Что такое инертные газы и каковы их области применения?

Что такое инертные газы? Самая важная информация

Что такое инертные газы? Это так называемые гелиевые, или инертные, газы (название происходит от элемента — гелий), т. е. летучие вещества с низкой молекулярной массой. При взгляде на модели атомов инертных газов из учебников можно быстро заметить, что они имеют очень простую одноатомную структуру, не образуют более крупных кластеров и молекул.

Инертные газы отличаются прежде всего своей легкостью и почти нулевой реакционной способностью. Эти элементы существуют в свободном состоянии во Вселенной. На Земле их относительно немного, чаще всего они создаются в лабораторных условиях и на специализированных производственных предприятиях. Как можно получить инертный газ? Для этого работники лабораторий используют метод перегонки сжиженного воздуха.

Какие инертные газы были открыты за последние 200 лет? Список весьма короткий. В поисковике найдите Периодическую таблицу элементов и обратите внимание на последний, восемнадцатый, столбец. В состав группы входят 6 элементов:

• гелий (He);
• неон (Ne);
• аргон (Ar);
• криптон (Kr);
• ксенон (Хе);
• радон (Рн).

Перечисленные элементы могут совместно образовывать различные химические соединения, оксиды и кислородные кислоты.

Физические и химические свойства инертных газов

Что стоит знать о физических и химических свойствах инертных газов? Несомненно, эти вещества являются одними из самых ценных и интригующих элементов, известных человеку. Как следует из названия, инертные газы имеют летучее агрегатное состояние и легче воздуха. Какие общие особенности имеют инертные газы? Это элементы:

• без запаха и цвета;
• легкие;
• которые очень сложно сжижаются (температура сжижения гелия составляет -268,93 °С);
• которые поддаются кипячению и плавлению при низких температурах.

Растворяются ли инертные газы в воде? Эти элементы плохо растворяются в водной среде.

Особого внимания заслуживает вопрос о реакционной способности инертных газов. Инертные газы активны или химически неактивны? Интересно, что они не вступают в химическую реакцию с другими элементами (поэтому они химически неактивны). Чем тяжелее газ, тем больше увеличивается его способность вступать в реакцию с другими молекулами. Почему инертные газы по сути химически неактивны? Это связано с тем, что они имеют набор спаренных электронов в своей валентной оболочке, что автоматически делает невозможным создание новых пар. Наличие полных электронных оболочек также объясняет то, почему инертные газы не обладают электроотрицательностью. Ведь они стабильны и не притягивают внешние электроны.

Инертные газы и их электронная конфигурация

Электронная конфигурация — это обозначение строения атомов различных элементов и расположения электронов на их оболочках. Каково строение инертных газов? У них очень упрощенная схема электронной конфигурации — самое простое обозначение касается гелия и это: 1s2 (буква s обозначает подоболочку атома). Ксенон (4d10 5s2 5p6) или аргон (1s22s22p63s23p6) и другие инертные газы, состоящие из нескольких оболочек и различного количества электронов, имеют более сложную структуру.

Плотность инертных газов

Когда мы говорим о свойствах газов, нельзя обойти вниманием вопрос об их плотности. Гелий — инертный газ с наименьшей плотностью, составляющей 0,1785 кг/м³, что делает его примерно в 7 раз легче воздуха! Для сравнения: плотность аргона составляет 1,635 кг/м³, плотность неона — 0,824 кг/м³, криптона — 3430 кг/м³, ксенона — 5396 кг/м³, а радона — 9078 кг/м³. Указанные различия в плотности достаточно велики, что сказывается, среди прочего, и на разнообразии применения инертных газов.

Цвета инертных газов — как светятся инертные газы?

В Интернете часто можно встретить вопросы типа: каким цветом светятся инертные газы? Однако следует знать, что инертные газы сами по себе не излучают никакого цвета. Ведь они бесцветные! Оттенок газа появляется под действием электрических импульсов. Гелий светится ярко-желтым светом, неон — оранжевым или красным, а аргон — синим. Под действием тока криптон приобретает зеленый цвет, а ксенон — синий, белый или фиолетовый.

Являются ли инертные газы горючими и могут ли они проводить электрический ток?

Одним из ключевых химических свойств инертных газов является их негорючесть и отсутствие явления электропроводности. Таким образом, эти летучие вещества полностью безопасны даже на предприятиях, где существует высокий риск воспламенения и возгорания. Они прекрасно проводят тепловую энергию, светятся, но не горят, поэтому нашли самое разнообразное применение в быту.

Применение инертных газов: аргона, гелия и неона

Гелий, аргон и неон — элементы, привлекающие ученых и инвесторов с девятнадцатого века. Человечество постоянно ищет ответы на вопросы о возможном применении инертных газов, которые человек начал массово использовать только в двадцатом веке. Вы имеете дело с элементами Хе, Ар и Ne каждый день. Они входят в состав множества различных предметов, которые вы используете, — вот краткий обзор того, для чего нужны инертные газы:

Гелий

У вас он наверняка ассоциируется с баловством, плавающими в воздухе шариками для детей — и правильно, он продается как газ для наполнения шариков. Именно он заставляет разноцветные воздушные шарики улетать высоко вверх. Этот элемент также используют в следующих областях:

• производство дыхательных смесей для профессиональных водолазов;
• добыча природного газа;
• холодильные установки;
• сварочные процессы;
• приведение в действие дирижаблей, личных воздушных шаров.

Гелий как самый легкий газ нашел применение и в лабораториях как носитель различных веществ. В промышленности этот элемент также используют для диагностики протекания в установках, резервуарах и т. д.

Неон

Когда вы слышите слово «неон», вы можете представить себе светящуюся вывеску магазина или яркую городскую рекламу. И неудивительно, ведь неон — это не только название элемента, это еще и электрическая люминесцентная лампа (рекламная или декоративная), состоящая из цветных трубок, известная с начала двадцатого века. Что стоит знать о применении неона? В настоящее время его в основном используют, чтобы производить:

• средства освещения (светильники, лампочки);
• фотодиоды;
• лазеры;
• компоненты телевизоров.

Аргон

Газ аргон был открыт в конце девятнадцатого века. В настоящее время его применяют, среди прочего, для производства лампочек, энергосберегающих окон и полупроводников. Аргон позволяет создавать защитную атмосферу в различных технологических процессах, таких как упаковка или сварка. Он также бесценен в лабораториях и хроматографии, полезен в процессах разделения различных веществ.

Инертные газы — применение ксенона, криптона и радона

Другими элементами из группы гелия являются: ксенон, криптон и радон. Где применяют эти инертные газы? Использование элементов Xe, Kr и Rn в промышленности и медицине действительно впечатляет. Вот краткий обзор наиболее важных областей применения этих газов:

• Ксенон: применяется в производстве автомобильных ксеноновых ламп, фотовспышек, стробоскопов, применяется в медицине как обезболивающее и вспомогательное средство в борьбе с последствиями переохлаждения.
• Криптон: используется в основном для наполнения мощных ламп накаливания, применяется в производстве люминесцентных ламп, стеклопакетов (выполняет функцию изолятора).
• Радон: этот инертный газ в основном используется в лучевой терапии (лечении опухолей).

Ученые и представители сферы бизнеса постоянно открывают новые свойства и области применения инертных газов. Исследования гелия продолжаются и оказываются бесценными в медицине, авиации, автомобилестроении и даже межпланетном транспорте! Легкие нереакционноспособные газы обладают огромным потенциалом и, несомненно, являются одним из самых многообещающих сырьевых материалов будущего.

Инертные газы: особенности, факты и мифы

В эпоху развития науки мы как человечество хотели бы знать все об инертных газах, чтобы иметь возможность в полной мере использовать их свойства. Гелий, который известен человеку всего около 100 лет, до сих пор остается одним из самых загадочных элементов. Какие интересные факты связаны с инертными газами? Какие факты и мифы об инертных газах стоит знать? Речь идет о следующем:

Радон является канцерогеном

В группе инертных газов радон является самым тяжелым радиоактивным газом. Встречается в природе в минералах, почве, воде и горных породах, из которых проникает в атмосферу. Этот элемент легко попадает в легкие человека, так как в небольших количествах он содержится практически в каждом здании. Согласно информации, размещенной на сайте Санэпиднадзора, допустимая норма концентрации радона внутри помещений составляет 300 Бк/м³/год. Так в каких же обстоятельствах повышается вероятность развития рака легких? В плохо проветриваемых зданиях, при наличии негерметичной сантехники, находящихся в геологически нестабильных регионах, вблизи урансодержащих пород.

К группе инертных газов также относится оганессон

Оганессон (Og, оганесон) — один из новейших элементов, открытых 20 лет назад. Что о нем известно? Вещество получено искусственным путем, его атомное число — 118. Официально этот элемент появился в таблице Менделеева только в 2016 году, но до конца не познан и не изучен. В научном сообществе он лишь условно классифицируется как инертный газ и трансурановый материал, то есть радиоактивный элемент с атомным числом более 92.

Гелий — газ, изменяющий человеческий голос

Как так получается, что после нескольких вдохов гелия голос меняется до неузнаваемости? Гелий заставляет звуки выходить из голосовых связок очень быстро. Поэтому, когда вы закачиваете этот инертный газ в легкие, то начинаете говорить голосом, напоминающим голос маленького ребенка или героев из мультфильмов. Конечно, стоит иметь в виду, что гелий сам по себе не вреден, но если слишком долго пропускать его в легкие, можно вызвать гипоксию организма.