่ไม่ตรงกับเส้นโซเดียมอีกครั้ง Razmay มองผ่านสเปกตรัมขององค์ประกอบทั้งหมด ในที่สุดเขาก็จำเส้นลึกลับในสเปกตรัมของโคโรนาสุริยะได้

ในปี พ.ศ. 2411 ระหว่างสุริยุปราคา นักวิจัยชาวฝรั่งเศส แจนเซน และล็อกเยอร์ชาวอังกฤษ ค้นพบเส้นสีเหลืองสดใสในสเปกตรัมของสเปกตรัมความโดดเด่นของดวงอาทิตย์ ซึ่งไม่อยู่ในสเปกตรัมภาคพื้นดินของแหล่งกำเนิดแสง ในปี พ.ศ. 2414 ล็อคเยอร์แนะนำว่าเส้นนี้อาจอยู่ในสเปกตรัมของสสารที่ไม่รู้จักบนโลกหรือไม่

เขาเรียกธาตุฮีเลียมสมมุตินี้ว่า "แสงอาทิตย์" แต่ไม่พบเขาบนพื้นดิน นักฟิสิกส์และนักเคมีไม่สนใจเรื่องนี้: พวกเขากล่าวว่าบนดวงอาทิตย์เงื่อนไขแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงและไฮโดรเจนจะผ่านไปยังฮีเลียมที่นั่น

ฮีเลียมนี่อยู่ในมือของเขาจริงๆเหรอ? Razmay เกือบจะแน่ใจในเรื่องนี้ แต่เขาต้องการได้ยินคำยืนยันจาก Crookes นักสเปกโทรสโกปิกชื่อดัง Razmai ส่งน้ำมันไปให้เขาเพื่อการวิจัย และเขียนว่าเขาพบก๊าซชนิดใหม่ซึ่งเขาเรียกว่าคริปทอน ซึ่งในภาษากรีกแปลว่า "ซ่อนเร้น" โทรเลขจาก Crookes อ่านว่า “คริปตันคือฮีเลียม”

2.3 คริปตัน

ในปี พ.ศ. 2438 มีการค้นพบก๊าซเฉื่อย 2 ชนิด เห็นได้ชัดว่าระหว่างนั้นจะต้องมีก๊าซอื่นซึ่งคุณสมบัติที่ Razmay อธิบายไว้ตามตัวอย่างของ Mendeleev Lecoq de Boisbaudran ทำนายน้ำหนักของก๊าซที่ยังไม่ถูกค้นพบด้วยซ้ำ - 20.0945

และไม่ทราบว่านักวิทยาศาสตร์จะค้นพบก๊าซเฉื่อยใหม่หรือไม่หากระหว่างการค้นหาของเขา Linde ใน Genmania และ Hampson ในอังกฤษไม่ได้จดสิทธิบัตรเครื่องจักรที่ทำให้อากาศเหลวพร้อมกัน

ดูเหมือนว่าเครื่องนี้ถูกสร้างขึ้นเป็นพิเศษสำหรับการตรวจจับก๊าซเฉื่อย หลักการทำงานของมันขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์ทางกายภาพที่รู้จักกันดี: หากคุณอัดอากาศแล้วปล่อยให้ขยายตัวอย่างรวดเร็วมันจะเย็นลง อากาศเย็นถูกใช้เพื่อระบายความร้อนส่วนใหม่ของอากาศที่เข้าสู่เครื่อง ฯลฯ จนกระทั่งอากาศกลายเป็นของเหลว

หลังจากระเหยไนโตรเจนและออกซิเจนเกือบทั้งหมดแล้ว Razmai ก็ใส่อากาศของเหลวที่เหลือเข้าไปในเครื่องวัดก๊าซ เขาคิดว่าจะพบฮีเลียมในนั้น เพราะเขาเชื่อว่าก๊าซนี้จะระเหยได้ช้ากว่าออกซิเจนและไนโตรเจน เขาทำให้ก๊าซในแก๊สมิเตอร์บริสุทธิ์จากออกซิเจนและไนโตรเจนที่เจือปน และบันทึกสเปกตรัมซึ่งเขาบันทึกเส้นที่ไม่รู้จักก่อนหน้านี้สองเส้น

ต่อไป Razmay ใส่อาร์กอน 15 ลิตรลงในกระบอกสูบที่มีอากาศเหลว เพื่อที่จะค้นหาก๊าซเฉื่อยซึ่งคำนวณได้ว่าเบากว่าอาร์กอนและคริปทอน ราซเมย์จึงรวบรวมส่วนแรกของการระเหยของอาร์กอน ผลลัพธ์ที่ได้คือสเปกตรัมใหม่ที่มีเส้นสีแดงสด Razmai ตั้งชื่อนีออนแก๊สที่ปล่อยออกมา ซึ่งแปลว่า "ใหม่" ในภาษากรีก

ต่อไป Razmay ใส่อาร์กอน 15 ลิตรลงในกระบอกสูบที่มีอากาศเหลว เพื่อที่จะค้นหาก๊าซเฉื่อยซึ่งคำนวณได้ว่าเบากว่าอาร์กอนและคริปทอน ราซเมย์จึงรวบรวมส่วนแรกของการระเหยของอาร์กอน ผลลัพธ์ที่ได้คือสเปกตรัมใหม่ที่มีเส้นสีแดงสด Razmai ตั้งชื่อนีออนแก๊สใหม่ ซึ่งแปลว่า "ใหม่" ในภาษากรีก

2.5 ซีนอน.

ในปี พ.ศ. 2431 Travers ผู้ช่วยของ Razmay ได้สร้างเครื่องจักรที่สามารถผลิตอุณหภูมิ -253 0 C ได้อาร์กอนที่เป็นของแข็งได้รับด้วยความช่วยเหลือ ก๊าซทั้งหมดถูกกลั่นออก ยกเว้นคริปทอน และในคริปทอนที่ไม่ผ่านการขัดเกลาก็พบซีนอน (“ เอเลี่ยน”) เพื่อให้ได้ซีนอน 300 ลูกบาศก์เซนติเมตร นักวิทยาศาสตร์ต้องประมวลผลอากาศในบรรยากาศ 77.5 ล้านลิตรตลอดระยะเวลา 2 ปี

ได้มีการกล่าวไปแล้วว่ามีฮีเลียมอยู่ในแร่ยูเรเนียม ยิ่งมียูเรเนียมในเคลวีต์มากเท่าใด ฮีเลียมก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น Razmay พยายามค้นหาความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณยูเรเนียมและฮีเลียมเป็นเวลานาน แต่เขาล้มเหลว วิธีแก้ปัญหามาจากอีกด้านหนึ่ง มันเกี่ยวข้องกับการค้นพบกัมมันตภาพรังสี

พบว่าเรเดียมปล่อยสารก๊าซที่เรียกว่าการเล็ดลอดออกมา เรเดียม 1 กรัมต่อวันปล่อยสารออกมาหนึ่งลูกบาศก์มิลลิเมตร ในปี 1903 Razmay และนักฟิสิกส์ชื่อดัง Soddy เริ่มศึกษาการเปล่งออกมา พวกเขามีเรเดียมโบรไมด์เพียง 50 มิลลิกรัมในการกำจัด ในเวลาเดียวกันก็มีการปล่อยออกมาไม่เกิน 0.1 ลูกบาศก์มิลลิเมตร

เพื่อดำเนินงานนี้ Razmay ได้สร้างเครื่องชั่งที่มีความไวสูงเป็นพิเศษซึ่งแสดงค่าได้ถึงสี่ในพันล้านกรัม ในไม่ช้านักวิจัยก็ค้นพบว่าการปล่อยออกมาเป็นสมาชิกล่าสุดของตระกูลก๊าซมีตระกูล

เป็นเวลานานที่พวกเขาไม่สามารถตรวจสอบสเปกตรัมของการเล็ดลอดออกมาได้ ครั้งหนึ่ง หลังจากปล่อยหลอดที่มีการปล่อยออกมาเป็นเวลาหลายวัน พวกเขาก็วางมันไว้ในสเปกโตรสโคปและต้องประหลาดใจที่เห็นเส้นฮีเลียมที่รู้จักกันดีในสเปกโตรสโคป

ข้อเท็จจริงนี้ยืนยันข้อสันนิษฐานของรัทเทอร์ฟอร์ดและซอดดีว่าการเปลี่ยนแปลงของกัมมันตภาพรังสีเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของอะตอม เรเดียมสลายตัวไปเองตามธรรมชาติ กลายเป็นพลังงานที่ปล่อยออกมาและปล่อยนิวเคลียสของอะตอมฮีเลียมออกมา องค์ประกอบหนึ่งกลายเป็นอีกองค์ประกอบหนึ่ง

ขณะนี้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจแล้วว่าทำไมจึงพบฮีเลียมในวัสดุยูเรเนียม มันเป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์ที่สลายตัวของยูเรเนียม ในปีพ.ศ. 2466 โดยการตัดสินใจของคณะกรรมการระหว่างประเทศว่าด้วยองค์ประกอบทางเคมี ก๊าซที่ปล่อยออกมาจึงถูกเปลี่ยนชื่อเป็นเรดอน

III คุณสมบัติของก๊าซเฉื่อยและสารประกอบ

3.1 คุณสมบัติทางกายภาพของก๊าซเฉื่อย

ก๊าซมีตระกูลเป็นก๊าซไม่มีสี monatomic โดยไม่มีสีหรือกลิ่น

ก๊าซมีตระกูลมีค่าการนำไฟฟ้าสูงกว่าก๊าซอื่นๆ และเรืองแสงอย่างสว่างไสวเมื่อกระแสไหลผ่าน: ฮีเลียมที่มีแสงสีเหลืองสดใส เนื่องจากในสเปกตรัมที่ค่อนข้างง่าย เส้นสีเหลืองคู่จะมีอิทธิพลเหนือกว่าก๊าซอื่นๆ ทั้งหมด นีออนมีแสงสีแดงเพลิง เนื่องจากมีเส้นที่สว่างที่สุดอยู่ในส่วนสีแดงของสเปกตรัม

ธรรมชาติที่อิ่มตัวของโมเลกุลอะตอมของก๊าซเฉื่อยยังสะท้อนให้เห็นในความจริงที่ว่าก๊าซเฉื่อยมีจุดหลอมเหลวและจุดเยือกแข็งต่ำกว่าก๊าซอื่นที่มีน้ำหนักโมเลกุลเท่ากัน อาร์กอนเป็นก๊าซที่เบาที่สุดในบรรดากลุ่มย่อยของก๊าซเฉื่อยหนัก หนักกว่าอากาศ 1.38 เท่า กลายเป็นของเหลวที่อุณหภูมิ – 185.9°C แข็งตัวที่ – 189.4°C (ภายใต้สภาวะความดันปกติ)

ต่างจากฮีเลียมและนีออนตรงที่ดูดซับบนพื้นผิวของแข็งได้ค่อนข้างดีและละลายในน้ำ (3.29 ซม. 3 ในน้ำ 100 กรัมที่อุณหภูมิ 20 ° C) อาร์กอนละลายได้ดียิ่งขึ้นในของเหลวอินทรีย์หลายชนิด แต่ในทางปฏิบัติแล้วมันไม่ละลายในโลหะและไม่แพร่กระจายผ่านพวกมัน

3.2 คุณสมบัติทางเคมีของก๊าซเฉื่อย

เป็นเวลานานไม่พบเงื่อนไขที่ก๊าซมีตระกูลสามารถเข้าสู่ปฏิกิริยาทางเคมีได้ พวกเขาไม่ได้ก่อให้เกิดสารประกอบทางเคมีที่แท้จริง กล่าวอีกนัยหนึ่ง ความจุของมันคือศูนย์ บนพื้นฐานนี้จึงมีการตัดสินใจพิจารณาองค์ประกอบทางเคมีกลุ่มใหม่เป็นศูนย์ กิจกรรมทางเคมีที่ต่ำของก๊าซมีตระกูลอธิบายได้จากการกำหนดค่าอิเล็กตรอนแปดตัวที่เข้มงวดของชั้นอิเล็กตรอนด้านนอก ความสามารถในการโพลาไรซ์ของอะตอมจะเพิ่มขึ้นตามจำนวนชั้นอิเล็กทรอนิกส์ที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นจึงควรเพิ่มขึ้นเมื่อเปลี่ยนจากฮีเลียมเป็นเรดอน ปฏิกิริยาของก๊าซมีตระกูลควรเพิ่มขึ้นในทิศทางเดียวกันด้วย

ดังนั้นในปี 1924 จึงมีการแสดงแนวคิดที่ว่าสารประกอบบางชนิดของก๊าซเฉื่อยหนัก (โดยเฉพาะซีนอนฟลูออไรด์และคลอไรด์) มีความเสถียรทางอุณหพลศาสตร์ค่อนข้างคงที่และสามารถดำรงอยู่ได้ภายใต้สภาวะปกติ เก้าปีต่อมา แนวคิดนี้ได้รับการสนับสนุนและพัฒนาโดยนักทฤษฎีชื่อดัง Pauling และ Oddo การศึกษาโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของเปลือกคริปทอนและซีนอนจากมุมมองของกลศาสตร์ควอนตัมนำไปสู่ข้อสรุปว่าก๊าซเหล่านี้สามารถสร้างสารประกอบที่เสถียรกับฟลูออรีนได้ นอกจากนี้ยังมีนักทดลองที่ตัดสินใจทดสอบสมมติฐาน แต่เวลาผ่านไป มีการทดลองและไม่ได้รับซีนอนฟลูออไรด์ เป็นผลให้งานเกือบทั้งหมดในพื้นที่นี้หยุดลงและในที่สุดก็มีการสร้างความคิดเห็นเกี่ยวกับความเฉื่อยสัมบูรณ์ของก๊าซมีตระกูล

อย่างไรก็ตาม ในปี พ.ศ. 2504 บาร์ตเลตต์ พนักงานของมหาวิทยาลัยแห่งหนึ่งในแคนาดา ศึกษาคุณสมบัติของแพลตตินัมเฮกซาฟลูออไรด์ ซึ่งเป็นสารประกอบที่มีฤทธิ์มากกว่าฟลูออรีนเอง พบว่าศักยภาพไอออไนเซชันของซีนอนต่ำกว่าออกซิเจน (12, 13 และ 12, 20 eV ตามลำดับ) ในขณะเดียวกันออกซิเจนก็ก่อตัวเป็นสารประกอบที่มีองค์ประกอบ O 2 PtF 6 กับแพลตตินัมเฮกซาฟลูออไรด์ ... บาร์ตเลตต์ทำการทดลองและที่อุณหภูมิห้องจากแพลตตินัมเฮกซาฟลูออไรด์ที่เป็นก๊าซและซีนอนที่เป็นก๊าซเขาได้สารที่เป็นของแข็งสีส้มเหลือง - ซีนอน hexafluoroplatinate XePtF 6 พฤติกรรมที่ไม่แตกต่างจากพฤติกรรมของสารประกอบเคมีทั่วไป เมื่อถูกความร้อนในสุญญากาศ XePtF 6 จะระเหิดได้โดยไม่สลายตัว ในน้ำจะไฮโดรไลซ์ และปล่อยซีนอนออกมา:

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

งานต่อมาของบาร์ตเลตต์ทำให้สามารถกำหนดซีนอนนั้นได้ ขึ้นอยู่กับสภาวะของปฏิกิริยา ทำให้เกิดสารประกอบสองชนิดที่มีแพลตตินัมเฮกซาฟลูออไรด์: XePtF 6 และ Xe (PtF 6) 2; เมื่อไฮโดรไลซ์จะได้ผลิตภัณฑ์สุดท้ายที่เหมือนกัน หลังจากเชื่อมั่นในตัวเองว่าซีนอนทำปฏิกิริยากับแพลตตินัมเฮกซาฟลูออไรด์จริงๆ บาร์ตเล็ตจึงจัดทำรายงานและในปี 1962 ได้ตีพิมพ์บทความเกี่ยวกับการค้นพบของเขาในวารสาร Proceedings of the Chemical Society บทความนี้กระตุ้นความสนใจอย่างมาก แม้ว่านักเคมีหลายคนจะปฏิบัติต่อบทความดังกล่าวด้วยความไม่ไว้วางใจอย่างเปิดเผยก็ตาม แต่สามสัปดาห์ต่อมา การทดลองของ Bartlett ถูกทำซ้ำโดยกลุ่มนักวิจัยชาวอเมริกันที่นำโดย Chernik ที่ Argonne National Laboratory นอกจากนี้ พวกเขายังเป็นคนแรกที่สังเคราะห์สารประกอบซีนอนที่คล้ายกันกับรูทีเนียม โรเดียม และพลูโทเนียมเฮกซาฟลูออไรด์ นี่คือวิธีที่ค้นพบสารประกอบซีนอนห้าตัวแรก: XePtF 6, Xe (PtF 6) 2, XeRuF 6, XeRhF 6, XePuF 6 - ตำนานเกี่ยวกับความเฉื่อยสัมบูรณ์ของก๊าซมีตระกูลถูกกำจัดออกไปและจุดเริ่มต้นของเคมีซีนอนถูกวาง ถึงเวลาแล้วที่จะทดสอบความถูกต้องของสมมติฐานเกี่ยวกับความเป็นไปได้ที่ซีนอนจะโต้ตอบกับฟลูออรีนโดยตรง

ส่วนผสมของก๊าซ (ซีนอน 1 ส่วนและฟลูออรีน 5 ส่วน) ถูกใส่ลงในภาชนะนิกเกิล (เนื่องจากนิกเกิลทนต่อฟลูออรีนได้มากที่สุด) และถูกให้ความร้อนภายใต้แรงดันที่ค่อนข้างต่ำ หลังจากผ่านไปหนึ่งชั่วโมง เรือก็เย็นลงอย่างรวดเร็ว และก๊าซที่เหลืออยู่ในเรือก็ถูกสูบออกและวิเคราะห์ มันคือฟลูออไรด์ ซีนอนทั้งหมดมีปฏิกิริยา! พวกเขาเปิดภาชนะออกและพบคริสตัล XeF 4 ที่ไม่มีสีอยู่ในนั้น ซีนอนเตตราฟลูออไรด์กลายเป็นสารประกอบที่มีความเสถียรอย่างสมบูรณ์โมเลกุลของมันมีรูปร่างเป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัสโดยมีฟลูออรีนไอออนอยู่ที่มุมและมีซีนอนอยู่ตรงกลาง ซีนอนเตตราฟลูออไรด์ ฟลูออไรด์ปรอท:

XeF 4 + 2Hg = Xe + 2HgF 2

แพลตตินัมยังมีฟลูออไรด์ด้วยสารนี้ แต่จะละลายในไฮโดรเจนฟลูออไรด์เท่านั้น

สิ่งที่น่าสนใจเกี่ยวกับเคมีซีนอนก็คือเมื่อเปลี่ยนเงื่อนไขของปฏิกิริยาไม่เพียงแต่จะได้รับ XeF 4 เท่านั้น แต่ยังรวมถึงฟลูออไรด์อื่น ๆ ด้วย - XeF 2, XeF 6

นักเคมีชาวโซเวียต V.M. Khutoretsky และ V.A. Shpansky แสดงให้เห็นว่าสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวยไม่จำเป็นเลยสำหรับการสังเคราะห์ซีนอนดิฟลูออไรด์ ตามวิธีที่พวกเขาเสนอ ส่วนผสมของซีนอนและฟลูออรีน (ในอัตราส่วนโมเลกุล 1:1) จะถูกป้อนเข้าไปในภาชนะที่ทำจากนิกเกิลหรือสแตนเลส และเมื่อความดันเพิ่มขึ้นเป็น 35 atm ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเองจะเริ่มขึ้น

XeF 2 เป็นซีนอนฟลูออไรด์ชนิดเดียวที่สามารถผลิตได้โดยไม่ต้องใช้ธาตุฟลูออรีน มันเกิดขึ้นจากการกระทำของการปล่อยกระแสไฟฟ้าบนส่วนผสมของซีนอนและคาร์บอนเตตราฟลูออไรด์ แน่นอนว่าการสังเคราะห์โดยตรงก็เป็นไปได้เช่นกัน จะได้ XeF 2 ที่บริสุทธิ์มากหากส่วนผสมของซีนอนและฟลูออรีนถูกฉายรังสีด้วยแสงอัลตราไวโอเลต ความสามารถในการละลายของไดฟลูออไรด์ในน้ำต่ำ แต่สารละลายของมันคือตัวออกซิไดซ์ที่แรง มันจะค่อยๆสลายตัวไปเป็นซีนอน ออกซิเจน และไฮโดรเจนฟลูออไรด์ การสลายตัวเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วเป็นพิเศษในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง ไดฟลูออไรด์มีกลิ่นฉุนและเฉพาะเจาะจง สิ่งที่น่าสนใจทางทฤษฎีอย่างมากคือวิธีการสังเคราะห์ซีนอนไดฟลูออไรด์โดยอาศัยการสัมผัสของส่วนผสมของก๊าซกับรังสีอัลตราไวโอเลต (ความยาวคลื่นประมาณ 2,500-3,500 A) การแผ่รังสีทำให้โมเลกุลของฟลูออรีนแตกตัวเป็นอะตอมอิสระ นี่คือสาเหตุของการก่อตัวของไดฟลูออไรด์: ฟลูออรีนของอะตอมมีฤทธิ์ผิดปกติ ในการรับ XeF 6 จำเป็นต้องมีเงื่อนไขที่เข้มงวดมากขึ้น: 700 ° C และ 200 atm ภายใต้เงื่อนไขดังกล่าว ในส่วนผสมของซีนอนและฟลูออรีน (อัตราส่วน 1:4 ถึง 1:20) ซีนอนเกือบทั้งหมดจะถูกแปลงเป็น XeF 6 ซีนอนเฮกซาฟลูออไรด์มีฤทธิ์รุนแรงมากและสลายตัวระเบิดได้ ทำปฏิกิริยาได้ง่ายกับฟลูออไรด์ของโลหะอัลคาไล (ยกเว้น LiF):

XeF 6 + RbF = RbXeF 7,

แต่เมื่ออุณหภูมิ 50°C เกลือนี้จะสลายตัว:

2RbXeF 7 = XeF 6 + Rb 2 XeF 8

นอกจากนี้ ยังมีรายงานการสังเคราะห์ฟลูออไรด์ XeF 8 ที่สูงขึ้น ซึ่งมีความเสถียรที่อุณหภูมิต่ำกว่าลบ 196° C เท่านั้น

การสังเคราะห์สารประกอบซีนอนชนิดแรกทำให้เกิดคำถามสำหรับนักเคมีเกี่ยวกับตำแหน่งของก๊าซเฉื่อยในตารางธาตุ ก่อนหน้านี้ก๊าซมีตระกูลถูกจัดสรรให้กับกลุ่มศูนย์ที่แยกจากกันซึ่งสอดคล้องกับแนวคิดเรื่องความจุของพวกมันอย่างสมบูรณ์ แต่เมื่อซีนอนเกิดปฏิกิริยาเคมี เมื่อทราบฟลูออไรด์ที่สูงกว่าของมัน โดยความจุซีนอนคือแปด (และค่อนข้างสอดคล้องกับโครงสร้างของเปลือกอิเล็กตรอน) พวกเขาจึงตัดสินใจถ่ายโอนก๊าซเฉื่อยไปยังกลุ่ม VIII กลุ่มศูนย์หยุดอยู่

ยังเป็นไปไม่ได้ที่จะบังคับให้ซีนอนทำปฏิกิริยาโดยปราศจากการมีส่วนร่วมของฟลูออรีน (หรือสารประกอบบางส่วน) สารประกอบซีนอนที่รู้จักทั้งหมดในปัจจุบันได้มาจากฟลูออไรด์ สารเหล่านี้มีปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น ปฏิสัมพันธ์ของซีนอนฟลูออไรด์กับน้ำได้รับการศึกษาอย่างดีที่สุด การไฮโดรไลซิสของ XeF 4 ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดทำให้เกิดการก่อตัวของซีนอนออกไซด์ XeO 3 ซึ่งเป็นผลึกไม่มีสีที่กระจายอยู่ในอากาศ โมเลกุล XeO 3 มีโครงสร้างของปิรามิดสามเหลี่ยมแบนและมีอะตอมซีนอนอยู่ด้านบน การเชื่อมต่อนี้ไม่เสถียรอย่างยิ่ง เมื่อมันสลายตัว พลังของการระเบิดจะเข้าใกล้พลังของการระเบิดของ TNT XeO 3 เพียงไม่กี่ร้อยมิลลิกรัมก็เพียงพอแล้วที่จะเป่าเครื่องดูดความชื้นออกเป็นชิ้นๆ เป็นไปได้ว่าเมื่อเวลาผ่านไปซีนอนไตรออกไซด์จะถูกนำมาใช้เป็นระเบิดย่อยยับ วัตถุระเบิดดังกล่าวจะสะดวกมากเพราะผลิตภัณฑ์ทั้งหมดของปฏิกิริยาระเบิดคือก๊าซ ในขณะเดียวกันการใช้ซีนอนไตรออกไซด์เพื่อจุดประสงค์นี้มีราคาแพงเกินไป - ท้ายที่สุดแล้วซีนอนในบรรยากาศมีน้อยกว่าทองคำในน้ำทะเลและกระบวนการแยกมันต้องใช้แรงงานมากเกินไป ให้เราระลึกว่าเพื่อให้ได้ซีนอน 1 ม. 3 จะต้องประมวลผลอากาศ 11 ล้าน ม. 3 กรดที่ไม่เสถียรของซีนอนเฮกซะวาเลนต์ H 6 XeO 6 ที่สอดคล้องกับไตรออกไซด์เกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากการไฮโดรไลซิสของ XeF 6 ที่ 0 ° C:

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

หากเติม Ba (OH) 2 ลงในผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยานี้อย่างรวดเร็ว จะเกิดการตกตะกอนอสัณฐานสีขาวของ Ba 3 XeO 6 จะตกตะกอน ที่อุณหภูมิ 125°C จะสลายตัวเป็นแบเรียมออกไซด์ ซีนอน และออกซิเจน ได้รับเกลือโซเดียมและโพแทสเซียมซีโนเนตที่คล้ายกัน เมื่อโอโซนกระทำกับสารละลายของ XeO 3 ในโซเดียมไฮดรอกไซด์หนึ่งโมลาร์ จะเกิดเกลือของซีนอนที่เป็นกรด Na 4 XeO 6 ที่สูงกว่าขึ้นมา โซเดียมเปอร์ซีโนเนตสามารถแยกได้ในรูปของผลึกไฮเดรต Na4XeO6 · 6H 2 O การไฮโดรไลซิสของ XeF 6 ในโซเดียมและโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ยังนำไปสู่การก่อตัวของเปอร์ซีโนเนต หากเกลือแข็ง Na 4 XeO 6 ได้รับการบำบัดด้วยสารละลายตะกั่ว เงิน หรือยูรานิลไนเตรต จะได้เปอร์ซีโนเนตที่เกี่ยวข้อง: PbXeO 6 และ (UO 2) 2XeO 6 เป็นสีเหลือง และ Ag 4 XeO 6 เป็นสีดำ เกลือที่คล้ายกันนี้ผลิตจากโพแทสเซียม ลิเธียม ซีเซียม และแคลเซียม

ออกไซด์ที่สอดคล้องกับกรดที่สูงกว่าของซีนอนนั้นได้มาจากการทำปฏิกิริยา Na 4 XeO 6 กับกรดซัลฟิวริกเย็นแบบปราศจากน้ำ นี่คือซีนอนเตตรอกไซด์ XeO 4 ในนั้นเช่นเดียวกับใน octafluoride ความจุของซีนอนคือแปด เทตรอกไซด์ที่เป็นของแข็งที่อุณหภูมิสูงกว่า 0 ° C จะสลายตัวเป็นซีนอนและออกซิเจนและก๊าซ (ที่อุณหภูมิห้อง) - เป็นซีนอนไตรออกไซด์, ซีนอนและออกซิเจน โมเลกุล XeO 4 มีรูปร่างเป็นจัตุรมุขโดยมีอะตอมซีนอนอยู่ตรงกลาง ขึ้นอยู่กับเงื่อนไข การไฮโดรไลซิสของซีนอนเฮกซาฟลูออไรด์สามารถดำเนินการได้สองวิธี; ในกรณีหนึ่งจะได้รับ tetraoxyfluoride XeOF 4 ในอีกกรณีหนึ่ง - dioxyfluoride XeO 2 F 2 การสังเคราะห์โดยตรงจากองค์ประกอบนำไปสู่การก่อตัวของออกซีฟลูออไรด์ XeOF 2 ทั้งหมดเป็นของแข็งไม่มีสี มีความเสถียรภายใต้สภาวะปกติ

ปฏิกิริยาที่ศึกษาเมื่อเร็วๆ นี้ของซีนอนไดฟลูออไรด์กับแอนไฮดรัส HC1O 4 นั้นน่าสนใจมาก จากปฏิกิริยานี้ ทำให้ได้สารประกอบซีนอนใหม่ XeClO 4 ซึ่งเป็นสารออกซิไดซ์ที่ทรงพลังอย่างยิ่ง ซึ่งอาจมีพลังมากที่สุดในบรรดาเปอร์คลอเรตทั้งหมด

สารประกอบซีนอนที่ไม่มีออกซิเจนก็ถูกสังเคราะห์เช่นกัน สิ่งเหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นเกลือคู่ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาของซีนอนฟลูออไรด์กับฟลูออไรด์ของพลวงสารหนูโบรอนแทนทาลัม: XeF 2 SbF 5, XeF 6 AsF 3, XeF 6 BF 3 และ XeF 2 2TaF 5 สุดท้าย ได้สารประเภท XeSbF 6 ซึ่งมีความเสถียรที่อุณหภูมิห้อง และ XeSiF 6 ซึ่งเป็นสารเชิงซ้อนที่ไม่เสถียร

นักเคมีมีเรดอนในปริมาณน้อยมาก แต่พวกเขาก็สามารถระบุได้ว่าเรดอนทำปฏิกิริยากับฟลูออรีนด้วย ทำให้เกิดฟลูออไรด์ที่ไม่ระเหย สำหรับคริปทอน KrF2 ไดฟลูออไรด์และ KrF 4 เตตราฟลูออไรด์ถูกแยกออกและศึกษาคุณสมบัติที่ชวนให้นึกถึงสารประกอบซีนอน

3.3 การเตรียมอาร์กอน

ชั้นบรรยากาศของโลกประกอบด้วยอาร์กอน 66 · 10 13 ตัน แหล่งกำเนิดอาร์กอนนี้ไม่มีวันหมด โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่ออาร์กอนเกือบทั้งหมดกลับคืนสู่ชั้นบรรยากาศไม่ช้าก็เร็ว เนื่องจากไม่ได้รับการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพหรือทางเคมีเมื่อใช้ ข้อยกเว้นคือไอโซโทปอาร์กอนจำนวนน้อยมาก ซึ่งถูกใช้เพื่อสร้างธาตุใหม่และไอโซโทปในปฏิกิริยานิวเคลียร์ อาร์กอนถูกผลิตเป็นผลพลอยได้เมื่ออากาศถูกแยกออกเป็นออกซิเจนและไนโตรเจน โดยทั่วไป มีการใช้อุปกรณ์แยกอากาศแบบเรียงกระแสคู่ ซึ่งประกอบด้วยคอลัมน์แรงดันสูงตอนล่าง (การแยกล่วงหน้า) คอลัมน์แรงดันต่ำตอนบน และเครื่องควบแน่น-เครื่องระเหยระดับกลาง ในที่สุด ไนโตรเจนจะถูกกำจัดออกจากด้านบน และออกซิเจนจะถูกกำจัดออกจากพื้นที่เหนือคอนเดนเซอร์ ความผันผวนของอาร์กอนนั้นมากกว่าออกซิเจน แต่น้อยกว่าไนโตรเจน ดังนั้นเศษส่วนอาร์กอนจึงถูกเลือกที่จุดที่อยู่ที่ประมาณหนึ่งในสามของความสูงของคอลัมน์ด้านบนและนำไปที่คอลัมน์พิเศษ องค์ประกอบของเศษส่วนอาร์กอน: อาร์กอน 10...12% ไนโตรเจนสูงถึง 0.5% ส่วนที่เหลือเป็นออกซิเจน ในคอลัมน์ "อาร์กอน" ที่เชื่อมต่อกับอุปกรณ์หลัก อาร์กอนจะถูกสร้างขึ้นโดยมีส่วนผสมของออกซิเจน 3...10% และไนโตรเจน 3...5% ถัดมาเป็นการทำให้อาร์กอน "ดิบ" บริสุทธิ์จากออกซิเจน (ทางเคมีหรือโดยการดูดซับ) และจากไนโตรเจน (โดยการแก้ไข) ปัจจุบันอาร์กอนมีความบริสุทธิ์สูงถึง 99.99% ในระดับอุตสาหกรรม อาร์กอนยังถูกสกัดจากของเสียจากการผลิตแอมโมเนีย - จากไนโตรเจนที่เหลืออยู่หลังจากส่วนใหญ่ไปจับกับไฮโดรเจนแล้ว อาร์กอนถูกจัดเก็บและขนส่งในกระบอกสูบความจุ 40 ลิตร ทาสีเทาพร้อมแถบสีเขียวและข้อความสีเขียว ความดันในนั้นคือ 150 atm การขนส่งอาร์กอนเหลวซึ่งใช้ขวด Dewar และถังพิเศษจะประหยัดกว่า ไอโซโทปรังสีอาร์กอนประดิษฐ์ได้มาจากการฉายรังสีของไอโซโทปที่เสถียรและมีกัมมันตภาพรังสีบางชนิด (37 Cl, 36 Ar, ​​​​40 Ar, 40 Ca) ด้วยโปรตอนและดิวเทอรอนรวมถึงการฉายรังสีของผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ระหว่างการสลายตัวของยูเรเนียม มีนิวตรอน ไอโซโทป 37 Ar และ 41 Ar ถูกใช้เป็นตัวติดตามกัมมันตภาพรังสี: ครั้งแรก - ในการแพทย์และเภสัชวิทยา, ที่สอง - ในการศึกษาการไหลของก๊าซ, ประสิทธิผลของการระบายอากาศและในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ต่างๆ แต่แน่นอนว่านี่ไม่ใช่การใช้อาร์กอนที่สำคัญที่สุด

3.4 ผลกระทบทางสรีรวิทยาของก๊าซเฉื่อย

เป็นเรื่องปกติที่จะคาดหวังว่าสารเฉื่อยทางเคมีเช่นก๊าซเฉื่อยไม่ควรส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิต แต่นั่นไม่เป็นความจริง การสูดดมก๊าซเฉื่อยที่สูงขึ้น (แน่นอนว่าผสมกับออกซิเจน) ทำให้บุคคลมีสภาวะคล้ายกับการมึนเมาด้วยแอลกอฮอล์ ผลกระทบของก๊าซเฉื่อยที่เกิดจากยาเสพติดเกิดจากการละลายในเนื้อเยื่อประสาท ยิ่งน้ำหนักอะตอมของก๊าซเฉื่อยสูง ความสามารถในการละลายก็จะยิ่งมากขึ้นและมีฤทธิ์เป็นสารเสพติดมากขึ้นเท่านั้น

ตอนนี้เกี่ยวกับผลกระทบของอาร์กอนต่อสิ่งมีชีวิต เมื่อสูดดมส่วนผสมของ Ar 69% ไนโตรเจน 11% และออกซิเจน 20% ภายใต้ความดัน 4 atm จะเกิดปรากฏการณ์การง่วงซึมซึ่งเด่นชัดกว่าเมื่อสูดดมอากาศภายใต้ความกดดันเดียวกัน การระงับความรู้สึกจะหายไปทันทีหลังจากหยุดการจ่ายอาร์กอน เหตุผลก็คือโมเลกุลอาร์กอนไม่มีขั้ว ในขณะที่ความดันที่เพิ่มขึ้นจะเพิ่มความสามารถในการละลายของอาร์กอนในเนื้อเยื่อเส้นประสาท นักชีววิทยาพบว่าอาร์กอนส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช แม้แต่ในบรรยากาศที่มีอาร์กอนบริสุทธิ์ เมล็ดข้าว ข้าวโพด แตงกวา และข้าวไรย์ก็ยังงอกออกมา หัวหอม แครอท และผักกาดหอมเจริญเติบโตได้ดีในบรรยากาศที่ประกอบด้วยอาร์กอน 98% และออกซิเจนเพียง 2%

IV การใช้ก๊าซเฉื่อย

ฮีเลียมเป็นแหล่งสำคัญของอุณหภูมิต่ำ ที่อุณหภูมิฮีเลียมเหลว แทบไม่มีการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของอะตอมและอิเล็กตรอนอิสระในของแข็ง ซึ่งทำให้สามารถศึกษาปรากฏการณ์ใหม่ๆ มากมาย เช่น ความเป็นตัวนำยิ่งยวดในสถานะของแข็ง

ก๊าซฮีเลียมถูกใช้เป็นก๊าซเบาเพื่อเติมลูกโป่ง เนื่องจากไม่ติดไฟ จึงถูกเติมไฮโดรเจนเพื่อเติมเต็มเปลือกเรือเหาะ

เนื่องจากฮีเลียมละลายได้ในเลือดน้อยกว่าไนโตรเจน จึงมีการใช้ฮีเลียมปริมาณมากในการหายใจผสมเพื่อทำงานภายใต้ความกดดัน เช่น ในระหว่างการดำน้ำในทะเล เมื่อสร้างอุโมงค์และโครงสร้างใต้น้ำ เมื่อใช้ฮีเลียม การบีบอัด (การปล่อยก๊าซที่ละลายออกจากเลือด) จะสร้างความเจ็บปวดน้อยลงสำหรับนักดำน้ำ ความเจ็บป่วยจากการบีบอัดมีโอกาสน้อย และปรากฏการณ์ของการง่วงซึมของไนโตรเจน ซึ่งเป็นสหายที่คงที่และอันตรายต่อการทำงานของนักดำน้ำจะถูกกำจัด มีการใช้สารผสม He-O 2 เนื่องจากมีความหนืดต่ำ เพื่อบรรเทาอาการหอบหืดและโรคทางเดินหายใจต่างๆ

ฮีเลียมถูกใช้เป็นสื่อเฉื่อยสำหรับการเชื่อมอาร์ก โดยเฉพาะแมกนีเซียมและโลหะผสม ในการผลิต Si, Ge, Ti และ Zr เพื่อหล่อเย็นเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

การใช้ฮีเลียมอื่นๆ คือการหล่อลื่นแก๊สของตลับลูกปืน ในเครื่องนับนิวตรอน (ฮีเลียม-3) เครื่องวัดอุณหภูมิแก๊ส เครื่องเอ็กซ์เรย์สเปกโทรสโกปี ที่เก็บอาหาร และสวิตช์ไฟฟ้าแรงสูง เมื่อผสมกับก๊าซมีตระกูลอื่นๆ ฮีเลียมจะถูกใช้ในการโฆษณานีออนกลางแจ้ง (ในท่อระบายก๊าซ) ฮีเลียมเหลวมีประโยชน์ในการทำความเย็นตัวนำยิ่งยวดแม่เหล็ก เครื่องเร่งอนุภาค และอุปกรณ์อื่นๆ การใช้ฮีเลียมเป็นสารทำความเย็นที่ผิดปกติคือกระบวนการผสม 3 He และ 4 He อย่างต่อเนื่องเพื่อสร้างและรักษาอุณหภูมิให้ต่ำกว่า 0.005 K

พื้นที่การใช้งานซีนอนมีความหลากหลายและบางครั้งก็ไม่คาดคิด มนุษย์ใช้ประโยชน์จากทั้งความเฉื่อยและความสามารถอันยอดเยี่ยมในการทำปฏิกิริยากับฟลูออรีน ในเทคโนโลยีแสงสว่าง หลอดไฟซีนอนแรงดันสูงได้รับการยอมรับ ในหลอดไฟดังกล่าวการปล่อยส่วนโค้งจะส่องสว่างในซีนอนซึ่งอยู่ภายใต้ความกดดันของบรรยากาศหลายสิบแห่ง แสงในหลอดซีนอนจะปรากฏขึ้นทันทีหลังจากเปิดเครื่อง โดยจะสว่างและมีสเปกตรัมต่อเนื่องตั้งแต่รังสีอัลตราไวโอเลตไปจนถึงรังสีอินฟราเรดใกล้ แพทย์ยังใช้ซีนอนในการตรวจสมองด้วยกล้องจุลทรรศน์ เช่นเดียวกับโจ๊กแบไรท์ซึ่งใช้สำหรับการจุดเทียนในลำไส้ ซีนอนดูดซับรังสีเอกซ์อย่างรุนแรงและช่วยในการค้นหารอยโรค อย่างไรก็ตาม มันไม่เป็นอันตรายโดยสิ้นเชิง ไอโซโทปแอคทีฟของธาตุหมายเลข 54 ซีนอน - 133 ใช้ในการศึกษากิจกรรมการทำงานของปอดและหัวใจ

โดยการเป่าอาร์กอนผ่านเหล็กเหลว การรวมตัวของก๊าซจะถูกกำจัดออกไป ซึ่งจะช่วยปรับปรุงคุณสมบัติของโลหะ

การเชื่อมอาร์กไฟฟ้าในสภาพแวดล้อมแบบอาร์กอนมีการใช้กันมากขึ้น ในอาร์กอนเจ็ต สามารถเชื่อมผลิตภัณฑ์ที่มีผนังบางและโลหะที่ก่อนหน้านี้ถือว่าเชื่อมยาก คงไม่ใช่เรื่องเกินจริงหากจะกล่าวว่าส่วนโค้งไฟฟ้าในบรรยากาศอาร์กอนได้ปฏิวัติเทคโนโลยีการตัดโลหะ กระบวนการนี้เร็วขึ้นมาก และสามารถตัดแผ่นโลหะทนไฟที่มีความหนามากที่สุดได้ อาร์กอนที่ถูกเป่าไปตามส่วนโค้ง (ผสมกับไฮโดรเจน) ช่วยปกป้องขอบตัดและอิเล็กโทรดทังสเตนจากการก่อตัวของออกไซด์ ไนไตรด์ และฟิล์มอื่นๆ ขณะเดียวกันก็บีบอัดและรวมส่วนโค้งไว้บนพื้นผิวเล็กๆ ทำให้อุณหภูมิในบริเวณการตัดสูงถึง 4,000-6,000 °C นอกจากนี้ เจ็ทแก๊สนี้ยังเป่าผลิตภัณฑ์ตัดอีกด้วย เมื่อทำการเชื่อมด้วยเจ็ทอาร์กอน ไม่จำเป็นต้องเคลือบฟลักซ์และอิเล็กโทรด ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องทำความสะอาดตะเข็บจากตะกรันและฟลักซ์ที่ตกค้าง

นีออนและอาร์กอนถูกใช้เป็นสารตัวเติมในหลอดนีออนและหลอดเดย์ไลท์ คริปตันใช้ในการเติมหลอดธรรมดาเพื่อลดการระเหยและเพิ่มความสว่างของไส้หลอดทังสเตน หลอดควอทซ์แรงดันสูงซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดแสงที่ทรงพลังที่สุดนั้นเต็มไปด้วยซีนอน ฮีเลียมและอาร์กอนถูกใช้ในเลเซอร์แก๊ส

รายชื่อวรรณกรรมที่ใช้แล้ว

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

2. กูซีย์ แอล.เอส. บรรยายวิชาเคมีทั่วไป”

3. อัคเมตอฟ เอ็น.เอส. “เคมีทั่วไปและอนินทรีย์”

4. เนคราซอฟ บี.วี. “ตำราเคมีทั่วไป”

5. กลินกา เอ็น.แอล. “เคมีทั่วไป

6. โคดาคอฟ ยู.วี. “เคมีทั่วไปและอนินทรีย์”

เปิด:

ในปีพ.ศ. 2436 มีการดึงความสนใจไปที่ความแตกต่างระหว่างความหนาแน่นของไนโตรเจนจากอากาศกับไนโตรเจนที่ได้จากการสลายตัวของสารประกอบไนโตรเจน โดยไนโตรเจนจากอากาศหนึ่งลิตรมีน้ำหนัก 1.257 กรัม และที่ได้ทางเคมีมีน้ำหนัก 1.251 กรัม การศึกษาที่แม่นยำมาก ขององค์ประกอบของอากาศที่ดำเนินการชี้แจงเหตุการณ์ลึกลับนี้ พบว่าหลังจากกำจัดออกซิเจนและไนโตรเจนออกไปหมดแล้ว ก็ยังมีสารตกค้างเล็กน้อย (ประมาณ 1%) ที่ไม่ทำปฏิกิริยาทางเคมีกับสิ่งใดเลย

การค้นพบองค์ประกอบใหม่ที่เรียกว่าอาร์กอน (กรีกสำหรับที่ไม่ใช้งาน) จึงแสดงถึง "ชัยชนะของทศนิยมตำแหน่งที่สาม" น้ำหนักโมเลกุลของอาร์กอนกลายเป็น 39.9 กรัมต่อโมล

ก๊าซเฉื่อยถัดไปที่จะค้นพบคือฮีเลียม (“แสงอาทิตย์”) ถูกค้นพบบนดวงอาทิตย์เร็วกว่าบนโลก สิ่งนี้เกิดขึ้นได้ด้วยวิธีการวิเคราะห์สเปกตรัมที่พัฒนาขึ้นในช่วงทศวรรษที่ 50 ของศตวรรษที่ผ่านมา

ไม่กี่ปีหลังจากการค้นพบอาร์กอนและฮีเลียม (ในปี พ.ศ. 2441) ก๊าซมีตระกูลอีกสามชนิดก็ถูกแยกออกจากอากาศ: นีออน ("ใหม่") คริปทอน ("ซ่อน") และซีนอน ("เอเลี่ยน") การตรวจจับได้ยากเพียงใดสามารถเห็นได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าอากาศ 1 ลบ.ม. พร้อมด้วยอาร์กอน 9.3 ลิตรประกอบด้วยนีออนเพียง 18 มล. ฮีเลียม 5 มล. คริปทอน 1 มล. และซีนอน 0.09 มล.

ก๊าซเฉื่อยสุดท้ายคือเรดอนถูกค้นพบในปี 1900 ขณะศึกษาแร่ธาตุบางชนิด ปริมาณในบรรยากาศมีเพียง 6-10 -18% โดยปริมาตร (ซึ่งสอดคล้องกับ 1-2 อะตอมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร) มีการประเมินว่าชั้นบรรยากาศของโลกมีเรดอนเพียง 374 ลิตร

คุณสมบัติทางกายภาพ:

ก๊าซมีตระกูลทั้งหมดไม่มีสีและประกอบด้วยโมเลกุลเชิงเดี่ยว การแยกก๊าซเฉื่อยขึ้นอยู่กับความแตกต่างในคุณสมบัติทางกายภาพของก๊าซเฉื่อย

ก๊าซเฉื่อยไม่มีสีและไม่มีกลิ่น มีอยู่ในปริมาณเล็กน้อยในอากาศ ก๊าซเฉื่อยไม่เป็นพิษ อย่างไรก็ตามบรรยากาศที่มีความเข้มข้นของก๊าซเฉื่อยเพิ่มขึ้นและความเข้มข้นของออกซิเจนลดลงที่สอดคล้องกันอาจทำให้หายใจไม่ออกต่อบุคคลรวมถึงการหมดสติและเสียชีวิต มีหลายกรณีการเสียชีวิตเนื่องจากการรั่วไหลของอาร์กอน

จุดหลอมเหลว, °C
จุดเดือด, °C

ปริมาณความร้อนที่จำเป็นในการถ่ายโอนสารจากของแข็งไปเป็นสถานะของเหลวเรียกว่าความร้อนของการหลอมเหลว และการถ่ายโอนจากของเหลวไปเป็นสถานะไอเรียกว่าความร้อนของการระเหย โดยทั่วไปปริมาณทั้งสองนี้เรียกว่าการเปลี่ยนผ่านที่เกิดขึ้นภายใต้ความดันปกติ สำหรับก๊าซเฉื่อยจะมีค่าดังต่อไปนี้ (kcal/g-atom):

ความร้อนของการหลอมละลาย
ความร้อนของการกลายเป็นไอ

มีการเปรียบเทียบด้านล่างนี้ อุณหภูมิวิกฤต ก๊าซเฉื่อยและแรงกดดันที่จำเป็นและเพียงพอสำหรับการถ่ายโอนที่อุณหภูมิเหล่านี้จากสถานะก๊าซเป็นสถานะของเหลว - แรงกดดันวิกฤติ:

อุณหภูมิวิกฤติ°C
ความดันวิกฤต, atm

นี่เป็นสิ่งที่น่าสนใจ :

คำถามเกี่ยวกับความเป็นอะตอมมิกของโมเลกุลอาร์กอนได้รับการแก้ไขโดยใช้ทฤษฎีจลน์ศาสตร์ ตามที่กล่าวไว้ ปริมาณความร้อนที่ต้องใช้เพื่อให้ความร้อนแก่กรัมโมเลกุลของก๊าซหนึ่งองศานั้นขึ้นอยู่กับจำนวนอะตอมในโมเลกุลของมัน ที่ปริมาตรคงที่ กรัม-โมเลกุลของก๊าซที่มีอะตอมเดี่ยวต้องใช้ 3อุจจาระ, ไดอะตอมมิก - 5 แคลอรี่ สำหรับอาร์กอน การทดลองให้ค่า 3อุจจาระ, ซึ่งระบุถึงลักษณะโมเลกุลเดี่ยวของโมเลกุล เช่นเดียวกับก๊าซเฉื่อยอื่นๆ

ฮีเลียมเป็นก๊าซสุดท้ายที่ถูกเปลี่ยนเป็นสถานะของเหลวและของแข็ง มีปัญหาพิเศษเกิดขึ้นเนื่องจากการขยายตัวที่อุณหภูมิปกติฮีเลียมไม่เย็นลง แต่ร้อนขึ้น อุณหภูมิต่ำกว่า -250 °C เท่านั้นที่จะเริ่มทำงาน "ปกติ" ตามมาว่ากระบวนการทำให้เป็นของเหลวตามปกติสามารถนำไปใช้กับฮีเลียมได้หลังจากที่ฮีเลียมถูกทำให้เย็นลงอย่างแรงมากล่วงหน้าเท่านั้น ในทางกลับกัน อุณหภูมิวิกฤตของฮีเลียมนั้นต่ำมาก เนื่องจากสถานการณ์เหล่านี้ ผลลัพธ์ที่ดีเมื่อทำงานกับฮีเลียมนั้นได้มาหลังจากฝึกฝนเทคนิคการใช้งานกับไฮโดรเจนเหลวแล้วเท่านั้น โดยใช้การระเหยซึ่งทำให้ฮีเลียมเย็นลงจนถึงอุณหภูมิที่ต้องการเท่านั้น เป็นไปได้ที่จะได้รับฮีเลียมเหลวเป็นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2451 ซึ่งเป็นฮีเลียมแข็ง-ว2469

คุณสมบัติทางเคมี:

ก๊าซเฉื่อยมีลักษณะเฉพาะคือการขาดกิจกรรมทางเคมีโดยสมบูรณ์ (He, Ne, Ar) หรือเกือบสมบูรณ์ (Kr, Xe, Rn) ในตารางธาตุจะมีหมู่พิเศษ (VIII) ไม่นานหลังจากการค้นพบก๊าซเฉื่อย กลุ่มใหม่ที่พวกมันก่อตัวในตารางธาตุก็ถูกเรียกว่าศูนย์ เพื่อเน้นย้ำความจุเป็นศูนย์ขององค์ประกอบเหล่านี้ เช่น การขาดกิจกรรมทางเคมี ชื่อนี้มักใช้ในปัจจุบันอย่างไรก็ตามในสาระสำคัญของกฎเป็นระยะการพิจารณากลุ่มของก๊าซเฉื่อยเป็นกลุ่มที่แปดนั้นถูกต้องมากกว่าเนื่องจากช่วงเวลาที่เกี่ยวข้องไม่ได้ขึ้นต้นด้วยองค์ประกอบเหล่านี้ แต่สิ้นสุด

การไม่มีความเฉื่อยของสารเคมีที่สมบูรณ์ในก๊าซเฉื่อยหนักถูกค้นพบในปี 2505 เท่านั้น ปรากฎว่าพวกมันสามารถรวมกับเมทัลลอยด์ที่มีฤทธิ์มากที่สุด - ฟลูออรีน (และเฉพาะกับมันเท่านั้น) ซีนอน (และเรดอน) ตอบสนองค่อนข้างง่าย ส่วนคริปทอนทำได้ยากกว่ามาก ได้รับ XeF 2 , XeF 4 , XeF 6 และ KrF 2 ที่มีความเสถียรต่ำ ทั้งหมดนี้เป็นสารผลึกระเหยไม่มีสี

ซีนอนดิฟลูออไรด์(XeF 2) - ก่อตัวอย่างช้าๆ ภายใต้อิทธิพลของแสงกลางวันบนส่วนผสมของ Xe และ F 2 ที่สภาวะศูนย์ มีกลิ่นเหม็นเฉพาะตัว การก่อตัวของโมเลกุลต้องมีการกระตุ้นอะตอมซีนอนตั้งแต่ 5s 2 5p 6 จนถึงสถานะไดเวเลนต์ที่ใกล้ที่สุด 5s 2 5p 5 s 1 - 803 kJ/mol ถึง 5s 2 5p 5 6p 1 -924 kJ/mol, 25s 2 5p 1 6d 1 - 953 กิโลจูล/ตุ่น

Xe+F 2 → XeF 2

0.15 โมล/ลิตร ละลายในน้ำ สารละลายคือตัวออกซิไดซ์ที่แรงมาก สารละลายจะสลายตัวตามรูปแบบต่อไปนี้:

XeF 2 +H 2 O →HF+Xe+O 2 (กระบวนการเกิดขึ้นเร็วกว่าในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง และช้าลงในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด)

ซีนอนเตตร้าฟลูออไรด์-เกิดจากสารธรรมดา ปฏิกิริยาคายความร้อนสูง และมีความเสถียรที่สุดในบรรดาฟลูออไรด์ทั้งหมด

XeF 4 +2Hg=2HgF 2 +Xe

XeF 4 +Pt=PtF 4 +Xe

ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อซีนอนเตตราฟลูออไรด์ :

XeF 4 +4KI=4KF+2I 2 ↓+Xe

ซีนอนเตตราฟลูออไรด์สลายตัวตามรูปแบบต่อไปนี้:

3Xe 4+ →Xe 6+ +2Xe 0 (ในตัวกลางที่เป็นกรด)

Xe 4+ →Xe 0 +Xe 8+ (ในตัวกลางที่เป็นด่าง)

ซีนอนเฮกซาฟลูออไรด์ไม่มีสี รู้จักในการดัดแปลงผลึก 3 แบบ ที่อุณหภูมิ 49 ℃ กลายเป็นของเหลวสีเหลือง เมื่อแข็งตัวแล้วจะเปลี่ยนสีอีกครั้ง ไอระเหยมีสีเหลืองซีด ระเบิดสลายตัว. ภายใต้อิทธิพลของไฮโดรไลซ์ในอากาศชื้น:

XeF 6 +H 2 O→2HF+OXeF 4

OXeF 4 เป็นของเหลวไม่มีสี มีปฏิกิริยาน้อยกว่า XeF 6 สร้างผลึกไฮเดรตด้วยฟลูออไรด์ของโลหะอัลคาไล ตัวอย่างเช่น: KF∙OXeF 4

การไฮโดรไลซิสเพิ่มเติมสามารถผลิตซีนอนไตรออกไซด์ได้:

XeF 6 +3H 2 O→XeO 3 +6HF

XeO 3 เป็นสารระเบิดไม่มีสีที่แพร่กระจายในอากาศ มันสลายตัวระเบิด แต่เมื่อได้รับความร้อนเบา ๆ ที่ 40 องศาเซลเซียส ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้น:

2XeO 3 →2Xe+3O 2

มีกรดที่สอดคล้องกับออกไซด์นี้อย่างเป็นทางการ - H 2 XeO 4 มีเกลือที่สอดคล้องกับกรดนี้: MHXeO 4 หรือ MH 5 XeO 6 กรด (M - จากโซเดียมถึงซีเซียม) ที่สอดคล้องกับเกลือสุดท้ายที่ได้รับ:

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

ในสภาพแวดล้อมที่มีความเป็นด่างสูง Xe 6+ จะสลายตัว:

4Xe 6+ →Xe 0 +3Xe 8+

คริปทอน ไดฟลูออไรด์- ระเหยไม่มีสีคริสตัล ซึ่งเป็นสารออกฤทธิ์ทางเคมี ที่อุณหภูมิสูงจะสลายตัวเป็นฟลูออรีนคริปทอน . ได้มาครั้งแรกโดยการกระทำของการปล่อยประจุไฟฟ้าบนส่วนผสมของสารที่อุณหภูมิ -188℃:

F 2 +Kr→KrF 2

สลายตัวด้วยน้ำตามรูปแบบต่อไปนี้:

2KrF 2 +2H 2 O→O 2 +4HF+2Kr

การใช้ก๊าซเฉื่อย:

ก๊าซเฉื่อยสามารถนำไปประยุกต์ใช้งานได้จริงค่อนข้างหลากหลาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งบทบาทของฮีเลียมในการได้รับอุณหภูมิต่ำมีความสำคัญอย่างยิ่งเนื่องจากฮีเลียมเหลวเป็นของเหลวที่เย็นที่สุดในบรรดาของเหลวทั้งหมด อากาศเทียม ซึ่งแทนที่ไนโตรเจนด้วยฮีเลียมถูกนำมาใช้ครั้งแรกเพื่อให้แน่ใจว่านักดำน้ำจะหายใจได้ ความสามารถในการละลายของก๊าซจะเพิ่มขึ้นอย่างมากตามความดันที่เพิ่มขึ้น ดังนั้น เมื่อนักประดาน้ำลงไปในน้ำและรับอากาศธรรมดา เลือดจะละลายไนโตรเจนมากกว่าภายใต้สภาวะปกติ ในระหว่างการขึ้น เมื่อความดันลดลง ไนโตรเจนที่ละลายน้ำจะเริ่มถูกปล่อยออกมา และฟองอากาศบางส่วนจะอุดตันหลอดเลือดขนาดเล็ก ซึ่งขัดขวางการไหลเวียนของเลือดตามปกติและทำให้เกิด "อาการป่วยจากกระสุนปืน" ด้วยการแทนที่ไนโตรเจนด้วยฮีเลียม ผลกระทบที่เจ็บปวดจะลดลงอย่างรวดเร็วเนื่องจากความสามารถในการละลายฮีเลียมในเลือดลดลงมาก ซึ่งจะสังเกตได้ชัดเจนเป็นพิเศษที่ความดันสูง การทำงานในบรรยากาศของอากาศ "ฮีเลียม" ช่วยให้นักดำน้ำสามารถลงไปที่ระดับความลึกมาก (มากกว่า 100 ม.) และอยู่ใต้น้ำได้นานขึ้นอย่างเห็นได้ชัด

เนื่องจากความหนาแน่นของอากาศดังกล่าวน้อยกว่าอากาศปกติประมาณสามเท่า จึงหายใจได้ง่ายกว่ามาก สิ่งนี้อธิบายถึงความสำคัญทางการแพทย์ที่ยิ่งใหญ่ของอากาศฮีเลียมในการรักษาโรคหอบหืด การหายใจไม่ออก ฯลฯ เมื่อการบรรเทาการหายใจของผู้ป่วยในระยะสั้นก็สามารถช่วยชีวิตเขาได้ เช่นเดียวกับฮีเลียม อากาศ "ซีนอน" (ซีนอน 80% ออกซิเจน 20%) มีฤทธิ์เสพติดรุนแรงเมื่อสูดดม ซึ่งสามารถนำมาใช้ในทางการแพทย์ได้

นีออนและอาร์กอนมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมไฟฟ้า เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านหลอดแก้วที่เต็มไปด้วยก๊าซเหล่านี้ ก๊าซนั้นจะเริ่มเรืองแสง ซึ่งใช้ในการออกแบบจารึกที่มีแสงสว่าง

หลอดนีออนกำลังสูงประเภทนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับประภาคารและอุปกรณ์ส่งสัญญาณอื่นๆ เนื่องจากแสงสีแดงจะถูกหมอกบังเล็กน้อย สีของฮีเลียมเรืองแสงจะเปลี่ยนจากสีชมพูเป็นสีเหลืองเป็นสีเขียวเมื่อความดันในหลอดลดลง Ar, Kr และ Xe โดดเด่นด้วยเฉดสีน้ำเงินที่แตกต่างกัน

อาร์กอน (มักผสมกับไนโตรเจน 14%) ก็ใช้เติมหลอดไฟฟ้าเช่นกัน เนื่องจากค่าการนำความร้อนที่ต่ำกว่าอย่างมีนัยสำคัญ คริปทอนและซีนอนจึงเหมาะสมยิ่งขึ้นสำหรับจุดประสงค์นี้: หลอดไฟฟ้าที่บรรจุไว้จะให้แสงสว่างมากกว่าโดยใช้พลังงานเท่าเดิม ทนทานต่อการใช้งานเกินพิกัดได้ดีกว่า และทนทานกว่าหลอดทั่วไป

บรรณาธิการ: กาลินา นิโคลาเยฟนา คาร์ลาโมวา