گازهای نجیب و خواص آنها گازهای نجیب و خواص آنها گازهای نجیب چه چیزی باعث بی اثر شدن این گازها می شود

افتتاح:

در سال 1893، توجه به اختلاف بین چگالی نیتروژن هوا و نیتروژن حاصل از تجزیه ترکیبات نیتروژن جلب شد: یک لیتر نیتروژن از هوا 1.257 گرم وزن داشت و وزن شیمیایی بدست آمده 1.251 گرم بود. یک مطالعه بسیار دقیق. از ترکیب هوا که برای روشن شدن این شرایط مرموز انجام شد، نشان داد که پس از حذف تمام اکسیژن و نیتروژن، باقیمانده کوچکی (حدود 1٪) وجود داشت که با هیچ چیز واکنش شیمیایی نشان نداد.

کشف عنصر جدیدی به نام آرگون (به یونانی به معنای غیرفعال) نشان دهنده "پیروزی رقم سوم اعشار" بود. وزن مولکولی آرگون 39.9 گرم بر مول بود.

گاز بی اثر بعدی که کشف شد، هلیوم ("خورشیدی")، زودتر از روی زمین در خورشید کشف شد. این به لطف روش تجزیه و تحلیل طیفی توسعه یافته در دهه 50 قرن گذشته امکان پذیر شد.

چند سال پس از کشف آرگون و هلیوم (در سال 1898)، سه گاز نجیب دیگر از هوا جدا شد: نئون ("جدید")، کریپتون ("پنهان") و زنون ("بیگانه"). از این واقعیت می توان تشخیص داد که 1 متر مکعب هوا، همراه با 9.3 لیتر آرگون، تنها 18 میلی لیتر نئون، 5 میلی لیتر هلیوم، 1 میلی لیتر کریپتون و 0.09 میلی لیتر زنون دارد.

آخرین گاز بی اثر، رادون، در سال 1900 در حین مطالعه برخی از مواد معدنی کشف شد. محتوای آن در جو فقط 6-10 -18٪ حجمی است (که مربوط به 1-2 اتم در سانتی متر مکعب است). تخمین زده شده است که کل جو زمین فقط 374 لیتر رادون دارد.

مشخصات فیزیکی:

همه گازهای نجیب بی رنگ هستند و از مولکول های تک اتمی تشکیل شده اند. جداسازی گازهای بی اثر بر اساس تفاوت در خواص فیزیکی آنها است.

گازهای بی اثر بی رنگ و بی بو هستند. آنها به مقدار کم در هوا وجود دارند.گازهای بی اثر سمی نیستند. با این حال، جو با افزایش غلظت گازهای بی اثر و کاهش متناظر در غلظت اکسیژن می تواند تأثیر خفگی بر روی فرد داشته باشد، از جمله از دست دادن هوشیاری و مرگ. موارد مرگ ناشی از نشت آرگون شناخته شده است.

نقطه ذوب، درجه سانتیگراد
نقطه جوش، درجه سانتیگراد

مقدار گرمای لازم برای انتقال یک ماده از حالت جامد به مایع را گرمای همجوشی و انتقال از حالت مایع به حالت بخار را گرمای تبخیر می نامند. هر دو کمیت معمولاً به عنوان انتقال هایی گفته می شود که تحت فشار عادی رخ می دهند. برای گازهای بی اثر آنها مقادیر زیر را دارند (kcal/g-atom):

گرمای ذوب
گرمای تبخیر

در زیر مقایسه شده است دماهای بحرانی گازهای بی اثر و فشارهایی که برای انتقال آنها در این دماها از حالت گازی به حالت مایع لازم و کافی است - فشارهای بحرانی:

دمای بحرانی، درجه سانتی گراد
فشار بحرانی، اتمسفر

جالب است :

مسئله اتمی بودن مولکول آرگون با استفاده از نظریه جنبشی حل شد. بر اساس آن، مقدار گرمایی که باید صرف شود تا یک گرم مولکول گاز یک درجه گرم شود، به تعداد اتم های مولکول آن بستگی دارد. در حجم ثابت، یک مولکول گرم از گاز تک اتمی به 3 نیاز داردمدفوع، دیاتومیک - 5 کالری. برای آرگون آزمایش 3 دادمدفوع، که نشان دهنده ماهیت تک اتمی مولکول آن بود همین امر در مورد سایر گازهای بی اثر نیز صدق می کند.

هلیم آخرین گازی بود که به حالت مایع و جامد تبدیل شد. در رابطه با آن، مشکلات خاصی وجود داشت، زیرا در نتیجه انبساط در دمای معمولی، هلیوم خنک نمی شود، بلکه گرم می شود. فقط زیر 250- درجه سانتیگراد شروع به رفتار "عادی" می کند. نتیجه این است که فرآیند روان‌سازی معمول را می‌توان تنها پس از سرد شدن بسیار قوی هلیوم روی هلیم اعمال کرد. از طرف دیگر دمای بحرانی هلیوم بسیار پایین است. با توجه به این شرایط، نتایج مطلوب هنگام کار با هلیوم تنها پس از تسلط بر تکنیک کار با هیدروژن مایع به دست آمد، که با استفاده از تبخیر آن فقط می توان هلیوم را تا دمای مورد نیاز خنک کرد. برای اولین بار در سال 1908 هلیوم جامد به دست آمد-V1926

خواص شیمیایی:

گازهای بی اثر با فقدان فعالیت شیمیایی کامل (He، Ne، Ar) یا تقریباً کامل (Kr، Xe، Rn) مشخص می شوند. در جدول تناوبی آنها یک گروه خاص (VIII) را تشکیل می دهند. بلافاصله پس از کشف گازهای بی اثر، گروه جدیدی که آنها در جدول تناوبی تشکیل دادند، صفر نامیده شد تا بر ظرفیت صفر این عناصر، یعنی عدم فعالیت شیمیایی آنها تأکید شود. این نام اغلب در زمان حاضر استفاده می شود، اما در اصل قانون تناوبی، صحیح تر است که گروه گازهای بی اثر را به عنوان گروه هشتم در نظر بگیریم، زیرا دوره های مربوطه با این عناصر شروع نمی شوند، بلکه به پایان می رسند.

عدم وجود بی اثری شیمیایی کامل در گازهای بی اثر سنگین تنها در سال 1962 کشف شد. معلوم شد که آنها قادر به ترکیب با فعال ترین متالوئید - فلوئور (و فقط با آن) هستند. زنون (و رادون) به راحتی واکنش نشان می دهند، کریپتون بسیار دشوارتر است. XeF 2، XeF 4، XeF 6 و KrF 2 با ثبات کم به دست آمد. همه آنها مواد کریستالی فرار بی رنگ هستند.

زنون دی فلوراید(XeF 2) - به آرامی تحت تأثیر نور روز روی مخلوطی از Xe و F 2 در شرایط صفر تشکیل می شود. بوی تهوع آور مشخصی دارد. تشکیل یک مولکول مستلزم تحریک اتم زنون از 5s 2 5p 6 به نزدیکترین حالت دو ظرفیتی 5s 2 5p 5 s 1 - 803 kJ/mol، به 5s 2 5p 5 6p 1 -924 kJ/mol, 25p12 است. 6d 1 - 953 کیلوژول / مول.

Xe+F 2 → XeF 2

0.15 مول در لیتر در آب حل می شود. محلول یک عامل اکسید کننده بسیار قوی است. محلول طبق طرح زیر تجزیه می شود:

XeF 2 + H 2 O → HF + Xe + O 2 (فرآیند در محیط قلیایی سریعتر و در محیط اسیدی کندتر رخ می دهد).

زنونترافلووراید-این واکنش که از مواد ساده تشکیل شده است، بسیار گرمازا است و از همه فلورایدها پایدارتر است.

XeF 4 +2Hg=2HgF 2 +Xe

XeF 4 +Pt=PtF 4 +Xe

واکنش کیفی به زنون تترافلوراید :

XeF 4 +4KI=4KF+2I 2 ↓+Xe

تترا فلوراید زنون طبق طرح های زیر تجزیه می شود:

3Xe 4+ →Xe 6+ +2Xe 0 (در محیط اسیدی).

Xe 4+ →Xe 0 +Xe 8+ (در یک محیط قلیایی).

هگزا فلوراید زنون بی رنگ است که در 3 تغییر کریستالی شناخته می شود. در دمای 49 درجه سانتیگراد، تبدیل به مایع زرد رنگ می شود و هنگام سفت شدن دوباره تغییر رنگ می دهد. بخارات به رنگ زرد کمرنگ هستند. به صورت انفجاری تجزیه می شود. تحت تأثیر هوای مرطوب هیدرولیز:

XeF 6 + H 2 O→ 2HF + OXeF 4

OXeF 4 یک مایع بی رنگ است که واکنش کمتری نسبت به XeF 6 دارد. با فلوریدهای فلز قلیایی هیدرات های کریستالی تشکیل می دهد، به عنوان مثال: KF∙OXeF 4

هیدرولیز بیشتر می تواند تری اکسید زنون تولید کند:

XeF 6 +3H 2 O→XeO 3 +6HF

XeO 3 یک ماده منفجره بی رنگ است که در هوا پخش می شود. به طور انفجاری متلاشی می شود، اما وقتی به آرامی در دمای 40 درجه سانتیگراد گرم شود، واکنش رخ می دهد:

2XeO 3 → 2Xe+3O 2

اسیدی وجود دارد که به طور رسمی با این اکسید مطابقت دارد - H 2 XeO 4. نمک های مربوط به این اسید وجود دارد: MHXeO 4 یا MH 5 XeO 6، اسید (M - از سدیم تا سزیم) مربوط به آخرین نمک به دست آمد:

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

در یک محیط به شدت قلیایی، Xe 6+ تغییر شکل می دهد:

4Xe 6+ →Xe 0 +3Xe 8+

کریپتون دی فلوراید- فرار، بی رنگکریستال ها ، یک ماده شیمیایی فعال است. در دماهای بالا تجزیه می شودفلوئور کریپتون . اولین بار با عمل تخلیه الکتریکی روی مخلوطی از مواد، در 188- بدست آمد℃:

F 2 +Kr→KrF 2

طبق طرح زیر با آب تجزیه می شود:

2KrF 2 +2H 2 O→O 2 +4HF+2Kr

کاربرد گازهای بی اثر:

گازهای بی اثر کاربردهای عملی بسیار متنوعی پیدا می کنند. به ویژه، نقش هلیوم در به دست آوردن دماهای پایین بسیار مهم است، زیرا هلیوم مایع سردترین مایعات است.هوای مصنوعی که در آن نیتروژن با هلیوم جایگزین می شود، ابتدا برای اطمینان از تنفس غواصان استفاده شد. حلالیت گازها با افزایش فشار بسیار افزایش می یابد، بنابراین، هنگامی که یک غواص به داخل آب فرود می آید و با هوای معمولی تامین می شود، خون نیتروژن بیشتری نسبت به شرایط عادی حل می کند. در طول صعود، هنگامی که فشار کاهش می یابد، نیتروژن محلول شروع به آزاد شدن می کند و حباب های آن تا حدی رگ های خونی کوچک را مسدود می کند و در نتیجه گردش خون طبیعی را مختل می کند و باعث حملات "بیماری کایسون" می شود. به لطف جایگزینی نیتروژن با هلیوم، اثرات دردناک به دلیل حلالیت بسیار کمتر هلیوم در خون، که به ویژه در فشارهای بالا قابل توجه است، به شدت ضعیف می شود. کار در فضایی از هوای "هلیوم" به غواصان اجازه می دهد تا به اعماق زیاد (بیش از 100 متر) فرود آمده و به طور قابل توجهی اقامت خود را در زیر آب افزایش دهند.

از آنجایی که چگالی چنین هوایی تقریباً سه برابر کمتر از چگالی هوای معمولی است، تنفس آن بسیار آسان تر است. این موضوع اهمیت پزشکی زیاد هوای هلیوم را در درمان آسم، خفگی و غیره توضیح می دهد، زمانی که حتی تسکین کوتاه مدت تنفس بیمار می تواند جان او را نجات دهد. مشابه هلیوم، هوای "زنون" (80٪ زنون، 20٪ اکسیژن) در هنگام استنشاق اثر مخدر قوی دارد که می تواند از نظر پزشکی استفاده شود.

نئون و آرگون به طور گسترده در صنعت برق استفاده می شود. هنگامی که جریان الکتریکی از لوله های شیشه ای پر از این گازها عبور می کند، گاز شروع به درخشش می کند که برای طراحی کتیبه های نورانی استفاده می شود.

لوله‌های نئونی پرقدرت از این نوع به‌ویژه برای فانوس‌های دریایی و سایر دستگاه‌های سیگنال‌دهنده مناسب هستند، زیرا نور قرمز آنها توسط مه مسدود می‌شود. با کاهش فشار آن در لوله، رنگ درخشش هلیوم از صورتی تا زرد به سبز تغییر می‌کند. Ar، Kr و Xe با سایه های مختلف آبی مشخص می شوند.

آرگون (معمولاً با 14 درصد نیتروژن مخلوط می شود) برای پر کردن لامپ های الکتریکی نیز استفاده می شود. کریپتون و زنون به دلیل رسانایی گرمایی بسیار پایین‌تر برای این منظور مناسب‌تر هستند: لامپ‌های الکتریکی پر شده از آنها نور بیشتری را با مصرف انرژی یکسان ارائه می‌کنند، بار اضافی را بهتر تحمل می‌کنند و دوام بیشتری نسبت به لامپ‌های معمولی دارند.

ویراستار: گالینا نیکولاونا خرلاموا

- (الف. گازهای خنثی؛ n. گاز بی اثر، تراگرگاز؛ ف. گاز بی اثر؛ من. گازهای بی اثر) گازهای نجیب، کمیاب، گازهای تک اتمی بدون رنگ و بو: هلیوم (He)، نئون (Ne) ... دایره المعارف زمین شناسی

- (گازهای نجیب، گازهای کمیاب) عناصر چ. زیر گروه های دوره ای گروه هشتم. سیستم های عناصر تابش شامل هلیوم (He)، نئون (Ne)، آرگون (Ar)، کریپتون (Kr)، زنون (Xe) و رادیواکتیویته است. رادون (Rn). در طبیعت، مثلاً در جو حضور دارند، نه... ... دایره المعارف فیزیکی

فرهنگ لغت دایره المعارفی بزرگ

گازهای نجیب- همان گازهای نجیب ... دایره المعارف روسی حمایت از کار

گازهای نجیب- گازهای بی اثر، همان گازهای نجیب. ... فرهنگ لغت دایره المعارف مصور

INERT [ne], aya, oh; ده، tna. فرهنگ لغت توضیحی اوژگوف. S.I. اوژگوف، ن.یو. شودووا. 1949 1992 … فرهنگ توضیحی اوژگوف

گازهای بی اثر- عناصر گروه هشتم دوره ای. سیستم ها: He، Ne، Ar، Kr، Xe، Rn. از نظر شیمیایی متفاوت است. اینرسی، که توسط خارجی پایدار توضیح داده می شود یک پوسته الکترونیکی، که روی آن Ne 2 الکترونیک دارد، بقیه دارای 8 الکترونیک هستند. من پتانسیل بالایی دارم... راهنمای مترجم فنی

گازهای بی اثر- عناصر گروه هشتم جدول تناوبی: He، Ne، Ar، Kr، Xe، Rn. گازهای نجیب با بی اثری شیمیایی مشخص می شوند که با یک پوسته الکترونی خارجی پایدار توضیح داده می شود که روی آن 2 الکترون دارد و بقیه 8 الکترون دارند... ... فرهنگ لغت دایره المعارف متالورژی

گازهای نجیب، گازهای کمیاب، عناصر شیمیایی که زیرگروه اصلی گروه هشتم سیستم تناوبی مندلیف را تشکیل می دهند: هلیوم He (عدد اتمی 2)، نئون Ne (10)، آرگون آر (18)، کریپتون Kr (36)، زنون. Xe (54) و رادون Rn (86). از جانب… … دایره المعارف بزرگ شوروی

گروه 0. گازهای نجیب (بی اثر) هلیوم، نئون، آرگون، کریپتون، زنون، رادون اتم های عناصر گروه صفر دارای یک پوسته الکترونی بیرونی کاملاً کامل هستند که با پایدارترین پیکربندی الکترونیکی مطابقت دارد و برای... ... دایره المعارف کولیر

کتاب ها

• مجموعه میز. علم شیمی. غیر فلزات (18 جدول)، . آلبوم آموزشی 18 برگ. هنر 5-8688-018 هالوژن ها. شیمی هالوژن ها گوگرد. آلوتروپی. شیمی گوگرد. اسید سولفوریک. شیمی نیتروژن اکسیدهای نیتروژن اسید نیتریک یک عامل اکسید کننده است. فسفر…
• گازهای بی اثر، Fastovsky V.G.. این کتاب در مورد خواص فیزیکی و فیزیکی و شیمیایی اولیه گازهای بی اثر هلیوم، نئون، آرگون، کریپتون و زنون و همچنین زمینه های کاربرد آنها در مواد شیمیایی، متالورژیکی و…

صفحه 1
گازهای نجیب (بی اثر).

	2 او	10 Ne	18 آر	36 کرون	54 Xe	86 Rn
جرم اتمی	4,0026	20,984	39,948	83,80	131,30
الکترون های ظرفیت	1s 2	(2)2s 2 2p 6	(8)3s 2 3p 6	(18)4s 2 4p 6	(18)5s 2 5p 6	(18)6s 2 6p
شعاع اتمی	0,122	0,160	0,192	0,198	0,218	0,22
انرژی یونیزاسیون E - → E +	24,59	21,57	15,76	14,00	12,13	10,75
محتوای جو زمین، %	5*10 -4	1,8*10 -3	9,3*10 -1	1,1*10 -4	8,6*10 -6	6*10 -20

گازهای نجیب (بی اثر) عناصر زیرگروه اصلی گروه هشتم هستند: هلیم (He)، نئون (Ne)، آرگون (Ar)، کریپتون (Kr)، زنون (Xe) و رادون (Rn) (یک عنصر رادیواکتیو). . هر گاز نجیب دوره مربوطه را در جدول تناوبی تکمیل می کند و دارای یک سطح الکترونیکی خارجی پایدار و کاملاً کامل است - ns 2 n.p. 6 . - این ویژگی های منحصر به فرد عناصر زیر گروه را توضیح می دهد. گازهای نجیب کاملاً بی اثر در نظر گرفته می شوند. نام دوم آنها از اینجا می آید - بی اثر.

همه گازهای نجیب بخشی از اتمسفر هستند، محتوای آنها در اتمسفر بر حسب حجم (%) عبارت است از: هلیوم - 4.6 * 10 -4. آرگون - 0.93؛ کریپتون - 1.1 * 10 -4؛ زنون - 0.8 * 10 -6 و رادون - 6 * 10 -8. در شرایط عادی، همه آنها گازهای بی بو و بی رنگ هستند که در آب حل نمی شوند. نقطه جوش و ذوب آنها با افزایش اندازه اتمی افزایش می یابد. مولکول ها تک اتمی هستند.

خواص	او	Ne	آر	Kr	Xe	Rn
شعاع اتمی، نانومتر	0,122	0,160	0,191	0,201	0,220	0,231
انرژی یونیزاسیون اتم ها، eV	24,58	21,56	15,76	14,00	12,13	10,75
نقطه جوش، o C	-268,9	-245,9	-185,9	-153,2	-181,2	نزدیک
نقطه ذوب، o C	-272.6 (تحت فشار)	-248,6	-189,3	-157,1	-111,8	نزدیک
حلالیت در 1 لیتر آب در دمای 0 درجه سانتیگراد، میلی لیتر	10	-	60	-	50	-

§1. هلیوم

هلیوم در سال 1868 کشف شد. استفاده از روش تحلیل طیفی تابش خورشیدی (لاکیر و فرانکلند، انگلستان؛ یانسن، فرانسه). هلیوم در سال 1894 روی زمین کشف شد. در کلویت معدنی (رمسی، انگلستان).

از یونانی ἥλιος - "خورشید" (به هلیوس مراجعه کنید). جالب است که نام عنصر از پایان "-i" استفاده می کند، مشخصه فلزات (به لاتین "-um" - "هلیوم")، زیرا Lockyer فرض می کرد که عنصری که او کشف کرد یک فلز است. با قیاس با سایر گازهای نجیب، منطقی است که نام هلیون را به آن بدهیم. در علم مدرن، نام "هلیون" به هسته ایزوتوپ نور هلیوم - هلیوم-3 اختصاص داده شده است.

پایداری ویژه ساختار الکترونیکی اتم هلیوم را از سایر عناصر شیمیایی جدول تناوبی متمایز می کند.

هلیوم از نظر خواص فیزیکی به هیدروژن مولکولی نزدیک ترین است. به دلیل قطبش پذیری ناچیز اتم های هلیوم، کمترین نقطه جوش و ذوب را دارد.

هلیم نسبت به سایر گازها در آب و سایر حلال ها کمتر حل می شود. در شرایط عادی، هلیم از نظر شیمیایی بی اثر است، اما با تحریک قوی اتم ها می تواند یون های مولکولی را تشکیل دهد. در شرایط عادی این یون ها ناپایدار هستند. من الکترون گم شده را می گیرم، آنها به دو اتم خنثی تقسیم می شوند. تشکیل مولکول های یونیزه شده نیز امکان پذیر است. هلیوم در بین همه گازها سخت ترین فشرده سازی است.

هلیوم را می توان تنها در دمای نزدیک به صفر مطلق به حالت مایع تبدیل کرد. -273.15. هلیوم مایع در دمای حدود 2K دارای خاصیت منحصر به فردی است - فوق سیال بودن که در سال 1938. P.L باز شد. کاپیتسا و از لحاظ نظری توسط L.D. لاندو، که نظریه کوانتومی کانولوشن را ایجاد کرد. هلیوم مایع در دو تغییر وجود دارد: هلیوم I که مانند یک مایع معمولی رفتار می کند و هلیوم II، یک مایع رسانا و فوق فرار. هلیوم II 10 7 برابر بهتر از هلیوم I (و 1000 برابر بهتر از نقره) گرما را هدایت می کند. عملاً ویسکوزیته ندارد، فوراً از مویرگهای باریک عبور می کند و به طور خود به خود از دیواره رگ های خونی به شکل یک فیلم نازک سرریز می شود. اتم‌های او در حالت ابرسیال تقریباً مانند الکترون‌ها در ابررساناها رفتار می‌کنند.

در پوسته زمین، هلیوم به دلیل فروپاشی ذرات عناصر رادیواکتیو انباشته می شود و به صورت محلول در مواد معدنی و فلزات بومی یافت می شود.

هسته های هلیم بسیار پایدار هستند و به طور گسترده ای برای انجام واکنش های هسته ای مختلف استفاده می شوند.

در صنعت، هلیوم عمدتاً با خنک کردن عمیق از گازهای طبیعی جدا می شود. در عین حال، به عنوان کمترین ماده جوشنده، به صورت گاز باقی می ماند، در حالی که همه گازهای دیگر متراکم می شوند.

گاز هلیوم برای ایجاد جو بی اثر در هنگام جوشکاری فلزات، نگهداری محصولات غذایی و غیره استفاده می شود. هلیوم مایع در آزمایشگاه به عنوان خنک کننده در فیزیک دمای پایین استفاده می شود.

§2. نئون

نئون در ژوئن 1898 توسط شیمیدان اسکاتلندی ویلیام رمزی و شیمیدان انگلیسی موریس تراورز کشف شد. آنها پس از مایع شدن اکسیژن، نیتروژن و تمام اجزای سنگین‌تر هوا، این گاز بی‌اثر را با «حذف» جدا کردند. نام ساده "نئون" به این عنصر داده شد که از یونانی به معنای "جدید" است. در دسامبر 1910، مخترع فرانسوی ژرژ کلود یک لامپ تخلیه گاز پر از نئون ساخت.

این نام از یونانی گرفته شده است. جدید - جدید.

افسانه ای وجود دارد که بر اساس آن نام عنصر را پسر سیزده ساله رمزی، ویلی، داده است، او از پدرش پرسید که قرار است گاز جدید را چه نامی بگذارد، و خاطرنشان کرد که دوست دارد نامی برای آن بگذارد. جدید(لاتین - جدید). پدرش این ایده را دوست داشت، اما احساس کرد که این عنوان نئون، که از مترادف یونانی گرفته شده است، بهتر به نظر می رسد.

نئون مانند هلیوم دارای پتانسیل یونیزاسیون بسیار بالایی است (21.57 eV) بنابراین ترکیباتی از نوع ظرفیت تشکیل نمی دهد. تفاوت اصلی آن با هلیوم به دلیل قطبش پذیری نسبتاً بیشتر اتم است، یعنی. تمایل کمی بیشتر برای تشکیل پیوندهای بین مولکولی.

نئون دارای نقطه جوش بسیار پایین (245.9- درجه سانتیگراد) و نقطه ذوب (-248.6 درجه سانتیگراد) است که پس از هلیوم و هیدروژن در رتبه دوم قرار دارد. در مقایسه با هلیوم، نئون حلالیت و قابلیت جذب کمی بالاتر دارد.

نئون نیز مانند هلیوم، هنگامی که به شدت توسط اتم ها برانگیخته می شود، یون های مولکولی از نوع Ne 2 + را تشکیل می دهد.

نئون همراه با هلیوم به عنوان یک محصول جانبی در طی فرآیند مایع شدن و جداسازی هوا تولید می شود. جداسازی هلیوم و نئون از طریق جذب یا تراکم انجام می شود. روش جذبی مبتنی بر توانایی نئون است که برخلاف هلیوم توسط کربن فعال خنک شده با نیتروژن مایع جذب می شود. روش تراکم بر اساس انجماد نئون در حین خنک کردن مخلوط با هیدروژن مایع است.

نئون در فناوری خلاء الکتریکی برای پر کردن تثبیت کننده های ولتاژ، فتوسل ها و سایر دستگاه ها استفاده می شود. انواع لامپ های نئون با درخشش قرمز مشخص در فانوس ها و سایر وسایل روشنایی، در تبلیغات نورانی و غیره استفاده می شود.

نئون طبیعی از سه ایزوتوپ پایدار تشکیل شده است: 21 Ne و 22 Ne.

در موضوع جهان نئوناین به طور نابرابر توزیع می شود، اما به طور کلی از نظر فراوانی در جهان در بین همه عناصر - حدود 0.13٪ از نظر جرم، رتبه پنجم را دارد. بیشترین غلظت نئون در خورشید و سایر ستارگان داغ، در سحابی های گازی، در جو بیرونی مشاهده شده است. سیارات منظومه شمسی- مشتری، زحل، اورانوس، نپتون. در جو بسیاری از ستارگان، نئون بعد از هیدروژن و هلیوم رتبه سوم را دارد. از همه عناصر دوره دوم نئون- کوچکترین جمعیت روی زمین در گروه هشتم نئوناز نظر محتوای در پوسته زمین - پس از آرگون و هلیوم - در رتبه سوم قرار دارد. سحابی های گازی و برخی ستارگان چندین برابر بیشتر از آنچه در زمین یافت می شود حاوی نئون هستند.

در زمین، بیشترین غلظت نئون در جو مشاهده می شود - 1.82 10-3٪ حجم، و کل ذخایر آن 7.8 10 14 m³ برآورد شده است. 1 متر مکعب هوا حاوی حدود 18.2 سانتی متر مکعب نئون است (برای مقایسه: همان حجم هوا فقط 5.2 سانتی متر مکعب هلیوم دارد). میانگین محتوای نئون در پوسته زمین کم است - 7 · 10-9٪ از جرم. در کل، حدود 6.6 10 10 تن نئون در سیاره ما وجود دارد. سنگهای آذرین حاوی حدود 109 تن از این عنصر هستند. با شکسته شدن سنگ ها، گاز به جو خارج می شود. جو به میزان کمتری از نئون و آب های طبیعی تامین می شود.

دانشمندان دلیل فقر نئونی سیاره ما را در این واقعیت می دانند که زمین زمانی اتمسفر اولیه خود را از دست داد، که بخش عمده ای از گازهای خنثی را با خود برد که نمی توانستند مانند اکسیژن و گازهای دیگر، از نظر شیمیایی با عناصر دیگر به مواد معدنی پیوند بخورند و بدین ترتیب جای پایی در سیاره به دست آورید.

در سال 1892، دانشمند بریتانیایی جان استرت، که بیشتر به عنوان لرد ریلی شناخته می شود. سانتی متر.ملاک ریلی) مشغول یکی از آن کارهای یکنواخت و نه چندان هیجان انگیز بود که بدون آن علم تجربی با این حال نمی تواند وجود داشته باشد. او خواص نوری و شیمیایی جو را مطالعه کرد و هدف خود را اندازه گیری جرم یک لیتر نیتروژن با دقتی قرار داد که هیچ کس قبل از او نتوانسته بود به آن دست یابد.

با این حال، نتایج این اندازه گیری ها متناقض به نظر می رسید. جرم یک لیتر نیتروژن حاصل از حذف همه مواد شناخته شده دیگر (مانند اکسیژن) از هوا و جرم یک لیتر نیتروژن حاصل از یک واکنش شیمیایی (با عبور آمونیاک روی مس گرم شده تا حرارت قرمز) به دست آمد. متفاوت باش. مشخص شد که نیتروژن هوا 0.5٪ سنگین تر از نیتروژنی است که از نظر شیمیایی به دست می آید. این تناقض ریلی را آزار می دهد. رایلی پس از اطمینان از اینکه هیچ خطایی در آزمایش انجام نشده است، در مجله منتشر کرد طبیعتنامه ای در مورد اینکه آیا کسی می تواند دلیل این اختلافات را توضیح دهد.

سر ویلیام رمزی (1852-1916) که در آن زمان در دانشگاه کالج لندن کار می کرد، به نامه ریلی پاسخ داد. رمزی پیشنهاد کرد که ممکن است یک گاز کشف نشده در اتمسفر وجود داشته باشد و او پیشنهاد کرد که از جدیدترین تجهیزات برای جداسازی این گاز استفاده شود. در این آزمایش، هوای غنی شده با اکسیژن مخلوط شده با آب در معرض تخلیه الکتریکی قرار گرفت که باعث شد نیتروژن اتمسفر با اکسیژن ترکیب شود و اکسیدهای نیتروژن حاصل در آب حل شود. در پایان آزمایش، پس از اتمام تمام نیتروژن و اکسیژن هوا، هنوز حباب کوچکی از گاز در ظرف باقی مانده بود. هنگامی که یک جرقه الکتریکی از این گاز عبور کرد و در معرض طیف سنجی قرار گرفت، دانشمندان خطوط طیفی ناشناخته قبلی را مشاهده کردند. سانتی متر.طیف سنجی). این بدان معنی بود که عنصر جدیدی کشف شده بود. رایلی و رمزی نتایج خود را در سال 1894 منتشر کردند و گاز جدید را نامگذاری کردند آرگون، از یونانی "تنبل"، "بی تفاوت". و در سال 1904 هر دوی آنها جایزه نوبل را برای این کار دریافت کردند. با این حال، همانطور که در زمان ما مرسوم است، بین دانشمندان تقسیم نشد، اما هر کدام در رشته خود جایزه گرفتند - ریلی در فیزیک و رمزی در شیمی.

حتی نوعی درگیری وجود داشت. در آن زمان، بسیاری از دانشمندان بر این باور بودند که آنها در زمینه های خاصی از تحقیقات "تسلط دارند" و کاملاً مشخص نبود که آیا رایلی به رمزی اجازه کار روی این مشکل را داده است یا خیر. خوشبختانه، هر دو دانشمند به اندازه کافی عاقل بودند که به مزایای همکاری با یکدیگر پی ببرند و با انتشار نتایج مشترک، امکان نبرد ناخوشایند برای برتری را از بین بردند.

آرگون یک گاز تک اتمی است. آرگون با داشتن اندازه اتمی نسبتاً بزرگتر نسبت به هلیوم و نئون مستعد تشکیل پیوندهای بین مولکولی است. بنابراین، آرگون به شکل یک ماده ارزن با نقاط جوش کمی بالاتر (در فشار معمولی) -185.9 درجه سانتیگراد (کمی کمتر از اکسیژن، اما کمی بالاتر از نیتروژن) و نقطه ذوب (184.3- درجه سانتیگراد) مشخص می شود. 3.3 میلی لیتر آرگون در 100 میلی لیتر آب در دمای 20 درجه سانتیگراد حل می شود؛ آرگون در برخی از حلال های آلی بسیار بهتر از آب حل می شود.

آرگون ترکیبات بین مولکولی را تشکیل می دهد - کلترات با ترکیب تقریبی Ar*6H 2 0 یک ماده کریستالی است که در فشار اتمسفر و دمای -42.8 درجه سانتیگراد تجزیه می شود. می توان آن را مستقیماً با برهمکنش آرگون با آب در دمای 0 درجه سانتی گراد و فشاری در حد 1.5 * 10 7 Pa بدست آورد. با ترکیبات H 2 S، SO 2، CO 2، HCl، آرگون هیدرات های مضاعف می دهد، به عنوان مثال. کلاترات مخلوط

آرگون از جداسازی هوای مایع و همچنین از گازهای زائد سنتز آمونیاک به دست می آید. آرگون در فرآیندهای متالورژی و شیمیایی که نیاز به اتمسفر بی اثر دارند، در مهندسی روشنایی، مهندسی برق، انرژی هسته ای و غیره استفاده می شود.

آرگون (همراه با نئون) روی برخی از ستارگان و در داخل مشاهده می شود سحابی های سیاره ای. به طور کلی، بیشتر از کلسیم، فسفر و کلر در فضا وجود دارد، در حالی که در زمین روابط متضاد وجود دارد.

آرگون سومین جزء فراوان هوا پس از نیتروژن و اکسیژن است، میانگین محتوای آن در جو زمین 0.934% حجمی و 1.288% جرمی است، ذخایر آن در اتمسفر 4 10 14 تن تخمین زده می شود. آرگون رایج ترین است. گاز بی اثر در جو زمین، 1 متر مکعب هوا حاوی 9.34 لیتر آرگون است (برای مقایسه: همین حجم هوا حاوی 18.2 سانتی متر مکعب نئون، 5.2 سانتی متر مکعب هلیوم، 1.1 سانتی متر مکعب کریپتون، 0.09 سانتی متر مکعب زنون است).

§4. کریپتون

در سال 1898، دانشمند انگلیسی W. Ramsay از هوای مایع (که قبلاً اکسیژن، نیتروژن و آرگون را حذف کرده بود) مخلوطی را جدا کرد که در آن دو گاز با روش طیفی کشف شد: کریپتون ("مخفی"، "مخفی") و زنون (" بیگانه، "غیر معمول").

از یونانی κρυπτός - پنهان.

در هوای جوی قرار دارد. این در طی شکافت هسته ای، از جمله در نتیجه فرآیندهای طبیعی که در سنگ معدن فلزات رادیواکتیو رخ می دهد، تشکیل می شود. کریپتون به عنوان یک محصول جانبی از جداسازی هوا.

اکسیژن گازی حاوی Kr و Xe از کندانسور تاسیسات برای تولید O 2 برای یکسو سازی به اصطلاح عرضه می شود. یک ستون کریپتون، که در آن Kr و Xe از گاز O 2 استخراج می شود که با رفلکس تشکیل شده در بالای کندانسور ستون کریپتون شسته می شود. مایع پایین در Kr و Xe غنی ​​شده است. سپس تقریباً به طور کامل تبخیر می شود، قسمت غیر تبخیر شده به اصطلاح. تماس گرفت کنسانتره آهن-زنون بدون چربی (کمتر از 0.2٪ Kr و Xe) - به طور مداوم از طریق اواپراتور به مخزن گاز جریان می یابد. با نسبت رفلاکس بهینه 0.13، درجه استخراج Kr و Xe 0.90 است. کنسانتره جدا شده به 0.5-0.6 مگاپاسکال فشرده می شود و از طریق یک مبدل حرارتی به دستگاه تماسی با CuO که تا ~ 1000 کلوین گرم شده است تغذیه می شود تا هیدروکربن های موجود در آن بسوزانند. پس از خنک شدن در یخچال آبی، مخلوط گاز از ناخالصی های CO 2 و آب با استفاده از KOH ابتدا در اسکرابر و سپس در سیلندرها خالص می شود. سوزاندن و تمیز کردن چندین بار تکرار می شود. یک بار. کنسانتره خالص شده سرد شده و به طور مداوم به یکسو کننده تغذیه می شود. ستون تحت فشار 0.2-0.25 مگاپاسکال. در این مورد، Kr و Xe در مایع پایین به مقدار 95-98٪ تجمع می کنند. این به اصطلاح مخلوط کریپتون و زنون خام از طریق یک گازساز، دستگاهی برای سوزاندن هیدروکربن ها و یک سیستم تصفیه به مخازن گاز فرستاده می شود. از نگهدارنده گاز، مخلوط گاز وارد گازساز می شود و در آنجا در دمای 77 کلوین متراکم می شود. بخشی از این مخلوط در معرض تبخیر جزئی قرار می گیرد. در نتیجه، آخرین تصفیه از O 2 در یک دستگاه تماس با CuO باعث تولید کریپتون خالص می شود. مخلوط گاز باقیمانده در دستگاه های دارای فعال کننده در معرض جذب قرار می گیرد. زغال سنگ در 200-210 K. در این حالت کریپتون خالص آزاد می شود و Xe و بخشی از کریپتون توسط زغال سنگ جذب می شود. Kr و Xe جذب شده توسط دفع تکه تکه جدا می شوند. با ظرفیت 20000 متر مکعب در ساعت هوای فرآوری شده (273 کلوین، 0.1 مگاپاسکال)، 105 متر مکعب کریپتون در سال به دست می آید. همچنین از کسر متان گازهای پاک کننده در تولید NH 3 استخراج می شود. آنها کریپتون خالص (بیش از 98.9 درصد حجم کریپتون)، فنی تولید می کنند. (بیش از 99.5٪ مخلوط Kr و Xe) و مخلوط کریپتون - زنون (کمتر از 94.5٪ کریپتون). کریپتون برای پر کردن لامپ های رشته ای، تخلیه گاز و لوله های اشعه ایکس استفاده می شود. ایزوتوپ رادیواکتیو 85 Kr به عنوان منبع تابش b در پزشکی برای تشخیص نشت در تاسیسات خلاء استفاده می شود. ردیاب ایزوتوپیدر طول مطالعات خوردگی، برای نظارت بر سایش قطعات. کریپتون و مخلوط آن با Xe تحت فشار 5-10 مگاپاسکال در دمای 20 درجه سانتیگراد در بسته نگهداری و حمل می شود. سیلندرهای فولادیپاسخ سیاه با یک نوار زرد و کتیبه "کریپتون" و دو نوار زرد و کتیبه "کریپتون زنون". کریپتون در سال 1898 توسط W. Ramsay و M. Travers کشف شد. روشن شد

§5. زنون

در سال 1898 توسط دانشمندان انگلیسی W. Ramsay و W. Rayleigh به عنوان یک مخلوط کوچک از کریپتون کشف شد.

از یونانی ξένος - غریبه.

نقطه ذوب -112 درجه سانتیگراد، نقطه جوش -108 درجه سانتیگراد، درخشش بنفش در تخلیه.

اولین گاز بی اثری که ترکیبات شیمیایی واقعی برای آن به دست آمد. نمونه هایی از اتصالات می تواند باشد زنون دی فلوراید, زنون تترا فلوراید, هگزا فلوراید زنون, تری اکسید زنون.

زنون به عنوان یک محصول جانبی تولید می شود که جداسازی هوا. از کنسانتره کریپتون-زنون جدا شده است (به کریپتون مراجعه کنید). آنها زنون خالص (99.4 درصد حجمی) و خلوص بالا (99.9 درصد) تولید می کنند.زنون به عنوان یک محصول جانبی از تولید اکسیژن مایع در شرکت های متالورژی به دست می آید.

در صنعت، زنون به عنوان یک محصول جانبی از جداسازی هوا به اکسیژن و نیتروژن تولید می شود. پس از این جداسازی که معمولاً توسط یکسوسازی انجام می شود، اکسیژن مایع حاصل حاوی مقادیر کمی کریپتون و زنون است. اصلاح بیشتر اکسیژن مایع را به مقدار 0.1-0.2٪ مخلوط کریپتون-گزنون غنی می کند که جدا می شود. جذبروی سیلیکاژل یا تقطیر. در نهایت، کنسانتره زنون-کریپتون را می توان با تقطیر به کریپتون و زنون جدا کرد.

به دلیل شیوع کم، زنون بسیار گرانتر از گازهای بی اثر سبک تر است.

با وجود هزینه بالای آن، زنون در تعدادی از موارد ضروری است:

• 
  زنون برای پر کردن لامپ های رشته ای، تخلیه گاز قدرتمند و منابع نور پالسی استفاده می شود (جرم اتمی بالای گاز در لامپ های لامپ از تبخیر تنگستن از سطح رشته جلوگیری می کند).

• 
  ایزوتوپ های رادیواکتیو (127 Xe، 133 Xe، 137 Xe، و غیره) به عنوان منابع تشعشع در رادیوگرافی و برای تشخیص در پزشکی، برای تشخیص نشت در تاسیسات خلاء استفاده می شود.

• 
  فلوراید زنون برای غیرفعال کردن فلزات استفاده می شود.

• 
  زنون، هم در شکل خالص خود و هم با افزودن اندکی بخار سزیم-133، یک سیال کارآمد بسیار کارآمد برای موتورهای پیشران الکتریکی (عمدتاً یونی و پلاسما) فضاپیماها است.

• 
  از اواخر قرن بیستم، زنون شروع به استفاده به عنوان وسیله ای برای بیهوشی عمومی کرد (بسیار گران، اما کاملا غیر سمی، یا بهتر است بگوییم، مانند گاز بی اثر، عواقب شیمیایی ایجاد نمی کند). اولین پایان نامه ها در مورد تکنیک بیهوشی زنون در روسیه - 1993، به عنوان یک بیهوشی درمانی، به طور موثر برای تسکین حالات حاد ترک و درمان اعتیاد به مواد مخدر و همچنین اختلالات روانی و جسمی استفاده می شود.

• 
  زنون مایع گاهی اوقات به عنوان یک محیط کار برای لیزر استفاده می شود.

• 
  فلوریدها و اکسیدهای زنون به عنوان اکسید کننده های قدرتمند سوخت موشک و همچنین اجزای مخلوط گاز برای لیزرها پیشنهاد می شوند.

• 
  در ایزوتوپ 129 Xe، می‌توان بخش قابل‌توجهی از اسپین‌های هسته‌ای را قطبی کرد تا حالتی با اسپین‌های هم جهت ایجاد شود - حالتی به نام هایپرپلاریزاسیون.

• 
  زنون در طراحی سلول Golay استفاده شده است.

• 
  به عنوان کاتالیزور شیمیایی

• 
  برای حمل و نقل فلوئور، که خواص اکسید کننده قوی از خود نشان می دهد.

زنون در اتمسفر خورشیدی، روی زمین و در سیارک ها و دنباله دارها نسبتا نادر است. غلظت زنون در جو مریخ شبیه به زمین است: 0.08 ppm، اگرچه فراوانی 129 Xe در مریخ بیشتر از زمین یا خورشید است. از آنجایی که این ایزوتوپ از طریق واپاشی رادیواکتیو تشکیل شده است، یافته‌ها ممکن است نشان دهند که مریخ جو اولیه خود را، شاید در 100 میلیون سال اول پس از تشکیل سیاره، از دست داده است. در مقابل، مشتری دارای غلظت غیرعادی بالایی از زنون در جو خود است - تقریباً دو برابر خورشید.

زنون وارد شده است اتمسفر زمیندر مقادیر بسیار کم، 0.001±0.087 قسمت در میلیون (μL/L)، و همچنین در گازهای منتشر شده توسط برخی از آنها یافت می شود. چشمه های معدنی. برخی از ایزوتوپ‌های رادیواکتیو زنون، مانند 133 Xe و 135 Xe، با تابش نوترونی سوخت هسته‌ای در راکتورها تولید می‌شوند.

دانشمند انگلیسی ای. رادرفورد در سال 1899 اشاره کرد که فرآورده های توریم، علاوه بر ذرات α، مقداری ماده ناشناخته قبلاً منتشر می کنند، به طوری که هوای اطراف فرآورده های توریم به تدریج رادیواکتیو می شود. او پیشنهاد کرد که این ماده را تراوش (از لاتین emanatio - خروج) توریم بنامیم و به آن نماد Em را بدهیم. مشاهدات بعدی نشان داد که آماده‌سازی رادیوم نیز تراوش خاصی از خود ساطع می‌کند که خاصیت رادیواکتیو دارد و مانند گاز بی‌اثر رفتار می‌کند.

در ابتدا به تراوش توریم تورون و به تراوش رادیوم رادون می گفتند. ثابت شد که همه تراوشات در واقع رادیونوکلئیدهای یک عنصر جدید هستند - یک گاز بی اثر، که با عدد اتمی 86 مطابقت دارد. این گاز برای اولین بار توسط رمزی و گری در سال 1908 به شکل خالص آن جدا شد، آنها همچنین پیشنهاد کردند که گاز را نیتون بنامند. لاتین nitens، درخشان). در سال 1923 سرانجام گاز رادون نامگذاری شد و نماد Em به Rn تغییر یافت.

رادون یک گاز تک اتمی رادیواکتیو، بی رنگ و بی بو است. حلالیت در آب 460 میلی لیتر در لیتر; در حلال های آلی و در بافت چربی انسان، حلالیت رادون ده ها برابر بیشتر از آب است. گاز به خوبی از طریق فیلم های پلیمری نفوذ می کند. به راحتی توسط کربن فعال و سیلیکاژل جذب می شود.

رادیواکتیویته خود رادون باعث فلورسانس آن می شود. رادون گازی و مایع با نور آبی فلورسانس می شود، در حالی که رادون جامد وقتی خنک می شود دمای نیتروژنرنگ فلورسانس ابتدا زرد و سپس قرمز-نارنجی می شود.

رادون clathrates را تشکیل می دهد که اگرچه ترکیب ثابتی دارند، اما حاوی پیوندهای شیمیایی شامل اتم های رادون نیستند. با فلوئور، رادون در دماهای بالا ترکیباتی از ترکیب RnF n را تشکیل می دهد که در آن n = 4، 6، 2 است. بنابراین، دی فلوراید رادون RnF 2 یک ماده کریستالی غیرفرار سفید است. فلوریدهای رادون همچنین می توانند با عمل عوامل فلوئور کننده (مثلا فلوراید هالوژن) تولید شوند. در هیدرولیز تترا فلوراید RnF 4 و هگزا فلوراید RnF 6 اکسید رادون RnO 3 را تشکیل می دهند. ترکیبات با RnF + کاتیون نیز به دست آمد.

برای به دست آوردن رادون، هوا از طریق محلول آبی هر نمک رادیوم دمیده می شود، که رادون تشکیل شده در طی تجزیه رادیواکتیو رادیوم را با خود حمل می کند. در مرحله بعد، هوا به دقت فیلتر می شود تا ریز قطرات محلول حاوی نمک رادیوم جدا شود که می تواند توسط جریان هوا جذب شود. برای به دست آوردن خود رادون، مواد فعال شیمیایی (اکسیژن، هیدروژن، بخار آب و غیره) از مخلوطی از گازها حذف می شود، باقیمانده با نیتروژن مایع متراکم می شود، سپس نیتروژن و سایر گازهای بی اثر (آرگون، نئون و غیره) می شوند. تقطیر شده از میعانات

رادون در پزشکی برای تهیه حمام رادون استفاده می شود. رادون در کشاورزی برای فعال کردن خوراک دام استفاده می شود [ منبع مشخص نشده 272 روز ] ، در متالورژی به عنوان یک شاخص هنگام تعیین سرعت جریان گاز در کوره های بلند و خطوط لوله گاز. در زمین شناسی، اندازه گیری میزان رادون در هوا و آب برای جستجوی ذخایر اورانیوم و توریم، در هیدرولوژی - برای مطالعه برهمکنش آب های زیرزمینی و آب رودخانه ها استفاده می شود. دینامیک غلظت رادون در آب های زیرزمینی می تواند برای پیش بینی زلزله استفاده شود.

این بخشی از سری های رادیواکتیو 238 U، 235 U و 232 Th است. هسته های رادون به طور مداوم در طبیعت در طول واپاشی رادیواکتیو هسته های مادر بوجود می آیند. محتوای تعادل در پوسته زمین 7·10-16 درصد جرمی است. به دلیل بی اثر بودن شیمیایی، رادون نسبتاً به راحتی از شبکه کریستالی ماده معدنی "مادر" خارج می شود و وارد آب های زیرزمینی، گازهای طبیعی و هوا می شود. از آنجایی که طولانی ترین عمر از بین چهار ایزوتوپ طبیعی رادون 222 Rn است، محتوای آن در این محیط ها حداکثر است.

غلظت رادون در هوا در درجه اول به وضعیت زمین شناسی بستگی دارد (به عنوان مثال، گرانیت ها که حاوی اورانیوم زیادی هستند، منابع فعال رادون هستند، در حالی که رادون کمی در بالای سطح دریاها وجود دارد). و همچنین بر روی آب و هوا (در هنگام باران، ریزترک هایی که از طریق آن رادون از خاک می آید، با آب پر می شود؛ پوشش برف نیز از ورود رادون به هوا جلوگیری می کند). قبل از زلزله، افزایش غلظت رادون در هوا مشاهده شد که احتمالاً به دلیل تبادل فعال تر هوا در زمین به دلیل افزایش فعالیت ریز لرزه است.

(Galina Afanasyevna - کمک به کریپتون، زنون، آرگون! آیا می توانم چیز دیگری اضافه کنم؟ و بعد باید چه بنویسم؟)

صفحه 1

گازهای نجیب (بی اثریا گازهای کمیاب) گروهی از عناصر شیمیایی با خواص مشابه است: در شرایط عادی آنها گازهای تک اتمی هستند. اینها عناصر شیمیایی هستند که زیر گروه اصلی گروه هشتم سیستم تناوبی مندلیف را تشکیل می دهند.

در شرایط عادی، اینها گازهای بی رنگ، بی مزه و بی بو هستند، در آب کم محلول هستند، در شرایط عادی مشتعل نمی شوند، با واکنش شیمیایی بسیار کم. نقطه ذوب و جوش آنها به طور طبیعی با افزایش عدد اتمی افزایش می یابد.

در بین همه گازهای نجیب فقط Rnهیچ ایزوتوپ پایداری وجود ندارد و این تنها عنصر شیمیایی رادیواکتیو است.

گازهای نادر (بی اثر) عبارتند از:

• هلیوم ( او) (عدد اتمی 2)
• نئون ( Ne) (10),
• آرگون ( آر) (18),
• کریپتون ( Kr) (36),
• زنون ( Xe) (54)
• رادون رادیواکتیو ( Rn) (86).

اخیراً ununoctium ( Uuo) (118).

همه گازهای بی اثر دوره مربوطه را در جدول تناوبی تکمیل می کنند و دارای یک سطح الکترونیکی خارجی کاملاً کامل و پایدار هستند.

گازهای نجیب دارای پیکربندی الکترونی هستند ns 2 n.p. 6 (برای هلیوم 1s 2) و گروه VIIIA را تشکیل می دهند. با افزایش عدد اتمی، شعاع اتم ها و توانایی قطبش پذیری آنها افزایش می یابد که منجر به افزایش برهمکنش های بین مولکولی می شود. T plو تی بیلبرای بهبود حلالیت گازها در آب و سایر حلالها. برای گازهای بی اثر، چنین گروه های شناخته شده ای از ترکیبات وجود دارد: یون های مولکولی، ترکیبات شامل، ترکیبات ظرفیت.

گازهای نجیب متعلق به دومی هستند که 6 دوره اول را اشغال می کنند و در گروه هجدهم جدول تناوبی عناصر شیمیایی قرار دارند. فلروویوم، عنصری از گروه 14، برخی از خواص گازهای نجیب را نشان می دهد، بنابراین می تواند جایگزین آنوناکتیوم در جدول تناوبی شود. گازهای نجیب از نظر شیمیایی غیر فعال هستند و فقط در شرایط شدید می توانند در واکنش های شیمیایی شرکت کنند.

رنگ ها و طیف های گازهای نجیب.

رنگ ها و طیف های گازهای نجیب. خط اول جدول گازهای نجیب را در فلاسک ها نشان می دهد که از طریق آنها جریان عبور می کند، دوم - خود گاز در یک لوله، سوم - در لوله هایی که تعیین یک عنصر را در جدول تناوبی نشان می دهد.

هلیوم	نئون	آرگون	کریپتون	زنون

شیوع گازهای بی اثر (نادر) در طبیعت.

با توجه به این واقعیت که گازهای نجیب از نظر شیمیایی بی اثر هستند، آنها را نمی توان برای مدت طولانی شناسایی کرد و کشف آنها تنها در نیمه دوم قرن 19 اتفاق افتاد.

هلیوم- دومین عنصر (پس از هیدروژن) فراوان ترین عنصر در کیهان است؛ در پوسته زمین، محتوای هلیوم تنها 1 × 10-6 جرم است. ٪. هلیوم محصول تجزیه رادیواکتیو است و در حفره های سنگی و گاز طبیعی یافت می شود.

همه گازهای نجیب اجزای هوا هستند. در 1 متر مکعب هوا 9.3 آرگون، 18 میلی لیتر نئون، 5 میلی لیتر هلیوم، 1 میلی لیتر کریپتون و 0.09 میلی لیتر زنون وجود دارد. خورشید تقریباً 10٪ هلیوم است که از هیدروژن توسط واکنش همجوشی هسته ای تشکیل شده است:

(β + - پوزیترون، - ضد نوترینو). خطوط هلیوم که برای اولین بار در سال 1868 کشف شدند، به شدت در طیف تابش خورشیدی ظاهر می شوند.روی زمین، هلیوم تنها در سال 1895 در طی تجزیه و تحلیل طیفی گازهای آزاد شده در هنگام حل شدن ماده معدنی کلویت در اسیدها یافت شد. U 2 O 3. اورانیوم که بخشی از این ماده معدنی است به طور خود به خود بر اساس معادله تجزیه می شود:

238 U→ 234 Th + 4 او.

آنها به مقدار کم در هوا و برخی سنگ ها و همچنین در جو برخی از سیارات غول پیکر وجود دارند.

استفاده صنعتی از گازهای بی اثر بر اساس فعالیت شیمیایی کم یا خواص فیزیکی خاص آنها است.

برخی از ویژگی های عناصر زیر گروه VIIIA (گازهای بی اثر).

عنصر	شعاع aحجم، نانومتر
هلیوم نه
نئون نه
آرگون آr
کریپتون بهr	3d 10 4s 2 4r 6
زنون هه	[Kr] 4d 10 5s 2 5p 6
رادون Rn	[او] 4f 1 4 5d 10 6s 2 6p 6

طرح.

1. مشخصات فیزیکی.
2. خواص شیمیایی.
3. تاریخچه کشف گازهای بی اثر.
4. منطقه برنامه
5. تاثیر بر بدن انسان.

1. خواص فیزیکی گازهای بی اثر.

گازهای بی اثر بی رنگ و بی بو هستند. و یک اتمی هستند. گازهای نجیب گازهای نجیب محسوب می شوند. آنها رسانایی الکتریکی بالاتری دارند (در مقایسه با سایرین) و هنگامی که جریان از آنها عبور می کند به خوبی می درخشند.

نئون یک نور قرمز آتشین است، زیرا درخشان ترین خطوط آن در ناحیه قرمز طیف قرار دارند.

هلیوم نور زرد روشنی دارد، این با این واقعیت توضیح داده می شود که در طیف نسبتاً ساده آن، خط زرد دوتایی بر سایرین غالب است.

گازهای نجیب نسبت به سایر گازهای هم وزن دارای نقطه مایع شدن و انجماد کمتری هستند. این به دلیل ماهیت اشباع مولکول های اتمی گازهای نجیب است.

2. خواص شیمیایی گازهای بی اثر.

گازهای بی اثر فعالیت شیمیایی بسیار کمی دارند که با پیکربندی هشت الکترونی سفت و سخت لایه الکترونی بیرونی توضیح داده می شود. همانطور که مشخص است، با افزایش تعداد لایه های الکترونیکی، قطبش پذیری اتم ها افزایش می یابد. بنابراین، هنگام رفتن از هلیوم به رادون باید افزایش یابد.

برای مدت طولانی، دانشمندان به هیچ وجه شرایطی را پیدا نکردند که تحت آن گازهای نجیب بتوانند برهم کنش شیمیایی داشته باشند یا ترکیبات شیمیایی واقعی را تشکیل دهند. ظرفیت آنها صفر بود. و تصمیم گرفتند گروه جدید مواد شیمیایی را صفر در نظر بگیرند.

اما در سال 1924، این ایده بیان شد که برخی از ترکیبات گازهای بی اثر سنگین (به ویژه، فلوریدها و کلریدهای زنون) از نظر ترمودینامیکی کاملاً پایدار هستند و می توانند در شرایط عادی وجود داشته باشند. در تئوری، هنگام مطالعه ساختار الکترونیکی پوسته کریپتون و زنون از دیدگاه مکانیک کوانتومی، مشخص شد که این گازها قادر به تشکیل ترکیبات پایدار با فلوئور هستند.

اما زمان گذشت و در عمل تمام آزمایشات در این زمینه با شکست به پایان رسید. زنون فلوراید کار نکرد. کم کم به این نتیجه رسیدند که این امکان پذیر نیست و آزمایش ها متوقف شد.

تنها در سال 1961، بارتلت، کارمند یکی از دانشگاه های کانادا، با مطالعه خواص هگزافلوورید پلاتین، ترکیبی فعال تر از خود فلوئور، دریافت که پتانسیل یونیزاسیون زنون کمتر از اکسیژن است (12، 13 و 12). به ترتیب 20 eV) و اکسیژن ترکیبی با ترکیب O2PtF6... با هگزا فلوراید پلاتین تشکیل دادند.

بارتلت در دمای اتاق آزمایشی انجام داد و از هگزافلوورید پلاتین گازی و زنون گازی ماده جامد نارنجی مایل به زردی به نام زنون هگزافلوئوروپلاتینات XePtF6 به دست آورد.

هگزافلوئوروپلاتینات XePtF6 هنگامی که در خلاء گرم می شود بدون تجزیه تصعید می شود. در آب هیدرولیز می شود و زنون آزاد می کند:

2XePtF6 + 6H2O = 2Xe + O2 + 2PtO2 + 12HF

بارتلت در حین مطالعه ماده جدید به این نتیجه رسید که رفتار هگزافلوئوروپلاتینات هیچ تفاوتی با رفتار ترکیبات شیمیایی معمولی ندارد.

کار بارتلت این امکان را فراهم کرد که مشخص شود زنون، بسته به شرایط واکنش، قادر به تشکیل دو ترکیب مختلف با هگزا فلوراید پلاتین است: XePtF6 و Xe(PtF6)2. اما هنگامی که این ترکیبات هیدرولیز می شوند، محصولات نهایی مشابهی به دست می آیند.

در سال 1962، بارتلت یک ارائه ارائه می دهد.

و تنها سه هفته پس از آزمایش های او، آزمایش توسط گروهی از محققان آمریکایی در آزمایشگاه ملی آرگون به رهبری چرنیک تکرار شد. دانشمندان اولین کسانی بودند که موفق به سنتز ترکیبات زنون مشابه با هگزافلووریدهای روتنیم، رودیوم و پلوتونیوم شدند.

بنابراین، پنج ترکیب زنون اول: XePtF6، Xe (PtF6)2، XeRuF6، XeRhF6، XePuF6

افسانه در مورد بی اثر بودن مطلق گازها تایید نشده است.

آنها تصمیم گرفتند فرضیه موجود در مورد امکان برهمکنش مستقیم زنون با فلوئور را آزمایش کنند.

برای این منظور، مخلوطی از گازها (1 قسمت زنون و 5 قسمت فلوئور) در ظرف نیکل به عنوان مقاوم ترین در برابر عمل فلوئور قرار داده شد و تحت فشار نسبتا کم حرارت داده شد.

یک ساعت بعد، کشتی به شدت خنک شد و گاز به بیرون پمپ شد. گاز باقی مانده چیزی جز فلوئور نیست. همه زنون واکنش نشان دادند!

پس از آن، کریستال های بی رنگ زنون تترافلوراید XeF4 در ظرف باز شده یافت شد.

این یک ترکیب پایدار است، مولکول آن به شکل مربع است که یون های فلوئور در گوشه ها و زنون در مرکز آن قرار دارد.

زنون تترا فلوراید XeF4 فلوراید جیوه، پلاتین (اما فقط در هیدروژن فلوراید حل شده): XeF4 + 2Hg = Xe + 2HgF2

نکته قابل توجه این است که با تغییر شرایط واکنش، می توان نه تنها XeF4، بلکه فلورایدهای دیگر مانند XeF2، XeF6 را نیز به دست آورد.

V. M. Khutoretsky و V. A. Shpansky، شیمیدانان شوروی، نشان دادند که شرایط سخت برای سنتز زنون دی فلوراید اصلا ضروری نیست.

آنها روشی را پیشنهاد کردند که در آن مخلوطی از زنون و فلوئور (با نسبت مولکولی 1:1) به ظرف ساخته شده از نیکل یا فولاد ضد زنگ وارد می شود و هنگامی که فشار به 35 اتمسفر افزایش می یابد، واکنش خود به خود شروع می شود.

XeF2 تنها فلوراید زنون است که با اعمال تخلیه الکتریکی به مخلوطی از زنون و تترا فلوراید کربن، بدون استفاده از فلوئور عنصری تولید می‌شود.

XeF2 خالص با تابش زنون و فلوئور با نور ماوراء بنفش به دست می آید.

دی فلوراید XeF2 بوی تند و خاصی دارد.

حلالیت دی فلوراید در آب کم است. محلول آن یک عامل اکسید کننده قوی است. به تدریج خود به زنون، اکسیژن و فلوراید هیدروژن تجزیه می شود. در یک محیط قلیایی، تجزیه به ویژه سریع اتفاق می افتد.

روش سنتز زنون دی فلوراید، بر اساس اثر تابش فرابنفش (طول موج مرتبه 2500-3500 A) بر روی مخلوطی از گازها، از نظر نظری بسیار مورد توجه است.

تابش باعث می شود مولکول های فلوئور به اتم های آزاد تقسیم شوند. و این دقیقاً دلیل تشکیل دی فلوراید است، زیرا فلوئور اتمی به طور غیرعادی فعال است.

برای به دست آوردن زنون هگزا فلوراید XeF6، شرایط سخت گیرانه تری مورد نیاز است: 700 درجه سانتی گراد و 200 اتمسفر. در چنین شرایطی در مخلوط زنون و فلوئور به نسبت 1:4 به 1:20 تقریباً تمام زنون به XeF6 تبدیل می شود.

هگزا فلوراید زنون بسیار فعال است و به صورت انفجاری تجزیه می شود.

به راحتی با فلوریدهای فلز قلیایی (به جز LiF) واکنش نشان می دهد: XeF6 + RbF = RbXeF7

قبلاً در دمای 50 درجه سانتیگراد این نمک تجزیه می شود: 2RbXeF7 = XeF6 + Rb2XeF8

فلوراید بالاتر XeF8 فقط در دماهای زیر منفی 196 درجه سانتیگراد پایدار است.

اگر قبلاً گازهای نجیب به یک گروه صفر جداگانه تقسیم می شدند که کاملاً با ایده ظرفیت آنها مطابقت داشت ، سنتز اولین ترکیبات زنون این سؤال را در مورد مکان گازهای نجیب در جدول تناوبی ایجاد کرد. تصمیم گرفته شد که گازهای بی اثر را به گروه VIII منتقل کنیم که فلوراید بالاتر آن مشخص شد، که در آن ظرفیت زنون 8 است که کاملاً با ساختار پوسته الکترونی آن سازگار است.

تمام ترکیبات زنون شناخته شده در حال حاضر از فلوراید آن به دست می آیند. هنوز نمی توان زنون را مجبور به واکنش بدون مشارکت فلوئور (یا برخی از ترکیبات آن) کرد.

برهمکنش زنون فلوراید با آب به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته است.

هنگامی که XeF4 در یک محیط اسیدی هیدرولیز می شود، اکسید زنون XeO3 تشکیل می شود - کریستال های بی رنگ که در هوا پخش می شوند.

مولکول XeO3 دارای ساختار یک هرم مثلثی مسطح با یک اتم زنون در بالا است.

این یک ترکیب بسیار ناپایدار است؛ هنگامی که تجزیه می شود، قدرت انفجار به قدرت انفجار TNT نزدیک می شود. بنابراین، چند صد میلی گرم XeO3 برای دمیدن خشک کن کافی است.

در آینده قرار است از تری اکسید زنون به عنوان ماده منفجره استفاده شود. چنین مواد منفجره ای بسیار راحت خواهند بود، زیرا تمام محصولات یک واکنش انفجاری گاز هستند. در این بین استفاده از تری اکسید زنون برای این منظور به دلیل ذخایر اندک در جو و مشکلات فنی بسیار گران است.

برای به دست آوردن 1 متر مکعب زنون، 11 میلیون متر مکعب هوا باید پردازش شود.

اسید ناپایدار زنون شش ظرفیتی H6XeO6 مربوط به تری اکسید در نتیجه هیدرولیز XeF6 در دمای 0 درجه سانتیگراد تشکیل می شود:

XeF6 + 6H2O = 6HF + H6XeO6

اگر Ba(OH)2 به سرعت به محصولات این واکنش اضافه شود، یک آمورف سفید

رسوب Ba3XeO6. در دمای 125 درجه سانتیگراد به اکسید باریم، زنون و اکسیژن تجزیه می شود.

نمک های سدیم و پتاسیم زنونات مشابه به دست آمد.

تحت تأثیر ازن، نمکی از زنون اسید بالاتر، Na4XeO6، از محلول XeO3 در هیدروکسید سدیم یک مولار تشکیل می شود. سدیم پرکسنونات را می توان به عنوان یک هیدرات کریستالی بی رنگ Na4XeO6 6H2O جدا کرد. هیدرولیز XeF6 در هیدروکسیدهای سدیم و پتاسیم نیز منجر به تشکیل پرکسنونات می شود.

کافی است نمک جامد Na4XeO6 را با محلول سرب، نقره یا نیترات اورانیل تصفیه کنید و پرکسنونات های مربوطه به دست آید:

Ag4XeO6 - سیاه، bXeO6 و (UO2) 2XeO6 - زرد.

نمک های مشابه توسط پتاسیم، کلسیم، لیتیوم، سزیم تولید می شوند.با واکنش Na4XeO6 با اسید سولفوریک سرد شده بی آب، اکسیدی مربوط به اسید بالاتر زنون - تتروکسید XeO4 به دست می آید.

همانند اکتافلوراید، زنون دارای ظرفیت هشت است.

تتروکسید جامد در دمای بالای 0 درجه سانتیگراد به زنون و اکسیژن و گازی (در دمای اتاق) - به تری اکسید زنون، زنون و اکسیژن تجزیه می شود.

مولکول XeO4 شکل یک چهار وجهی با یک اتم زنون در مرکز دارد. بسته به شرایط، هیدرولیز هگزا فلوراید زنون می تواند به دو روش انجام شود:

1. تترااکسی فلوراید XeOF4 به دست می آید،
2. دی اکسی فلوراید XeO2F2 به دست می آید.

سنتز مستقیم از عناصر منجر به تشکیل اکسی فلوراید XeOF2 می شود.

واکنش زنون دی فلوراید با HC1O4 بی آب اخیرا مورد مطالعه قرار گرفته است.

یک ترکیب زنون جدید، XeClO4، به دست آمد - یک عامل اکسید کننده قوی، در نتیجه این واکنش، قوی ترین از همه پرکلرات ها. ترکیبات زنون بدون اکسیژن سنتز شده اند.

اینها نمکهای مضاعف هستند، محصولات حاصل از برهمکنش فلوریدهای زنون با فلوریدهای آنتیموان، آرسنیک، بور، تانتالم: XeF2 SbF5، XeF6 AsF3، XeF6 BF3 و XeF2 2TaF5.

در نهایت، مواد از نوع XeSbF6، پایدار در دمای اتاق، و XeSiF6، یک مجتمع ناپایدار، به دست آمد. تا به امروز، مشخص شده است که رادون همچنین با فلوئور برهمکنش می‌کند و فلوریدهای غیرفرار را تشکیل می‌دهد.

دی فلوراید KrF2 و تترافلوراید برای کریپتون KrF4 جدا شده و برای خواص یادآور ترکیبات زنون مورد مطالعه قرار گرفتند. 4. تاریخچه کشف گازهای نجیب گازهای نجیب عبارتند از هلیوم، نئون، آرگون، کریپتون، زنون و رادون. از نظر خواص آنها شبیه هیچ عنصر دیگری نیستند و در جدول تناوبی بین فلزات معمولی و غیر فلزات قرار دارند.

تاریخچه کشف گازهای بی اثر بسیار جالب است: اولاً به عنوان پیروزی روش های کمی شیمی معرفی شده توسط لومونوسوف (کشف آرگون) و ثانیاً به عنوان پیروزی آینده نگری نظری (کشف سایر گازهای بی اثر) بر اساس بزرگترین تعمیم شیمی - قانون تناوبی مندلیف.

کشف اولین گاز نجیب، آرگون، توسط فیزیکدان رایلی و شیمیدان رمزی در زمانی اتفاق افتاد که ساخت سیستم تناوبی کامل به نظر می رسید و تنها چند سلول خالی در آن باقی مانده بود.

در سال 1785، شیمیدان و فیزیکدان انگلیسی، جی. کاوندیش، گاز جدیدی را در هوا کشف کرد که به طور غیرعادی از نظر شیمیایی پایدار بود. این گاز تقریباً یکصد و بیستم حجم هوا را تشکیل می داد. اما کاوندیش قادر به کشف نوع گاز آن نبود.

این آزمایش 107 سال بعد، زمانی که جان ویلیام استروت (لرد رایلی) با همین ناخالصی مواجه شد، به یاد آورد و خاطرنشان کرد که نیتروژن موجود در هوا سنگین‌تر از نیتروژن جدا شده از ترکیبات است. ریلی که توضیح قابل اعتمادی برای این ناهنجاری پیدا نکرده بود، از طریق مجله نیچر، به همکار دانشمندان علوم طبیعی خود روی آورد تا با هم فکر کنند و روی کشف علل آن کار کنند...

دو سال بعد، Rayleigh و W. Ramsay دریافتند که نیتروژن موجود در هوا در واقع حاوی مخلوطی از گاز ناشناخته است، سنگین تر از نیتروژن و از نظر شیمیایی بسیار بی اثر.

هوا با استفاده از مس داغ از اکسیژن خارج شد و سپس با قطعات منیزیم در یک لوله گرم شد. پس از جذب مقدار قابل توجهی نیتروژن توسط منیزیم، چگالی باقیمانده تعیین شد.

معلوم شد که چگالی 15 برابر بیشتر از چگالی هیدروژن است، در حالی که چگالی نیتروژن تنها 14 برابر بیشتر است. این چگالی با جذب بیشتر نیتروژن بیشتر شد تا اینکه به 18 رسید.

بدین ترتیب ثابت شد که هوا حاوی گازی است که چگالی آن از چگالی نیتروژن بیشتر است... 100 سانتی متر مکعب از این ماده با چگالی برابر با 9/19 به دست آوردیم. معلوم شد که این یک گاز تک اتمی است.

هنگامی که آنها با کشف خود در معرض دید عموم قرار گرفتند، خیره کننده بود. برای بسیاری باورنکردنی به نظر می رسید که چندین نسل از دانشمندان، که هزاران آزمایش هوا را انجام دادند، جزء آن را نادیده گرفتند، و حتی یک چنین قابل توجه - تقریباً یک درصد! به هر حال، در این روز و ساعت، 13 اوت 1894، آرگون نام خود را دریافت کرد که از یونانی به معنای "غیرفعال" ترجمه شده است.

هلیم برای اولین بار در سال 1868 توسط P. Jansen هنگام مطالعه یک خورشید گرفتگی در هند به عنوان یک عنصر شیمیایی شناسایی شد. در طی تجزیه و تحلیل طیفی کروموسفر خورشیدی، یک خط زرد روشن کشف شد که در ابتدا به طیف سدیم نسبت داده شد، اما در سال 1871 J. Lockyer و P. Jansen ثابت کردند که این خط به هیچ یک از عناصر شناخته شده روی زمین تعلق ندارد. Lockyer و E. Frankland عنصر جدید را هلیوم از یونانی نامگذاری کردند. هلیوس که به معنای خورشید است.

در آن زمان آنها نمی دانستند که هلیوم یک گاز بی اثر است و فرض می کردند که آن یک فلز است. و تنها تقریباً یک ربع قرن بعد، هلیوم روی زمین کشف شد. در سال 1895، چند ماه پس از کشف آرگون، W. Ramsay و تقریباً همزمان شیمیدانان سوئدی P. Kleve و N. Lenglet ثابت کردند که هلیوم با گرم شدن ماده معدنی کلویت آزاد می شود.

یک سال بعد، جی کیزر ترکیبی از هلیوم را در جو کشف کرد و در سال 1906 هلیوم در گاز طبیعی چاه های نفت در کانزاس کشف شد. در همان سال، E. Rutherford و T. Royds ثابت کردند که ذرات a که از عناصر رادیواکتیو ساطع می شوند، هسته هلیوم هستند.

پس از این کشف، رمزی به این نتیجه رسید که یک گروه کامل از عناصر شیمیایی وجود دارد که در جدول تناوبی بین فلزات قلیایی و هالوژن ها قرار دارند. با استفاده از قانون تناوبی و روش مندلیف، مقدار گازهای نجیب ناشناخته و خواص آنها، به ویژه جرم اتمی آنها تعیین شد. این امکان انجام جستجوهای هدفمند برای گازهای نجیب را فراهم کرد.

رمزی و همکارانش به دنبال مواد معدنی، آب های طبیعی و حتی شهاب سنگ ها در جستجوی گازهای بی اثر بودند. با این حال، همه چیز بی فایده بود؛ آزمایش ها همیشه منفی بودند.

در همین حال، گاز جدیدی در آنها وجود داشت، اما روش های استفاده شده از حساسیت کافی برخوردار نبودند و این "ریز ردپاها" شناسایی نشدند.

با شروع اکتشاف هوا، تنها در چهار سال بعد، چهار عنصر جدید کشف شد و گازهایی مانند نئون، کریپتون و زنون حتی از هوا جدا شدند.

برای انجام این کار، هوا که قبلاً از دی اکسید کربن و رطوبت تصفیه شده بود، مایع شد و سپس شروع به تبخیر آهسته کرد. در طی این روش، گازهای سبک تر تبخیر می شوند و گازهای بی اثر سنگین باقی مانده پس از تبخیر مرتب می شوند.

فراکسیون های به دست آمده تحت بررسی های مختلفی قرار گرفتند.

بیایید تحلیل طیفی را به عنوان یکی از روش های تعیین در نظر بگیریم:

این روش ساده به شما امکان می دهد گازهای نجیب را با خطوط طیفی به طور دقیق شناسایی کنید.

برای انجام این کار، گاز را در یک لوله تخلیه قرار می دهند که جریانی به آن متصل است.

هنگامی که اولین، سبک ترین و کم جوش ترین بخش هوا در لوله تخلیه قرار گرفت، خطوط جدیدی در طیف، همراه با خطوط شناخته شده نیتروژن، هلیوم و آرگون، که قرمز و نارنجی به ویژه روشن بودند، کشف شد. آنها به نور لوله رنگ آتشینی دادند. تاریخچه نام این گاز جالب است:

هنگامی که رمزی در آزمایش دیگری طیف گاز تازه به دست آمده را مشاهده کرد، پسر دوازده ساله او که قبلاً یکی از طرفداران کار پدرش شده بود، وارد آزمایشگاه شد. با دیدن درخشش غیر معمول، فریاد زد: "جدید!" ، که در یونانی باستان به معنای "جدید" است.

به این ترتیب نام گاز "نئون" به وجود آمد.

یافتن گازهای بی اثری که دوره های چهارم، پنجم و ششم جدول تناوبی را کامل می کنند، بلافاصله امکان پذیر نبود، اگرچه پس از کشف هلیوم، نئون و آرگون که سه دوره اول جدول تناوبی را تکمیل کردند، تردیدی در این مورد وجود نداشت. وجود آنها

اما در آن زمان آنها آموخته بودند که مقادیر قابل توجهی هوای مایع را به دست آورند، عمدتاً به لطف تلاش های دانشمند انگلیسی تراورز.

حتی هیدروژن مایع نیز در دسترس قرار گرفت.

و رمزی به همراه تراورز توانستند سخت‌ترین بخش هوا را مطالعه کنند که پس از تقطیر هلیوم، هیدروژن، نئون، اکسیژن، نیتروژن و آرگون حاصل شد.

باقی مانده توسط کریپتون خام (تصفیه نشده) تحت سلطه بود. و پس از پمپاژ آن، یک حباب گاز همیشه در ظرف باقی می ماند. این گاز طیف عجیبی با خطوطی در نواحی نارنجی تا بنفش می داد و در تخلیه الکتریکی درخششی مایل به آبی داشت. همانطور که مشخص است، یک عنصر را می توان با خطوط طیفی به دقت شناسایی کرد. هم رمزی و هم تراورس دلایل زیادی برای این باور داشتند که گاز بی اثر جدیدی کشف شده است.

نام آن زنون بود که از یونانی به معنای بیگانه است. در واقع، در بخش کریپتون هوا، او مانند یک غریبه به نظر می رسید.

در جستجوی یک عنصر جدید و بررسی خواص آن، رمزی و تراورس حدود صد تن هوای مایع را پردازش کردند. محتوای زنون در اتمسفر بسیار کم است، اما هوا عملا تنها منبع و پایان ناپذیر زنون است (تقریباً همه زنون ها به جو باز می گردند).

هویت زنون به عنوان یک عنصر شیمیایی جدید با کارکرد تنها با 0.2 سانتی متر مکعب از این گاز مشخص شد.

Ramsay همچنین شایسته این است که بالاترین نماینده گازهای بی اثر را کشف کند. او با استفاده از تکنیک های ظریف فنی ثابت کرد که خروجی رادیواکتیو از رادیوم - تراوش رادیوم - گازی است که از تمام قوانین گازهای معمولی پیروی می کند، از نظر شیمیایی بی اثر است و دارای طیف مشخصه ای است. رمزی سرعت انتشار را اندازه گیری کرد، که اجازه داد وزن مولکولی گاز تقریباً 220 تعیین شود:

بر اساس این فرض که هسته یک اتم رادیوم، باقیمانده هسته رادیوم پس از خارج شدن هسته یک اتم هلیوم (a-ذره) از آن است، معلوم می شود که بار آن باید برابر با 88-2 باشد. = 86. بنابراین عنصر جدید باید واقعاً یک گاز بی اثر باشد. و وزن اتمی آن 226-4=222 است. در 16 مارس 1900، پس از ملاقات رمزی با مندلیف، رسماً تصمیم گرفته شد که گروه جدیدی از عناصر شیمیایی را در جدول تناوبی گنجانده شود.

1. دامنه کاربرد گازهای بی اثر.

هلیوم منبع دماهای پایین است.

هلیوم مایع در مطالعه بسیاری از پدیده ها مانند ابررسانایی در حالت جامد استفاده می شود. حرکت حرارتی اتم ها و الکترون های آزاد در جامدات عملاً در دمای هلیوم مایع وجود ندارد.

علاوه بر این، هلیوم مایع برای خنک کردن ابررساناهای مغناطیسی، شتاب دهنده های ذرات و سایر دستگاه ها مفید است. یک کاربرد نسبتاً غیرمعمول هلیوم به عنوان مبرد، فرآیند مخلوط کردن مداوم 3He و 4He برای ایجاد و حفظ دماهای زیر 0.005 K است.

گاز هلیوم به عنوان گاز سبک برای پر کردن بالن ها استفاده می شود.

از آنجایی که قابل اشتعال نیست، برای پر کردن پوسته کشتی هوایی و افزودن آن به هیدروژن استفاده می شود.

هلیوم به عنوان یک محیط بی اثر برای جوشکاری قوس الکتریکی، به ویژه منیزیم و آلیاژهای آن، در تولید Si، Ge، Ti و Zr برای خنک کردن راکتورهای هسته ای استفاده می شود.

سایر کاربردهای هلیوم برای روانکاری گاز یاتاقان ها، در شمارنده های نوترون (هلیوم-3)، دماسنج های گاز، طیف سنجی اشعه ایکس، ذخیره سازی مواد غذایی و کلیدهای ولتاژ بالا است. هلیوم با گازهای نجیب دیگر در تبلیغات نئون در فضای باز (در لوله های تخلیه گاز) استفاده می شود.

مقادیر زیادی هلیوم در مخلوط‌های تنفسی برای کار تحت فشار استفاده می‌شود، زیرا هلیوم کمتر از نیتروژن در خون حل می‌شود. به عنوان مثال، هنگام غواصی در دریا، هنگام ایجاد تونل ها و سازه های زیر آب.

هنگام استفاده از هلیوم، خروج گاز محلول از خون، رفع فشار، درد کمتری برای غواص دارد، بیماری رفع فشار کمتر احتمال دارد، پدیده نارکوز نیتروژن، همراه ثابت و خطرناک کار غواص، به طور کامل از بین می رود.

مخلوط He-O2 به دلیل ویسکوزیته کم برای تسکین حملات آسم و درمان بیماری های تنفسی مختلف استفاده می شود.

آرگون به طور گسترده ای در تولید استفاده می شود.

جوشکاری قوس الکتریکی در محیط آرگون بسیار راحت است، زیرا در جت آرگون، می توان محصولات و فلزات جدار نازک را که قبلاً جوشکاری آنها دشوار می دانست، جوش داد. اعتقاد بر این است که قوس الکتریکی در فضای آرگون تکنولوژی برش فلز را متحول کرد. این فرآیند بسیار سریعتر بود و برش ورقه های ضخیم از نسوزترین فلزات امکان پذیر شد.

با دمیدن آرگون در فولاد مایع، آخال های گازی از آن جدا می شوند. این باعث بهبود خواص فلز می شود. آرگون دمیده شده در امتداد ستون قوس (مخلوط با هیدروژن) از لبه های برش خورده و الکترود تنگستن در برابر تشکیل اکسید، نیترید و فیلم های دیگر محافظت می کند. در عین حال، قوس را روی یک سطح کوچک فشرده و متمرکز می کند و باعث می شود دمای منطقه برش به 4000-6000 درجه سانتیگراد برسد.

علاوه بر این، جت گاز محصولات برش را منفجر می کند.

و هنگام جوشکاری در جت آرگون نیازی به فلاکس و پوشش الکترود نیست و بنابراین نیازی به تمیز کردن درز از باقیمانده سرباره و شار نیست.

استفاده از زنون اغلب بر اساس توانایی آن در واکنش با فلوئور است.

در پزشکی، زنون در معاینات فلوروسکوپی مغز رایج شده است. برای کندلینگ روده استفاده می شود (زنون به شدت اشعه ایکس را جذب می کند و به یافتن ضایعات کمک می کند). با این حال، کاملا بی ضرر است.

و ایزوتوپ فعال زنون، زنون-133، در مطالعه فعالیت عملکردی ریه ها و قلب استفاده می شود.

لامپ های زنون فشار بالا به طور گسترده ای در فناوری روشنایی استفاده می شود. اصل کار بر این واقعیت استوار است که در چنین لامپ هایی یک تخلیه قوس در زنون می درخشد که تحت فشار چند ده اتمسفر است.

نور در چنین لامپ هایی روشن است و دارای طیف پیوسته است - از ماوراء بنفش تا مادون قرمز نزدیک، و بلافاصله پس از روشن شدن ظاهر می شود.

6. اثر بر بدن انسان.

طبیعی است که باور کنیم گازهای نجیب نباید بر موجودات زنده تأثیر بگذارند، زیرا آنها از نظر شیمیایی بی اثر هستند. با این حال، این کاملا درست نیست. هنگامی که با اکسیژن مخلوط می شود، استنشاق گازهای بی اثر بالاتر فرد را به حالتی مشابه مسمومیت با الکل سوق می دهد. این اثر مخدر گازهای بی اثر از حل شدن آنها در بافت های عصبی ایجاد می شود. و هر چه وزن اتمی یک گاز بی اثر بیشتر باشد، حلالیت آن بیشتر است و اثر مخدر بیشتری می تواند داشته باشد.

کتابشناسی - فهرست کتب.

1. Guzey L.S. سخنرانی در مورد شیمی عمومی
2. آخمتوف N.S. شیمی عمومی و معدنی
3. پتروف M.M.، Mikhilev L.A.، Kukushkin Yu.N. "شیمی معدنی"
4. Nekrasov B.V. کتاب درسی شیمی عمومی
5. گلینکا N.L. "شیمی عمومی"