Charakterystyka gazów szlachetnych, konfiguracja, reakcje, używa

Gazy szlachetne Są zbiorem elementów, które integrują grupę 18 tabeli okresowej. Z biegiem lat nazywano je również rzadkimi lub obojętnymi gazami, oba niedokładne wyznania; Niektóre z nich są bardzo obfite na zewnątrz i na planecie Ziemia, a także w ekstremalnych warunkach są zdolne do reakcji.

Jego siedem elementów integruje być może najbardziej unikalną grupę stolika okresowego, której właściwości i niewiele reaktywności robią tak samo jak w przypadku metali szlachetnych. Wśród nich paraduje najbardziej obojętny (neonowy) element, drugi najliczniejszy w kosmosie (hel) oraz najcięższy i najbardziej niestabilny (Oganese).

Jasność pięciu szlachetnych gazów na drogach lub szklanych pęcherzach. Źródło: Nowy Workist-HP (dyskusja) www.Pse-Mendelejew.z); Oryginalne pojedyncze obrazy: jurii, http: // Image-of-Elementsents.com. [CC o 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/według/3.0)]

Gazy szlachetne są najzimniejszymi substancjami natury; Bardzo niskie temperatury odporne przed kondensacją. Jeszcze trudniejsze jest jego zamarzanie, ponieważ jego siły międzycząsteczkowe oparte na dyspersji Londynu i polaryzowalność ich atomów są bardzo słabe, jakby ledwo zachować je w kryształu.

Ze względu na ich niską reaktywność są one stosunkowo bezpiecznymi gazami do przechowywania i nie reprezentują zbyt wielu zagrożeń. Mogą jednak przejść do tlenu z płuc i powodować uduszenie, jeśli są wdychane w nadmiarze. Z drugiej strony, dwóch z jego członków są bardzo radioaktywnymi elementami, a zatem śmiertelne dla zdrowia.

Niska reaktywność gazów szlachetnych jest również stosowana do zapewnienia reakcji obojętnej atmosfery; tak, że żaden odczynnik ani produkt nie prowadzi ryzyka utleniania i wpływa na wydajność syntezy. To również sprzyja procesom spawania łukowego elektrycznego.

Z drugiej strony, w swoich płynnych stanach są doskonałymi kriogenicznymi czynnikami chłodnicami, które gwarantują najniższe temperatury, niezbędne do prawidłowego funkcjonowania sprzętu o wysoce energii lub dla niektórych materiałów do osiągnięcia stanów nadprzewodnictwa.

[TOC]

Charakterystyka gazów szlachetnych

Po prawej (podkreślonej w pomarańczowej), jest grupa gazów szlachetnych. Od góry do dołu: hel (He), Neon (NE), Argon (AR), Crypton (KR), Xenon (XE) i Radon (RN).

Być może szlachetne gazy są elementami, które dzielą bardziej powszechne cechy, zarówno fizyczne, jak i chemiczne. Jego główne cechy to:

- Wszystkie są bezbarwne, toalety i bez smaku; Ale kiedy są zamknięte w ampulacji przy niskich ciśnieniach i otrzymują porażenie elektryczne, kolorowe światła są jonizowane i wystrzelone (górny obraz).

- Każdy szlachetny gaz ma swoje własne światło i spektrum.

- Są to gatunki monoatomiczne, jedyne w okresie okresowym, który może istnieć w odpowiednich stanach fizycznych bez udziału powiązań chemicznych (ponieważ metale są wiążące wiązanie metalu). Dlatego są idealne do badania właściwości gazów, ponieważ bardzo dobrze dostosowują się do sferycznego modelu gazu idealnego.

- Zazwyczaj są to elementy o najniższych punktach topnienia i wrzenia; Do tego stopnia, że ​​hel nie może nawet krystalizować w bezwzględnym zero bez wzrostu ciśnienia.

- Ze wszystkich elementów są najmniej reaktywne, a nawet mniej niż metale szlachetne.

- Jego energie jonizacyjne są najwyższe, a także ich elektrowni, zakładając, że tworzą one czysto kowalencyjne wiązania.

- Jego radia atomowe są również najmniejsze do posiadania praw każdego okresu.

7 szlachetnych gazów

Siedem gazów szlachetnych jest, od góry do dołu, zejście według grupy 18 stolika okresowego:

-Helio, on

-Neon, NE

-Argon, AR

-Kripton, Kr

-Xenón, Xe

-Radón, rn

-Oganeson, Og

Może ci służyć: fenolphtaleina (C20H14O4)

Dla wszystkich, z wyjątkiem niestabilnego i sztucznego oganesa, zbadano ich właściwości fizyczne i chemiczne. Uważa się, że Oganesen, ze względu na swoją wielką masę atomową, nie jest nawet gazem, ale szlachetną cieczą lub ciałami stałymi. Niewiele wiadomo na temat radonu ze względu na jego radioaktywność w odniesieniu do helu lub argonu.

Elektroniczna Konfiguracja

Mówiono, że gazowe szlachetne mają całkowitą warstwę walencyjną. W ten sposób jego konfiguracje elektroniczne są używane do uproszczenia konfiguracji innych elementów za pomocą ich symboli zablokowanych w nawiasach kwadratowych ([HE], [NE], [AR] itp.). Jego konfiguracje elektroniczne to:

-Helio: 1s², [He] (2 elektrony)

-Neon: 1s²2s²2 p⁶, [NE] (10 elektronów)

-Argon: 1s²2s²2 p⁶3s²3p⁶, [AR] (18 elektronów)

-Kripton: 1s²2s²2 p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶, [Kr] (36 elektronów)

-Xenon: 1s²2s²2 p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰5s²5 p⁶, [Xe] (54 elektrony)

-Radon: 1s²2s²2 p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰4f¹⁴5s²5 p⁶5 d¹⁰6s²6p⁶, [RN] (86 elektronów)

Ważne jest, aby ich nie pamiętać, ale szczegółowo, że kończą się w NS²NP⁶: The Octeto de Valencia. Doceniamy również, że ich atomy mają wiele elektronów, które po dużej skutecznej sile jądrowej są w niższej objętości w porównaniu z innymi pierwiastkami; to znaczy, ich radiotelefonu atomowe są mniejsze.

Dlatego jego elektronicznie gęste radia atomowe wykazują charakterystykę chemiczną, którą podzielają wszystkie gazo -szlachetne: są trudne do polaryzacji.

Polaryzowalność

Szlachetne gazy mogą sobie wyobrazić jako elektroniczne kulki chmurowe. Podczas gdy schodzi przez grupę 18, jego radiotelefony wzrasta i w ten sam sposób odległość oddzielająca jądro od elektronów Valencia²NP⁶).

Elektrony te odczuwają niższą siłę przyciągania przez jądro, można przenosić z większą swobodą; Kule są łatwiej opóźnione, im bardziej są obszerne. W wyniku takich ruchów pojawiają się regiony o niskiej i wysokiej gęstości elektronicznej: bieguny δ+ i δ-.

Kiedy atom szlachetnego gazu jest spolaryzowany, staje się on natychmiastowym dipolem zdolnym do wywołania innego atomu sąsiedniego; Oznacza to, że mamy do czynienia z siłami dyspersyjnymi w Londynie.

Właśnie dlatego siły międzycząsteczkowe rosną z helu do radonu, odzwierciedlając ich rosnące punkty wrzenia; I nie tylko to, ale także wzrasta ich reaktywność.

Spolaryzację większej liczby atomów istnieje większa możliwość, że ich elektrony walencyjne uczestniczą w reakcjach chemicznych, po których generowane są związki gazów szlachetnych.

Reakcje

Hel i neon

Wśród gazów szlachetnych najmniej odczynniki są hel i neon. W rzeczywistości neon jest najbardziej obojętnym elementem ze wszystkich, nawet gdy jego elektrooniczność (tworzących wiązań kowalencyjnych) przewyższa elektryczną fluorową.

Żaden z jego związków nie jest znany w warunkach naziemnych; Jednak w kosmosie istnienie jonu molekularnego heh jest całkiem prawdopodobne⁺. Ponadto, gdy są wzbudzeni elektronicznie, są w stanie oddziaływać z atomami gazowymi i tworzyć efemeryczne neutralne cząsteczki zwane Exciteers; takich jak Hene, CSNE i NE₂.

Z drugiej strony, chociaż związki nie są rozważane w sensie formalnym, atomy on i NE mogą prowadzić do cząsteczek ścian van der; to znaczy związki, które pozostają „zjednoczone” po prostu siłami dyspersyjnymi. Na przykład: AG₃On, hao, hei₂, Por₄Ne, ne₃Cl₂ i Nebeco₃.

Podobnie takie cząsteczki Van der Walls mogą istnieć dzięki indukowanym jonowym-dipolo słabym interakcjom; Na przykład: na⁺On₈, RB⁺On, cu⁺Ne₃ i Cu⁺Ne₁₂. Zauważ, że te cząsteczki mogą stać się aglomeratami atomów: klastry.

Może ci służyć: kwas borowy: struktura chemiczna, właściwości, przygotowanie, zastosowania

I wreszcie atomy on i NE można „uwięzić” lub przeplatać w kompleksach endoedycznych fullerenos lub CLA, bez reagowania; Na przykład: [e -mail chroni]₆₀, (N₂)₆Ne₇, Ja (h₂ALBO)₆ i ne • NH₄Wiara (HCOO)₃.

Argon i Kripton

Argon i Kripton Noble Gazy, ponieważ są bardziej polaryzowalne, mają tendencję do prezentacji więcej „związków” niż helu i neonu. Jednak część z nich jest bardziej stabilna i scharakteryzowana, ponieważ mają dłuższy czas życia. Wśród niektórych z nich jest Harf i jon molekularny arh⁺, obecne w mgławicy przez działanie promieni kosmicznych.

Od Kripton rozpoczyna możliwość uzyskania związków w skrajnych, ale zrównoważonych warunkach. Ten gaz reaguje z fluorkiem zgodnie z następującym równaniem chemicznym:

Kr + f₂ → KRF₂

Zauważ, że Kripton nabywa liczbę utleniania +2 (KR²⁺) Dzięki fluorku. KRF₂ W rzeczywistości można go zsyntetyzować w ilościach handlowych jako środek utleniający i fluorowy.

Argon i Kripton mogą ustanowić szeroki repertuar płaszczyzn, kompleks endo -metalowy.

Xenon i Radon

Ksenon jest wśród szlachetnych gazów, królem reaktywności. Tworzyć prawdziwie stabilne, handlowe i charakteryzowalne związki. W rzeczywistości jego reaktywność przypomina reakcję tlenu w odpowiednich warunkach.

Jego pierwszym zsyntetyzowanym związkiem był „XEPTF₆”, W 1962 r. Neila Bartletta. Ta sól faktycznie, zgodnie z bibliografią, składała się ze złożonej mieszanki innych fluorowanych soli ksenonowych i platynowych.

Było to jednak więcej niż wystarczające, aby wykazać powinowactwo między ksenonem a fluorem. Spośród niektórych z tych związków mamy: XEF₂, Xef₄, Xef₆ i [xef]⁺[PTF₅]^-. Kiedy XEF₆ Rozpuszcza się w wodzie, wytwarza tlenek:

Xef₆ + 3 godz₂O → xeo₃ + 6 hf

Ten xeo₃ może powodować gatunki znane jako ksenatos (hxeo₄^-) lub kwas xénin (h₂Xeo₄). Xenatos dysproporcja do perxenatos (xeo₆^4-); A jeśli podłoże jest następnie zakwaszone, w kwasie perxénin (h₄Xeo₆), który jest odwodniony do tertroksydu ksenonu (xeo₄):

H₄Xeo₆ → 2 godz₂O + xeo₄

Radon powinien być najbardziej reaktywny dla szlachetnych gazów; Ale jest tak radioaktywne, że praktycznie ledwo ma czas na reakcję przed rozpadem. Jedynymi związkami, które w pełni zsyntetyzowały, są jego fluor (RNF₂) i tlenku (RNO₃).

Produkcja

Nalekcja powietrzna

Szlachetne gazy stają się bardziej obfite we wszechświecie, gdy schodzimy w grupie 18. Jednak w atmosferze hel jest rzadki, ponieważ pole grawitacyjne Ziemi nie może zachować go w przeciwieństwie do innych gazów. Dlatego nie został wykryty w powietrzu, ale na słońcu.

Z drugiej strony w powietrzu istnieją znaczące ilości argonu, z rozkładu radioaktywnego radioysotopowego ⁴⁰K. Powietrze jest naturalnym źródłem argonu, neonu, krptona i najważniejszego ksenonu na planecie.

Aby je wyprodukować, powietrze musi być poddane skraplaniu się w cieczy. Następnie ta ciecz wykonuje frakcjonowane destylacja, oddzielając w ten sposób każdy ze składników jej mieszaniny (n₂, ALBO₂, WSPÓŁ₂, AR itp.).

W zależności od tego, jak niska powinna być temperatura i obfitość gazu, jego ceny wzrastają, znajdują się ksenon jako najdroższy, a hel jako najtańszy.

Destylacja gazu ziemnego i minerały radioaktywne

Tymczasem hel uzyskuje się z innej frakcyjnej destylacji; Ale nie z powietrza, ale gazu ziemnego, wzbogacony przez hel dzięki uwolnieniu cząstek alfa radioaktywnych minerałów Torio i Uranu.

Może ci służyć: etanamid: struktura, właściwości, zastosowania, efekty

Podobnie radon „rodzi się” z rozkładu radioaktywnego promienia w ich odpowiednich minerałach; Ale ze względu na niższą obfitość i w krótkim czasie pół -life atomów RN, jego obfitość jest absurdalna w porównaniu z ich rówieśnikami (inne szlachetne gazy).

I wreszcie, Oganeseon jest sztucznym, ultra -ramem i bardzo radioaktywnym szlachetnym „gazem”, który może istnieć tylko krótko w kontrolowanych warunkach w laboratorium.

Niebezpieczeństwa

Głównym ryzykiem gazów szlachetnych jest to, że ograniczają one stosowanie tlenu przez człowieka, szczególnie gdy następuje atmosfera o wysokim stężeniu. Dlatego nie zaleca się nadmiernego wdychania.

W Stanach Zjednoczonych wykryto wysokie stężenie radonu na ziemiach uranowych, co ze względu na jego radioaktywne cechy może stanowić zagrożenie dla zdrowia.

Aplikacje

Przemysł

Hel i argon są używane do stworzenia obojętnej atmosfery, która służy jako ochrona podczas spawania i cięcia. Ponadto są one stosowane w produkcji silikonowych półprzewodników. Hel jest używany jako gaz w farmie w termometrach.

Argon, w połączeniu z azotem, jest stosowany w opracowywaniu lamp żarowych. Kripton zmieszany z halogenami, takimi jak brom i jod, jest stosowany w lampach wyładowczych. Neon jest stosowany w lekkich ostrzeżeniach, zmieszanych z dopasowaniami i innymi gazami, aby wyjaśnić jego czerwony kolor.

Ksenon jest używany w lampach łukowych, które emitują światło przypominające światło dzienne, które są używane w reflektorach i projektorach samochodów. Gazy szlachetne są mieszane z halogenami w celu wytworzenia ARF, KRF lub XECL, które są stosowane w produkcji Excite.

Ten typ laseru wytwarza krótkie światło ultrafioletowe, które wytwarza obrazy o wysokiej precyzji i jest wykorzystywane do produkcji obwodów zintegrowanych. Hel i neon są stosowane jako kriogeniczne gazy chłodnicy.

Balony i zbiorniki oddechowe

Hel jest stosowany jako substytut azotu w mieszaninie gazów oddechowych, ze względu na niską rozpuszczalność ciała. Unika tworzenia pęcherzyków podczas fazy dekompresyjnej podczas wejścia, oprócz eliminacji azotu przez azot.

Hel zastąpił wodór jako gaz, który pozwala na podniesienie balonów sterowczych i aerostatycznych, ponieważ jest to lekki i niepewny gaz.

Medycyna

Hel jest stosowany w produkcji magnesów nadprzewodników stosowanych w urządzeniu do rezonansu magnetycznego jądrowego: narzędzie do zastosowania wielu medycyny.

Kripton jest stosowany w lampach halogenowych stosowanych w laserowej operacji oka i angioplastyce. Hel służy do ułatwienia oddychania u pacjentów z astmą.

Xenon jest stosowany jako znieczulenie ze względu na wysoką rozpuszczalność lipidów i uważa się, że jest to znieczulenie przyszłości. Xenon jest również stosowany w płucnych obrazach medycznych.

Radon, radioaktywny gaz szlachetny, jest stosowany w radioterapii niektórych rodzajów raka.

Inni

Argon stosuje się w syntezie związków zastępujących azot jako obojętną atmosferę. Hel jest stosowany jako gaz nośny w chromatografii gazowej, a także w licznikach Geiger do pomiaru promieniowania.

Bibliografia

1. Shiver & Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna. (Czwarta edycja). MC Graw Hill.
2. Whitten, Davis, Peck i Stanley. (2008). Chemia. (8 wyd.). Cengage Learning.
3. Helmestine, Anne Marie, pH.D. (6 czerwca 2019). Szlachetne gazy, użytkowanie i źródła. Odzyskane z: Thoughtco.com
4. Wikipedia. (2019). gaz szlachetny. Źródło: w:.Wikipedia.org
5. Philip Ball. (18 stycznia 2012 r.). Niemożliwe chemia: zmuszanie szlachetnych gazy do pracy. Odzyskane z: Newscientist.com
6. Profesor Patricia Shaley. (2011). Szlachetny gaz chemii. Wyzdrowiał z: butanu.Chem.UIUC.Edu
7. Gary J. Schrobilgen. (28 lutego 2019). gaz szlachetny. Encyclopædia Britannica. Odzyskane z: Britannica.com