ПЛЕМЕНИТИ ГАСОВИ: КАРАКТЕРИСТИКЕ, КОНФИГУРАЦИЈА, РЕАКЦИЈЕ, УПОТРЕБЕ - ХЕМИЈА - 2025

У племенити гасови су скуп елемената Надјено је интеграцијом групу 18 периодног система. Током година су их називали ретки или инертни гасови, оба нетачна имена; неки од њих су врло обилни изван и унутар планете Земље, а такође су способни, под екстремним условима, да реагују.

Његових седам елемената чине можда најуникатнију групу у периодичној табели, чија су својства и ниска реактивност једнако импресивна као и племенити метали. Међу њима парадирају најинеертичнији елемент (неон), други најбогатији космос (хелијум) и најтежи и најнестабилнији (оганесон).

Сјај пет племенитих гасова у стакленим бочицама или ампулама. Извор: Ново дело Алхемичар-хп (разговор) ввв.псе-менделејев.де); оригиналне појединачне слике: Јурии, хттп://имагес-оф-елементс.цом.

Племенити гасови су најхладније супстанце у природи; подносе врло ниске температуре пре кондензације. Још је теже његово замрзавање, јер су његове интермолекуларне силе засноване на лондонском расејању и поларизабилност његових атома сувише слабе да би их једва држале кохезивне у кристалу.

Због ниске реактивности, они су релативно сигурни гасови за складиштење и не представљају превише ризика. Међутим, они могу избацити кисеоник из плућа и изазвати гушење ако се прекомерно удишу. Са друге стране, два члана су високо радиоактивни елементи и, према томе, смртоносна по здравље.

Ниска реактивност племенитих гасова такође се користи за обезбеђивање реакција са инертном атмосфером; тако да ниједан реагенс или производ не ризикује оксидацију и утиче на перформансе синтезе. Ово такође погодује поступцима електричног лучног заваривања.

С друге стране, у течном су стању одлични криогени расхладни агенси који гарантују најниже температуре, неопходне за исправан рад високоенергетске опреме или за постизање стања суперпроводљивости неких материјала.

Карактеристике племенитих гасова

Са десне стране (означена наранчастом бојом) је група племенитих гасова. Одозго: хелијум (Хе), неон (Не), аргон (Ар), криптон (Кр), ксенон (Ксе) и радон (Рн).

Можда су племенити гасови елементи који деле највише заједничких квалитета, физичких и хемијских. Његове главне карактеристике су:

- Сви су безбојни, без мириса и укуса; али када су затворени у ампулама при ниском притиску и они приме струјни удар, јонизују се и одају разнобојна светла (горња слика).

- Сваки племенити гас има своје светло и спектар.

- Оне су мономатске врсте, једине у периодичној табели које могу постојати у својим физичким стањима без учешћа хемијских веза (пошто се метали спајају металним везивањем). Због тога су савршени за проучавање својстава гасова, јер се врло добро прилагођавају сферичном моделу идеалног гаса.

- Они су углавном елементи са најнижим талиштем талишта и врелишта; толико, да хелијум не може чак ни кристализирати на апсолутној нули без повећања притиска.

- Од свих елемената они су најмање реактивни, чак и мање од племенитих метала.

- Њихове ионизационе енергије су највише, као и њихове електронегативности, под претпоставком да формирају чисто ковалентне везе.

- Њихови атомски радијуси су такође најмањи, јер се налазе у крајњој десној страни сваког периода.

7 племенитих гасова

Седам племенитих гасова, од врха до дна, спушта се кроз групу 18 периодичне табеле:

-Хеј, Хео

-Неон, Не

-Аргон, Ар

-Криптон, Кр

-Ксенон, Ксе

-Радон, Рн

-Оганесон, Ог

Сви они, осим нестабилног и вештачког оганена, проучавани су због њихових физичких и хемијских својстава. Сматра се да Оганесон, због велике атомске масе, чак и није гас, већ племенита течност или чврста супстанца. Мало се зна о радону због његове радиоактивности у односу на хелијум или аргон.

Електронска конфигурација

За племените гасове се каже да су валентне шкољке потпуно напуњене. Толико, да се њихове електронске конфигурације користе за поједностављење конфигурације других елемената коришћењем њихових симбола затворених у заградама (,,, итд.). Његове електронске конфигурације су:

-Хелијум: 1с ² , (2 електрона)

-Неон: 1с ² 2с ² 2п ⁶ , (10 електрона)

-Аргон: 1с ² 2с ² 2п ⁶ 3с ² 3п ⁶ , (18 електрона)

-Криптон: 1с ² 2с ² 2п ⁶ 3с ² 3п ⁶ 3д ¹⁰ 4с ² 4п ⁶ , (36 електрона)

-Ксенон: 1с ² 2с ² 2п ⁶ 3с ² 3п ⁶ 3д ¹⁰ 4с ² 4п ⁶ 4д ¹⁰ 5с ² 5п ⁶ , (54 електрона)

-Радон: 1с ² 2с ² 2п ⁶ 3с ² 3п ⁶ 3д ¹⁰ 4с ² 4п ⁶ 4д ¹⁰ 4ф ¹⁴ 5с ² 5п ⁶ 5д ¹⁰ 6с ² 6п ⁶ , (86 електрона)

Важно је не запамтити их, већ детаљно објаснити да се завршавају у нс ² нп ⁶ : октет валенце. Исто тако, подразумева се да њени атоми имају много електрона, који су због велике ефективне нуклеарне силе у мањем обиму у поређењу с осталим елементима; то јест, њихови атомски радијуси су мањи.

Стога њихови електронски густи атомски радијуси показују хемијску карактеристику коју деле сви племенити гасови: тешко их је поларизирати.

Поларизабилност

Племенити гасови се могу замислити као сфере електронских облака. Како се човек спушта кроз групу 18, радијуси му се повећавају, а на исти начин растојање које одваја језгро од валентних електрона (удаљености од нс ² нп ⁶ ).

Ови електрони осећају мање привлачну силу од језгра, могу се слободније кретати; сфере се лакше деформишу што су веће. Као последица таквих кретања појављују се подручја ниске и високе густине електрона: δ + и δ-полови.

Када се атом племенитог гаса поларише, он постаје тренутни дипол способан да индукује другог на суседни атом; то значи да смо пред дисперзивним снагама Лондона.

Због тога се интермолекуларне силе повећавају од хелијума до радона, што се огледа у њиховом порасту тачке кључања; и не само то, већ и њихова реактивност је повећана.

Како атоми постају поларизованији, то је већа могућност да њихови валентни електрони учествују у хемијским реакцијама, након чега се стварају племенита једињења гаса.

Реакције

Хелијум и неон

Међу племенитим гасовима најмање реактивни су хелијум и неон. У ствари, неон је најинеертичнији елемент од свих, иако његова електронегативност (формирањем ковалентних веза) прелази ону флуора.

Ниједно од његових једињења није познато под земаљским условима; међутим, у Космосу је постојање молекуларног јона ХеХ ⁺ прилично вероватно . Исто тако, када су електронски узбуђени, способни су да комуницирају са гасовитим атомима и формирају краткотрајне неутралне молекуле зване ексцизери; као што су ХеНе, ЦсНе и Не ₂ .

С друге стране, иако се они у формалном смислу не сматрају једињењима, Хе и Не атоми могу створити Ван дер Валлс молекуле; то јест, једињења која се "заједно" једноставно држе дисперзивним силама. На пример: Аг ₃ Хе, Хећо, Хеи ₂ , ЦФ ₄ Не, не ₃ Цл ₂ и НеБеЦО ₃ .

Слично томе, такви Ван дер Валлсови молекули могу постојати захваљујући слабим ионско-индукованим диполним интеракцијама; на пример: На ⁺ Хе ₈ , Рб ⁺ Хе, Цу ⁺ Не ₃ и Цу ⁺ Не ₁₂ . Имајте на уму да је чак могуће да ови молекули постану агломерати атома: кластери.

И на крају, Хе и Не атоми могу бити „заробљени“ или интеркализовани у ендокардне комплексе фулерена или клатхрата, без реаговања; на пример: ₆₀ , (Н ₂ ) ₆ Не ₇ , Хе (Х ₂ О) ₆ и Не • НХ ₄ Фе (ХЦОО) ₃ .

Аргон и криптон

Племенити гасови аргон и криптон, зато што су поларизабилнији, имају тенденцију да представљају више „једињења“ од хелијума и неона. Међутим, један део њих је стабилнији и карактеристичнији јер има дужи век трајања. Међу некима је ХАрФ и молекулски ион АрХ ⁺ , присутан у маглицама дејством космичких зрака.

Од криптона почиње могућност добијања једињења у екстремним, али одрживим условима. Овај гас реагује са флуором према следећој хемијској једначини:

Кр + Ф ₂ → КрФ ₂

Имајте на уму да криптон добија оксидациони број +2 (Кр ²⁺ ) захваљујући флуору. КрФ ₂ се у ствари може синтетизовати у тржишним количинама као средство за оксидацију и флуорисање.

Аргон и криптон могу успоставити широк репертоар клатхрата, ендокардних комплекса, молекула Ван дер Валлс и неких једињења која чекају откриће након предвиђеног постојања.

Ксенон и радон

Ксенон је краљ реактивности међу племенитим гасовима. Формира заиста стабилна, тржишна и карактеристична једињења. У ствари, његова реактивност подсећа на кисеоник у одговарајућим условима.

Његово прво синтетизовано једињење је "КсеПтФ ₆ ", 1962. године Неил Бартлетт. Та се сол, према литератури, састојала од сложене мешавине других флуоризованих соли ксенона и платине.

Међутим, ово је било више него довољно да покаже афинитет између ксенона и флуора. Међу неким од ових једињења имамо: КсеФ ₂ , КсеФ ₄ , КсеФ ₆ и ^{+ -} . Када се КсеФ ₆ раствара у води, он ствара оксид:

КСЕФ ₆ + 3 Х ₂ О → Ксео ₃ + 6 ХФ

Ова КСЕО ₃ може настати врсту познатих као кенатос (ХКСеО ₄ ^- ) или Ксениц киселину (Х ₂ КСЕО ₄ ). Ксенати несразмерни са перксенатима (КсеО ₆ ^4- ); а ако је медијум је затим закишељен у перокениц киселини (Х ₄ КСЕО ₆ ), који је дехидрирана то ксенон тетроксид (КСЕО ₄ ):

Х ₄ КСЕО ₆ → 2 Х ₂ О + КСЕО ₄

Радон би требало да буде најактивнији од племенитих гасова; Али је толико радиоактиван да једва има времена да реагује пре распада. Једине једињења која су у потпуности синтетисана су његова флуорид (РНФ ₂ ) и оксида (РНО ₃ ).

Производња

Укапљивање ваздуха

Племенити гасови постају обилнији у Универзуму док се спуштамо кроз групу 18. Међутим, у атмосфери је хелијум оскудан, јер га гравитационо поље Земље не може задржати за разлику од других гасова. Зато није откривен у ваздуху већ на Сунцу.

С друге стране, у ваздуху се налази велика количина аргона, која долази услед радиоактивног распада радиоизотопа ⁴⁰ К. Ваздух је најважнији природни извор аргона, неона, криптона и ксенона на планети.

Да би се произвели, ваздух се прво мора укапкати, тако да се кондензује у течност. Затим Ова течност пролази фрацтионал дестилационих, одвајајући сваке компоненте његовог смеше (Н ₂ , О ₂ , ЦО ₂ , Ар, итд).

У зависности од ниске температуре и обиља гаса, цене се повећавају, ксенон је рангиран као најскупљи, док је хелијум најјефтинији.

Дестилација природног гаса и радиоактивних минерала

Хелијум је добијен другом фракционом дестилацијом; али не из ваздуха, него из природног гаса обогаћеног хелијемом захваљујући ослобађању алфа честица из радиоактивног минерала торијума и уранијума.

Слично томе, радон је "рођен" из радиоактивног распада радијума у ​​одговарајућим минералима; али због њиховог мањег обиља и кратког полуживота Рн атома, њихово богатство је штетно у поређењу с њиховим родитељима (остали племенити гасови).

И на крају, оганесон је високо радиоактивни, ултрамасични, човеков племенити „гас“, који може постојати само на кратко у контролисаним условима у лабораторији.

Опасности

Главни ризик племенитих гасова је у томе што они ограничавају употребу кисеоника од стране човека, посебно када се ствара атмосфера са великом концентрацијом истих. Због тога се не препоручује прекомерно удисање.

У Сједињеним Државама је откривена висока концентрација радона на тлима богатим уранијумом, што због његових радиоактивних карактеристика може представљати ризик за здравље.

Апликације

Индустрија

Хелијум и аргон користе се за стварање инертне атмосфере за заштиту током заваривања и сечења. Поред тога, користе се у производњи силицијумових полуводича. Хелијум се користи као гас за пуњење у термометрима.

Аргон се у комбинацији са азотом користи у производњи лампи са жарном нити. Криптон помешан са халогенима, као што су бром и јод, користи се у сијалицама. Неон се користи у светлосним знаковима, помешан са фосфорима и другим гасовима за нијансу његове црвене боје.

Ксенон се користи у лучним лампама које емитују светлост која подсећа на дневну светлост, а која се користе у фаровима аутомобила и пројекторима. Племенити гасови се мешају са халогенима да би се произвели АрФ, КрФ или КсеЦл, који се користе у производњи ексимерних ласера.

Ова врста ласера ​​производи краткоталасну ултраљубичасту светлост која ствара слике високе прецизности и користи се у производњи интегрисаних кола. Хелијум и неон користе се као криогени гасови са расхладним средством.

Балони и резервоари за дисање

Хелијум се користи као замена за азот у мешавини респираторних гасова, због његове мале растворљивости у организму. Овим се избегава стварање мехурића током фазе декомпресије током успона, поред елиминисања азотне наркозе.

Хелијум је заменио водоник као гас који омогућава подизање ваздушних бродова и балона са топлим ваздухом, јер је лаган и незапаљив.

Лек

Хелијум се користи у производњи суперпреводних магнета који се користе у опреми за нуклеарну магнетну резонанцу - вишенаменски алат у медицини.

Криптон се користи у халогеним лампама које се користе у ласерској хирургији ока и ангиопластики. Хелијум се користи за лакше дисање код астматичних пацијената.

Ксенон се користи као анестетик због велике растворљивости липида, а сматра се да је анестетик будућности. Ксенон се такође користи за медицинско снимање плућа.

Радон, радиоактивни племенити гас, користи се у радиотерапији за неке врсте рака.

Други

Аргон се користи у синтези једињења која супституишу азот као инертну атмосферу. Хелијум се користи као носач гаса у гасној хроматографији, као и у Геигер-овим бројачима за мерење зрачења.

Референце

1. Схивер & Аткинс. (2008). Неорганска хемија. (Четврто издање). Мц Грав Хилл.
2. Вхиттен, Давис, Пецк и Станлеи. (2008). Хемија. (8. изд.). ЦЕНГАГЕ Учење.
3. Хелменстине, др Анне Марие (06. јуна 2019). Својства, употребе и извори племенитих гасова. Опоравак од: тхинкцо.цом
4. Википедиа. (2019). Племенити гас. Опоравак од: ен.википедиа.орг
5. Пхилип Балл. (2012, 18. јануара). Немогућа хемија: Присиљавање племенитих гасова на рад. Опоравило од: невсциентист.цом
6. Професор Патрициа Схаплеи. (2011). Племенита хемија гаса. Опоравак од: бутане.цхем.уиуц.еду
7. Гари Ј. Сцхробилген. (28. фебруара 2019.). Племенити гас. Енцицлопӕдиа Британница. Опоравак од: британница.цом