Čo sú vzácne plyny a na čo sa používajú?

Čo sú vzácne plyny? Zásadná informácia

Čo sú vzácne plyny? Sú známe ako plyny héliovej skupiny (pomenované podľa prvku hélium), tj prchavé látky s nízkou molekulovou hmotnosťou. Ak sa pozriete na atómové modely vzácnych plynov, hneď si všimnete, že majú veľmi jednoduchú štruktúru s jedným atómom a netvoria veľké zhluky ani molekuly. Vzácne plyny sa vyznačujú predovšetkým ľahkosťou a reaktivitou blízkou nule. Tieto prvky sú vo vesmíre prítomné v elementárnom stave. Na druhej strane je ich na Zemi relatívne nízke množstvo; väčšinou sa vyrábajú v laboratórnych podmienkach a vo vyhradených výrobných závodoch. Ako môžeme získať vzácny plyn? Na tento účel laboratórni technici používajú metódu destilácie skvapalneného vzduchu. Aké vzácne plyny boli objavené za posledných 200 rokov? Toto je krátky zoznam. Vyhľadajte „periodickú tabuľku“ vo webovom vyhľadávači a pozrite si posledný – 18. – stĺpec. Skupina pozostáva zo 6 prvkov:

• hélium (He),
• neón (Ne),
• argón (Ar),
• kryptón (Kr),
• xenón (Xe) a
• radón (Rn).

Vyššie uvedené prvky môžu byť súčasťou rôznych chemických zlúčenín, oxidov a kyslíkových kyselín.

Fyzikálne a chemické vlastnosti vzácnych plynov

Čo by ste mali vedieť o fyzikálnych a chemických vlastnostiach vzácnych plynov? Látky patria nepochybne k najcennejším a najzaujímavejším prvkom, ktoré ľudia poznajú. Ako už názov napovedá, vzácne plyny majú prchavé fyzikálne skupenstvo a sú ľahšie ako vzduch. Aké vlastnosti majú plyny zo skupiny hélia spoločné? Prvky sú:

• bez farby a zápachu,
• ľahký,
• extrémne ťažko skvapalniteľné (bod kondenzácie hélia je -268,93 °C!) a
• topia sa a varia pri nízkych teplotách.

Rozpúšťajú sa vzácne plyny vo vode ? Tieto prvky sú zle rozpustné vo vodnom prostredí. Pozoruhodným problémom je reaktivita plynov héliovej skupiny. Sú vzácne plyny chemicky aktívne alebo neaktívne? Zaujímavé je, že sa nezúčastňujú chemických reakcií s inými prvkami (preto sú chemicky neutrálne). Čím je plyn ťažší, tým vyššia je jeho schopnosť reagovať s inými molekulami. Prečo nie sú vzácne plyny príliš chemicky aktívne? Je to spôsobené tým, že ich valenčný obal obsahuje celú sadu spárovaných elektrónov, čo automaticky znemožňuje vytváranie nových párov. Prítomnosť úplných elektrónových obalov tiež vysvetľuje, prečo vzácne plyny nemajú elektronegativitu. Sú stabilné a nepriťahujú vonkajšie elektróny.

Vzácne plyny a ich elektrónová konfigurácia

Elektrónová konfigurácia je záznamom atómovej štruktúry rôznych prvkov a usporiadania elektrónov na ich obaloch. Aká je štruktúra plynov héliovej skupiny? Majú extrémne zjednodušený diagram elektrónovej konfigurácie – najjednoduchší je pre hélium: 1s2 (písmeno s znamená atómový podobal). Xenón (4d10 5s2 5p6) alebo argón (1s22s22p63s23p6) a ďalšie vzácne plyny majú zložitejšiu štruktúru s niekoľkými obalmi a rôznym počtom elektrónov.

Hustota vzácnych plynov

Čo sa týka vlastností plynov, nemôžeme prehliadnuť ich hustotu. Hélium je vzácny plyn s najnižšou hustotou, ktorá je 0,1785 kg/m³, vďaka čomu je približne 7-krát ľahší ako vzduch! Pre porovnanie: hustota argónu je 1,635 kg/m³, neónu: 0,824 kg/m³, kryptónu: 3,430 kg/m³, xenónu: 5,396 kg/m³ a radónu: 9,078 kg/m³. Uvedené rozdiely v hustote sú dosť vysoké, čo prispieva k veľkému množstvu aplikácií vzácnych plynov.

Farby vzácnych plynov – ako vzácne plyny žiaria?

Na internete sa často môžete stretnúť s otázkami ako: Akými farbami žiaria vzácne plyny? Čo však potrebujete vedieť je, že vzácne plyny samy o sebe nevyžarujú žiadne farby. Sú bezfarebné, však? Odtieň plynu sa objavuje v dôsledku elektrických impulzov. Následne hélium vytvára jasné žlté svetlo, neón je oranžový a argón je modrý. Keď je vystavený elektrine, kryptón sa zmení na zelený, zatiaľ čo xenón sa zmení na modrý, biely alebo fialový.

Sú vzácne plyny horľavé a vedú elektrický prúd?

Jednou z kľúčových chemických vlastností vzácnych plynov je ich nehorľavosť a nedostatočná vodivosť elektrickej energie. Prchavé látky sú tak úplne bezpečné aj v takých zariadeniach, kde je vysoké riziko vznietenia a/alebo požiaru. Sú skvelými vodičmi tepelnej energie; svietia, ale nehoria; preto sa v našom každodennom živote používajú na rôzne účely.

Použitie vzácnych plynov: argón, hélium a neón

Prvky hélia, argónu a neónu fascinovali vedcov a investorov už od 19. storočia. Ľudstvo neustále hľadá možné aplikácie vzácnych plynov, ktoré sme začali vo veľkom využívať až v 20. storočí. S prvkami He, Ar a Ne sa stretávate každý deň. Sú obsiahnuté v mnohých rôznych článkoch, ktoré používate – tu je krátka analýza toho, na čo sa vzácne plyny používajú:

hélium

Pravdepodobne si ho spájate s balónikmi pre deti, ktoré sa vznášajú vo vzduchu počas farských či vidieckych jarmokov – určite máte pravdu, keďže hélium sa predáva ako plyn na plnenie balónov. Vďaka tomu lietajú farebné balóny tak vysoko. Používa sa aj prvok:

• pri výrobe dýchacích zmesí pre profesionálnych potápačov,
• pri výrobe zemného plynu,
• v chladiacich systémoch,
• v procesoch zvárania a
• poskytnúť vztlak pre zeppeliny a vzducholode pre cestujúcich.

Ako najľahší plyn sa hélium používa aj v laboratóriách ako nosič rôznych látok. Prvok sa používa aj v priemysle na diagnostiku netesností v inštaláciách, nádržiach a pod.

Neon

Keď počujete: „neón“, môžete v duchu vidieť svietiaci nápis obchodu alebo jasné reklamné nápisy v meste. Niet sa čomu čudovať, neón nie je len názov prvku, je to aj elektrická žeraviaca trubica (reklamná alebo okrasná), vyrobená z farebných trubíc, ktorá je známa už od začiatku 20. storočia. Čo by ste mali vedieť o aplikáciách neónu? V súčasnosti sa používa hlavne na výrobu:

• osvetlenie (lampy, žiarovky),
• fotodiódy,
• lasery a
• komponenty pre TV prijímače.

argón

Plynný argón bol objavený koncom 19. storočia. V súčasnosti sa používa napr. pri výrobe žiaroviek, energeticky úsporných okien a polovodičov. S argónom je možné vytvárať ochrannú atmosféru pri rôznych technologických procesoch ako je balenie alebo zváranie. Je tiež neoceniteľný v laboratóriách a chromatografii; je užitočný v procesoch oddeľovania rôznych látok.

Vzácne plyny – využitie xenónu, kryptónu a radónu

Nasledujúce prvky v skupine hélia sú: xenón, kryptón a radón. Kde sa používajú tieto vzácne plyny? Využitie prvkov Xe, Kr a Rn v priemysle a medicíne je skutočne pôsobivé. Tu je stručný prehľad aplikácií týchto plynov:

• Xenón sa používa pri výrobe automobilových xenónových výbojok, fotografických bleskov, stroboskopov; v medicíne ako anestetikum a ako pomocná látka pri prekonávaní následkov hypotermie.
• Kryptón sa používa hlavne na plnenie vysokovýkonných žiaroviek a je užitočný pri výrobe žhaviacich trubíc a sklenených jednotiek (kde pôsobí ako izolant).
• Radón: tento vzácny plyn sa väčšinou používa v rádioterapii (liečbe rakoviny).

Vedci a podnikatelia neustále objavujú nové vlastnosti a aplikácie vzácnych plynov. Výskum prebieha v plynoch zo skupiny hélia, ktoré sa ukázali ako neoceniteľné pre medicínu a letectvo, automobilový priemysel a dokonca aj pre medziplanetárnu dopravu! Svetlé a nereaktívne plyny majú obrovský potenciál a nepochybne sú jednou z najsľubnejších surovín budúcnosti.

Vzácne plyny: zábavné fakty, fakty a mýty

Vo veku vedeckého rozvoja by sme ako ľudstvo chceli vedieť všetko o vzácnych plynoch, aby sme mohli naplno využiť ich vlastnosti. Plyny héliovej skupiny, ktoré ľudia poznajú len asi sto rokov, stále zostávajú jednými z najzáhadnejších prvkov. Aké zábavné fakty súvisia s vzácnymi plynmi? Aké fakty a mýty by ste mali vedieť o plynoch zo skupiny hélia? Pozrite si nasledujúce informácie:

Radón je karcinogénny.

V skupine hélia je radón najťažším plynom a je rádioaktívny. Prirodzene sa vyskytuje v mineráloch, pôde, vode a horninách, odkiaľ preniká do atmosféry. Prvok sa ľahko vdýchne do ľudských pľúc, keďže jeho malé množstvá sú prítomné takmer v každej budove. Podľa informácií dostupných na webovej stránke Poľskej štátnej hygienickej inšpekcie je povolená koncentrácia radónu v interiéri 300 Bq/m3/rok. Kde teda rastie pravdepodobnosť, že dostanete rakovinu pľúc? Rastie v budovách, ktoré sú zle vetrané, majú netesné rozvody alebo sa nachádzajú v geologicky nestabilných oblastiach alebo v blízkosti hornín s obsahom uránu.

Oganesson je tiež zaradený do skupiny hélia.

Oganesson (Og) je jedným z najnovších prvkov; bola objavená pred 20 rokmi. Čo o tom vieme? Látka bola získaná synteticky a má atómové číslo 118. Oficiálne bol prvok zaradený do periodickej tabuľky až v roku 2016, no ešte nie je úplne známy a preštudovaný. Vedecká komunita ho predbežne klasifikuje ako vzácny plyn a transuránový prvok, teda rádioaktívny prvok, ktorého atómové číslo presahuje 92.

Hélium – plyn, ktorý mení ľudský hlas

Ako to, že niekoľko hltov hélia zmení váš hlas na nepoznanie? Hélium spôsobuje, že zvuky opúšťajú hlasivky rýchlejšie. Keď napumpujete tento ušľachtilý plyn do svojich pľúc, začnete hovoriť jemným hlasom, ktorý vám pripomína hlas dieťaťa alebo kreslené postavičky. Samozrejme, mali by sme pamätať na to, že hélium môže byť neškodné, no ak ho budete vdychovať do pľúc príliš dlho, môžete dostať hypoxiu.