Ædelgasser

Ædelgasser (også inerte [2] eller sjældne gasser [3] ) er en gruppe kemiske grundstoffer med lignende egenskaber: under normale forhold er de farveløse, lugtløse og smagløse monoatomiske gasser med meget lav kemisk reaktivitet . Ædelgasserne omfatter helium (He), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), xenon (Xe) og radioaktivt radon (Rn). Formelt er den nyligt opdagede oganesson (Og) også inkluderet i denne gruppe, men dens kemiske egenskaber er næsten ikke undersøgt og vil sandsynligvis være tæt på egenskaberne for metalloider såsom astatin (At) og tellur (Te).

I de første 6 perioder af det periodiske system af kemiske grundstoffer tilhører inerte gasser den sidste, 18. gruppe . Ifølge det gamle europæiske gruppenummereringssystem i det periodiske system betegnes gruppen af ​​inaktive gasser VIIIA (hovedundergruppen i den VIII. gruppe eller heliumundergruppe), ifølge det gamle amerikanske system - VIIIB ; desuden er gruppen af ​​inerte gasser i nogle kilder, især i gamle, angivet med tallet 0 på grund af deres karakteristiske nulvalens. Det er muligt , at grundstoffet i 4. gruppes 7. periode , flerovium , på grund af relativistiske virkninger, har nogle af ædelgassernes egenskaber [4] . Det kan erstatte oganesson i det periodiske system [5] . Ædelgasser er kemisk inaktive og er kun i stand til at deltage i kemiske reaktioner under ekstreme forhold.

Egenskaberne ved ædelgasser forklares af moderne teorier om atomstruktur : deres elektronskaller af valenselektroner er fyldt, hvilket tillader kun et meget lille antal kemiske reaktioner at deltage: kun et par hundrede kemiske forbindelser af disse elementer er kendt .

Neon, argon, krypton og xenon adskilles fra luften ved hjælp af specielle installationer , ved hjælp af metoderne til flydende gas og fraktioneret kondensation . Helium kommer fra naturgasforekomster med høje koncentrationer af helium, som separeres ved hjælp af kryogene gasseparationsteknikker . Radon opnås normalt som et radioaktivt henfaldsprodukt af radium fra opløsninger af forbindelser af dette grundstof.

Kemiske egenskaber

Ædelgasser understøtter ikke forbrænding og antændes ikke under normale forhold.

Forbindelser

Inerte gasser er kemisk inaktive (deraf navnet). Men i 1962 viste Neil Barlett , at de alle kan danne forbindelser under visse betingelser (især let med fluor ). Den mest "inerte" neon og helium: for at få dem til at reagere, skal du bruge en stor indsats, kunstigt ionisere hvert atom. Xenon derimod er for aktiv (til inerte gasser) og reagerer selv under normale forhold , hvilket viser næsten alle mulige oxidationstilstande (+1, +2, +4, +6, +8). Radon har også en høj kemisk aktivitet (sammenlignet med lette inerte gasser), men det er radioaktivt og henfalder hurtigt, så en detaljeret undersøgelse af dens kemiske egenskaber er kompliceret i modsætning til xenon.

Oganesson , på trods af at den tilhører den 18. gruppe af det periodiske system, er muligvis ikke en inert gas, da det antages, at den under normale forhold, på grund af relativistiske virkninger, der påvirker bevægelsen af ​​elektroner nær dens højt ladede kerne, vil være i et fast stof. tilstand [6] .

Fysiske egenskaber

Inerte gasser er farveløse, gennemsigtige og lugt- og smagsløse. De er til stede i små mængder i luften og nogle sten , såvel som i atmosfæren på nogle kæmpeplaneter og jordiske planeter. Helium er det andet (efter brint) mest udbredte grundstof i universet, men for Jorden er det en sjælden gas, der undslap ud i rummet under dannelsen af ​​planeten. Næsten alt helium, der produceres, er et radiogent produkt af alfa-henfaldet af uran, thorium og deres datterelementer, der forekommer over milliarder af år i jordens tarme ; kun en lille del af jordens helium har overlevet fra æraen for dannelsen af ​​solsystemet. På samme måde er argon for det meste radiogent, hvilket skyldes det gradvise radioaktive henfald af kalium-40 .

Under normale forhold er alle elementer i den 18. gruppe (undtagen muligvis oganesson) monoatomiske gasser. Deres tæthed stiger med stigende periodeantal. Heliums massefylde er under normale forhold omkring 7 gange mindre end luftens massefylde, mens radon er næsten otte gange tungere end luft.

Ved normalt tryk afviger smelte- og kogepunkterne for enhver ædelgas med mindre end 10 °C; således forbliver de kun flydende i et lille temperaturområde. Likvefaktions- og krystallisationstemperaturerne stiger med periodetallet. Helium under atmosfærisk tryk bliver slet ikke fast, selv ved det absolutte nulpunkt - det eneste af alle stoffer.

Biologisk handling

Inerte gasser har ikke kemisk toksicitet . En atmosfære med en øget koncentration af inaktive gasser og et tilsvarende fald i iltkoncentrationen kan dog virke kvælende på en person, op til bevidsthedstab og død [7] [8] . Der er kendte tilfælde af død af mennesker på grund af lækage af inaktive gasser.

På grund af den høje radioaktivitet af alle isotoper af radon er det radiotoksisk. Tilstedeværelsen af ​​radon og dets radioaktive henfaldsprodukter i indåndet luft forårsager stokastiske virkninger af kronisk eksponering, især kræft .

Inerte gasser har en biologisk virkning, som manifesterer sig i deres narkotiske virkning på kroppen, og i henhold til styrken af ​​denne effekt er de arrangeret i faldende rækkefølge i følgende rækkefølge ( nitrogen og brint sammenlignes også ): Xe - Kr - Ar - N 2  - H 2  - Ne - He . Samtidig udviser xenon og krypton en narkotisk effekt ved normalt barometertryk, argon - ved et tryk på over 0,2 MPa (2 atm ) , nitrogen - over 0,6 MPa (6 atm) , hydrogen - over 2,0 MPa (20 atm) . Den narkotiske virkning af neon og helium er ikke registreret i eksperimenterne, da symptomerne på "højtryksnervesyndrom" (HNSVD) under pres viser sig tidligere [9] .

Ansøgning

Lette inerte gasser har meget lave koge- og smeltepunkter, hvilket gør det muligt at bruge dem som kølemiddel i kryogenteknik . Flydende helium , som koger ved 4,2 K (−268,95 °C) , bruges til at producere superledning - især til at afkøle de superledende spoler af elektromagneter, der for eksempel bruges til magnetisk resonansbilleddannelse og andre anvendelser af kernemagnetisk resonans . Flydende neon, selvom dets kogepunkt (-246,03 °C) ikke når så lave værdier som flydende helium, finder også anvendelse i kryogenik, fordi dets køleegenskaber ( specifik fordampningsvarme ) er mere end 40 gange bedre end flydende helium, og mere end tre gange bedre end flydende brint.

Helium, på grund af dets reducerede opløselighed i væsker, især lipider, bruges i stedet for nitrogen som en komponent i åndedrætsblandinger til tryksat vejrtrækning (såsom dykning ). Opløseligheden af ​​gasser i blod og biologiske væv øges under tryk. Hvis luft eller andre kvælstofholdige åndedrætsblandinger anvendes til vejrtrækningen, kan dette forårsage en effekt kendt som nitrogenforgiftning .

På grund af dets lavere opløselighed i lipider fanges heliumatomer af cellemembranen , og derfor bruges helium i åndedrætsblandinger såsom trimix og heliox , hvilket reducerer den narkotiske virkning af gasser, der opstår i dybden. Derudover gør den reducerede opløselighed af helium i kropsvæsker det muligt at undgå trykfaldssyge under hurtig opstigning fra dybden. At reducere mængden af ​​opløst gas i kroppen betyder, at der dannes færre gasbobler under opstigning; dette reducerer risikoen for gasemboli . En anden inert gas, argon, ses som det bedste valg til brug som mellemlag i tørdragt [10] til dykning.

Argon, den billigste blandt de inaktive gasser (dets indhold i atmosfæren er ca. 1%), bruges i vid udstrækning til svejsning i beskyttelsesgasser, skæring og andre applikationer til at isolere metaller fra luften, der reagerer med oxygen (og nitrogen), når de opvarmes, samt til forarbejdning af flydende stål. Argon bruges også i fluorescerende lamper for at forhindre oxidation af den opvarmede wolframelektrode . På grund af den lave termiske ledningsevne bruges argon (såvel som krypton) til at fylde termoruder.

Efter nedstyrtningen af ​​luftskibet Hindenburg i 1937 blev brændbart brint erstattet af ikke-brandbart helium som påfyldningsgas i luftskibe og balloner, på trods af en 8,6% reduktion i opdrift sammenlignet med brint. Trods udskiftningen havde katastrofen en uforholdsmæssig stor indvirkning på hele feltet af trykfly, der er lettere end luft, og underminerede planerne om at udvide dette luftfartsområde i mere end et halvt århundrede. De er først blevet mere populære for nylig med udviklingen af ​​nanofiberstoffer og alternativ energi.

Farver og spektre af ædelgasser

Se også

• heliometri

Noter

1. ↑ Meija J. , Coplen T. B. , Berglund M., Brand W. A., Bièvre P. D., Gröning M., Holden N. E., Irrgeher J., Loss R. D., Walczyk T. et al. Grundstoffernes atomvægte 2005 (IUPAC Technical Report)  (engelsk) // Pure and Applied Chemistry - IUPAC , 2016. - Vol. 88, Iss. 3. - ISSN 0033-4545 ; 1365-3075 ; 0074-3925 - doi:10.1515/PAC-2015-0305
2. ↑ Inerte gasser // Kasakhstan. National Encyclopedia . - Almaty: Kasakhiske encyklopædier , 2005. - T. II. — ISBN 9965-9746-3-2 .  (Russisk) (CC BY SA 3.0)
3. ↑ [www.xumuk.ru/encyklopedia/588.html Ædelgasser] - artikel fra Chemical Encyclopedia
4. ↑ Flerovs laboratorium for nukleare reaktioner . JINR. Hentet 8. august 2009. Arkiveret fra originalen 6. oktober 2011. (ubestemt)
5. ↑ Nash, Clinton S. Atomiske og molekylære egenskaber af grundstofferne 112, 114 og 118  // J. Phys  . Chem. EN : journal. - 2005. - Bd. 109 , nr. 15 . - S. 3493-3500 . - doi : 10.1021/jp050736o . — PMID 16833687 .
6. ↑ Wieser ME Grundstoffernes atomvægte 2005 (IUPAC Technical Report  )  // Pure Appl. Chem.  : journal. - 2006. - Bd. 78 , nr. 11 . - S. 2051-2066 . - doi : 10.1351/pac200678112051 .
7. ↑ Farer ved arbejde med nitrogen og argon . Hentet 31. marts 2011. Arkiveret fra originalen 16. oktober 2014. (ubestemt)
8. ↑ Betjeningsvejledning til argoncylindre brugt i spektrallaboratoriet (utilgængeligt link) . Dato for adgang: 31. marts 2011. Arkiveret fra originalen den 25. juli 2010. (ubestemt) 
9. ↑ Pavlov B. N. Problemet med menneskelig beskyttelse under ekstreme forhold i et hyperbarisk habitat . www.argonavt.com (15. maj 2007). Dato for adgang: 22. maj 2010. Arkiveret fra originalen 22. august 2011. (Russisk)
10. ↑ da : Tørdragt 

Litteratur

• Bennett, Peter; Elliot, David. Dykningens fysiologi og medicin  . - SPCK Publishing, 1998. - ISBN 0-7020-2410-4 .
• Bobrow Test Forberedelse Services. CliffsAP  Kemi . — CliffsNoter, 2007. - ISBN 0-470-13500-X .
• Greenwood, N.N.; Earnshaw, A. Chemistry of the Elements  (engelsk) . — 2. - Oxford: Butterworth-Heinemann, 1997. - ISBN 0-7506-3365-4 .
• Harding, Charlie J.; Janes, Rob. Elementer i P-blokken  . - Royal Society of Chemistry , 2002. - ISBN 0-85404-690-9 .
• Holloway, John. Ædelgaskemi  . _ — London : Methuen Publishing, 1968. - ISBN 0-412-21100-9 .
• Mendeleev, Dmitry Grundlæggende om kemi . - 7. (Russisk)
• Ojima, Minoru; Podosek, Frank. Ædelgas  geokemi . - Cambridge University Press , 2002. - ISBN 0-521-80366-7 .
• Weinhold, F.; Landis, C. Valens og binding  (engelsk) . - Cambridge University Press , 2005. - ISBN 0-521-83128-8 .
• Skerry, Eric. Det periodiske system, dets historie og dets betydning  . - Oxford University Press , 2007. - ISBN 0-19-530573-6 .

Links

• Kemi af inerte gasser .

Ordbøger og encyklopædier	Fantastisk catalansk Fantastisk norsk Stor russer Stor russer Britannica (online) Universalis
I bibliografiske kataloger BNF : 11982013b GND : 4151020-3 J9U : 987007560587305171 LCCN : sh85053403 NDL : 01030643 NKC : ph503004