Apakah gas mulia dan untuk apa ia digunakan?

Apakah gas mulia? Maklumat penting

Apakah gas mulia? Ia dikenali sebagai gas kumpulan helium (dinamakan sempena unsur helium), iaitu bahan meruap dengan berat molekul yang rendah. Jika anda melihat model atom gas mulia, anda akan perasan serta merta bahawa ia mempunyai struktur atom tunggal yang sangat mudah dan tidak membentuk gugusan atau molekul yang besar. Gas mulia dibezakan pertama sekali dengan kecerahan dan kereaktifan yang hampir kepada sifar. Unsur-unsur ini terdapat dalam keadaan unsur di alam semesta. Sebaliknya, jumlahnya yang agak rendah terdapat di Bumi; ia kebanyakannya dihasilkan di bawah keadaan makmal dan di kilang pengeluaran khusus. Bagaimanakah kita boleh mendapatkan gas mulia? Untuk tujuan ini, juruteknik makmal menggunakan kaedah penyulingan udara cecair. Apakah gas mulia yang telah ditemui sejak 200 tahun yang lalu? Ini adalah senarai pendek. Cari ‘jadual berkala’ dalam enjin carian web dan lihat lajur ke-18 terakhir. Kumpulan ini terdiri daripada 6 elemen:

• helium (He),
• neon (Ne),
• argon (Ar),
• kripton (Kr),
• xenon (Xe) dan
• radon (Rn).

Unsur-unsur yang disebutkan di atas boleh membentuk sebahagian daripada pelbagai sebatian kimia, oksida dan asid oksi.

Sifat fizikal dan kimia gas mulia

Apakah yang perlu anda ketahui tentang sifat fizikal dan kimia gas mulia? Tidak dinafikan bahan tersebut tergolong dalam unsur yang paling bernilai dan menarik yang diketahui orang. Seperti namanya, gas mulia mempunyai keadaan fizikal yang tidak menentu dan lebih ringan daripada udara. Apakah ciri persamaan gas kumpulan helium? Unsur-unsur tersebut ialah:

• tidak berbau dan tidak berwarna,
• ringan,
• sangat sukar untuk dicairkan (titik pemeluwapan helium ialah -268.93°C!) dan
• mereka cair dan mendidih pada suhu rendah.

Adakah gas mulia larut dalam air ? Unsur-unsur ini kurang larut dalam persekitaran berair. Isu yang perlu diberi perhatian ialah kereaktifan gas kumpulan helium. Adakah gas mulia secara kimia aktif atau tidak aktif? Menariknya, mereka tidak mengambil bahagian dalam tindak balas kimia dengan unsur lain (oleh itu mereka neutral secara kimia). Semakin berat gas, semakin tinggi kapasitinya untuk bertindak balas dengan molekul lain. Mengapakah gas mulia tidak begitu aktif secara kimia? Ini disebabkan oleh fakta bahawa cangkang valensi mereka mengandungi set lengkap elektron berpasangan, yang secara automatik menjadikannya mustahil untuk membentuk pasangan baru. Kehadiran kulit elektron penuh juga menjelaskan mengapa gas mulia tidak mempunyai keelektronegatifan. Mereka stabil dan tidak menarik elektron luar.

Gas mulia dan konfigurasi elektronnya

Konfigurasi elektron ialah rekod struktur atom unsur-unsur yang berbeza dan susunan elektron pada kulitnya. Apakah struktur gas kumpulan helium? Mereka mempunyai gambar rajah konfigurasi elektron yang sangat mudah – yang paling mudah adalah untuk helium: 1s2 (huruf s bermaksud subkulit atom). Xenon (4d10 5s2 5p6) atau argon (1s22s22p63s23p6) dan gas mulia yang lain mempunyai struktur yang lebih kompleks dengan beberapa petala dan bilangan elektron yang berbeza-beza.

Ketumpatan gas mulia

Berkenaan sifat-sifat gas, kita tidak boleh mengabaikan ketumpatannya. Helium ialah gas mulia dengan ketumpatan terendah, iaitu 0.1785 kg/m³, menjadikannya kira-kira 7 kali lebih ringan daripada udara! Sebagai perbandingan: ketumpatan argon ialah 1.635 kg/m³, neon: 0.824 kg/m³, kripton: 3.430 kg/m³, xenon: 5.396 kg/m³ dan radon: 9.078 kg/m³. Perbezaan ketumpatan yang dinyatakan adalah agak tinggi, menyumbang kepada pelbagai jenis aplikasi gas mulia.

Warna gas mulia – bagaimanakah gas mulia bercahaya?

Di Internet, anda sering menghadapi soalan seperti: Dalam warna apakah gas mulia bercahaya? Walau bagaimanapun, apa yang anda perlu tahu ialah gas mulia tidak mengeluarkan sebarang warna dengan sendirinya. Mereka tidak berwarna, bukan? Naungan gas muncul disebabkan oleh denyutan elektrik. Seterusnya helium menghasilkan cahaya kuning terang, neon berwarna oren dan argon berwarna biru. Apabila terdedah kepada elektrik, kripton menjadi hijau, manakala xenon menjadi biru, putih atau ungu.

Adakah gas mulia mudah terbakar dan adakah ia mengalirkan arus elektrik?

Salah satu sifat kimia utama gas mulia ialah tidak mudah terbakar dan kekurangan kekonduksian tenaga elektrik. Oleh itu, bahan meruap adalah selamat sepenuhnya walaupun dalam loji sedemikian yang mempunyai risiko tinggi penyalaan dan/atau kebakaran. Mereka adalah konduktor tenaga haba yang hebat; mereka bersinar tetapi tidak terbakar; oleh itu, ia digunakan untuk pelbagai tujuan dalam kehidupan seharian kita.

Penggunaan gas mulia: argon, helium dan neon

Unsur helium, argon dan neon telah menarik minat saintis dan pelabur sejak abad ke-19. Manusia sentiasa mengejar kemungkinan penggunaan gas mulia yang baru kita mula gunakan secara besar-besaran pada abad ke-20. Anda menjumpai unsur He, Ar dan Ne setiap hari. Ia terkandung dalam banyak artikel berbeza yang anda gunakan – berikut adalah analisis ringkas tentang kegunaan gas mulia:

Helium

Anda mungkin mengaitkannya dengan belon untuk kanak-kanak terapung di udara semasa pesta paroki atau negara – anda sememangnya betul untuk berbuat demikian, kerana helium dijual sebagai gas untuk mengisi belon. Ia membuatkan belon berwarna-warni terbang begitu tinggi. Unsur ini juga digunakan:

• dalam pengeluaran campuran pernafasan untuk penyelam profesional,
• dalam pengeluaran gas asli,
• dalam sistem penyejukan,
• dalam proses kimpalan dan
• untuk menyediakan lif untuk zeppelin dan blimp penumpang.

Sebagai gas paling ringan, helium juga digunakan dalam makmal sebagai pembawa pelbagai bahan. Elemen ini juga digunakan dalam industri untuk mendiagnosis kebocoran dalam pemasangan, tangki, dll.

Neon

Apabila anda boleh mendengar: ‘neon’, anda dapat melihat dalam mata anda tanda kedai yang bercahaya atau papan tanda pengiklanan yang terang di bandar. Tidak hairanlah, neon bukan sahaja nama unsur, ia juga merupakan tiub cahaya elektrik (iklan atau hiasan), diperbuat daripada tiub berwarna-warni, yang telah diketahui sejak awal abad ke-20. Apakah yang perlu anda ketahui tentang aplikasi neon? Ia kini digunakan terutamanya untuk menghasilkan:

• lampu (lampu, mentol),
• fotodiod,
• laser dan
• komponen untuk set TV.

Argon

Gas argon ditemui menjelang akhir abad ke-19. Pada masa ini, ia digunakan, contohnya, dalam pengeluaran mentol lampu, tingkap cekap tenaga dan separa konduktor. Dengan argon, adalah mungkin untuk menjana suasana perlindungan dalam proses teknologi yang berbeza seperti pembungkusan atau kimpalan. Ia juga tidak ternilai dalam makmal dan kromatografi; ia berguna dalam proses mengasingkan pelbagai bahan.

Gas mulia – penggunaan xenon, krypton dan radon

Unsur-unsur seterusnya dalam kumpulan helium ialah: xenon, krypton dan radon. Di manakah gas mulia itu digunakan? Penggunaan unsur Xe, Kr dan Rn dalam industri dan perubatan sememangnya mengagumkan. Berikut ialah gambaran ringkas tentang aplikasi gas tersebut:

• Xenon digunakan dalam pengeluaran lampu xenon automotif, kilat fotografi, stroboskop; dalam bidang perubatan sebagai anestetik dan sebagai adjuvant dalam mengatasi kesan hipotermia.
• Krypton digunakan terutamanya untuk mengisi mentol lampu tugas berat dan berguna dalam pengeluaran tiub cahaya dan unit kaca (di mana ia bertindak sebagai penebat).
• Radon: gas mulia ini kebanyakannya digunakan dalam radioterapi (rawatan kanser).

Para saintis dan ahli perniagaan terus menemui sifat baharu dan aplikasi gas mulia. Penyelidikan dijalankan ke dalam gas kumpulan helium, yang terbukti tidak ternilai untuk perubatan dan penerbangan, industri automotif dan juga untuk pengangkutan antara planet! Gas ringan dan tidak reaktif mempunyai potensi yang besar dan sudah pasti merupakan salah satu bahan mentah yang paling menjanjikan pada masa hadapan.

Gas mulia: fakta menyeronokkan, fakta dan mitos

Dalam zaman perkembangan saintifik, kita, sebagai manusia, ingin mengetahui segala-galanya tentang gas mulia, supaya kita dapat mengeksploitasi sepenuhnya sifat-sifatnya. Gas kumpulan helium yang diketahui orang hanya sekitar seratus tahun masih kekal sebagai unsur paling misteri. Apakah fakta menyeronokkan yang berkaitan dengan gas mulia? Apakah fakta dan mitos yang perlu anda ketahui tentang gas kumpulan helium? Semak perkara berikut:

Radon adalah karsinogenik.

Dalam kumpulan helium, radon adalah gas paling berat dan ia adalah radioaktif. Ia secara semula jadi terdapat dalam mineral, tanah, air dan batu dari mana ia menembusi atmosfera. Unsur ini mudah disedut ke dalam paru-paru manusia, kerana jumlahnya yang kecil terdapat di hampir setiap bangunan. Menurut maklumat yang terdapat di laman web Inspektorat Sanitari Negeri Poland, kepekatan radon yang dibenarkan di dalam rumah ialah 300 Bq/m3/tahun. Jadi di manakah kebarangkalian untuk mendapat kanser paru-paru berkembang? Ia tumbuh di bangunan yang kurang pengudaraan, yang mempunyai paip bocor atau terletak di kawasan geologi yang tidak stabil atau berhampiran batu yang mengandungi uranium.

Oganesson juga dikelaskan dalam kumpulan helium.

Oganesson (Og) ialah salah satu elemen terkini; ia ditemui 20 tahun lalu. Apa yang kita tahu tentangnya? Bahan tersebut diperoleh secara sintetik dan mempunyai nombor atom 118. Secara rasmi, unsur tersebut hanya dimasukkan ke dalam jadual berkala pada tahun 2016, tetapi ia belum diketahui dan dikaji sepenuhnya. Komuniti saintifik mengklasifikasikannya secara sementara sebagai gas mulia dan unsur transuranik, iaitu unsur radioaktif yang nombor atomnya melebihi 92.

Helium – gas yang mengubah suara manusia

Bagaimana mungkin beberapa teguk helium mengubah suara anda sehingga tidak dapat dikenali? Helium mengeluarkan bunyi meninggalkan pita suara dengan lebih cepat. Semasa anda mengepam gas mulia ini ke dalam paru-paru anda, anda mula bercakap dengan suara kecil yang mengingatkan salah satu suara bayi atau watak kartun. Jelas sekali, kita harus ingat bahawa helium mungkin tidak berbahaya, tetapi jika anda menyedutnya ke dalam paru-paru anda terlalu lama, anda mungkin mendapat hipoksia.