Інертні гази, їх властивості і застосування

Інертні гази (рос. инертные газы, англ. inert gasses; нім. Inertgase n pl, Trägergase n pl, Edelgase n pl) – хімічні елементи VIII групи періодичної системи елементів.

Благородні, рідкісні гази – одноатомні гази без кольору і запаху: гелій (Не), неон (Ne), аргон (Аг), криптон (Кг), ксенон (Хе), радон (Rn), інертність яких зумовлена наявністю у атомів стійкої зовн. електронної оболонки де у He знаходиться 2 електрони, у решти інертних газів по 8.

У невеликих кількостях присутні в природних горючих газах.

Частина Інертних газів має космогенне походження.

Інертні гази виникають під час ядерних процесів.

Ге́лій – практично інертний хімічний елемент. Очолює групу інертних газів в періодичній таблиці. Нетоксичний, не має кольору, запаху і смаку. За нормальних умов є одноатомним газом. Його точка кипіння (T = 4, 216 K) найменша серед всіх елементів; при атмосферному тиску він не переходить в тверду фазу навіть при абсолютному нулі. Твердий гелій отриманий лише при тиску понад 25 атмосфер. Екстремальні умови також необхідні для створення нечисленних хімічних сполук гелію, всі вони нестабільні при стандартній температурі й тиску. Природний гелій складається з двох стабільних ізотопів: 4He (ізотопна поширеність – 99, 99986%), і набагато рідкіснішого 3He (0, 00014%; вміст гелію – 3 в різних природних джерелах може варіювати в досить широких межах). Відомі ще шість штучних радіоактивних ізотопів гелію.

Гелій займає друге місце по поширеності у Всесвіті й легкості (після водню). Проте на Землі гелій рідкісний. Практично весь гелій Всесвіту утворився в перші декілька хвилин після Великого Вибуху, в час первинного нуклеосинтезу. У сучасному Всесвіті майже весь новий гелій створюється в результаті термоядерного синтезу водню в зірках. На Землі він створюється в результаті альфа-розпаду важких елементів (альфа-частинки, випромінювані при альфа-розпаді – це ядра гелію – 4). Частина гелію, що виник при альфі-розпаді й просочувався крізь породи земної кори, захоплюється природним газом, концентрація гелію в якому може досягати 7% від об'єму. Гелій здобувається з природного газу процесом низькотемпературного розділення, що називається фракційною перегонкою.

Гелій використовують для створення інертної і захисної атмосфери при зварюванні, різанні і плавці металів, при перекачуванні ракетного палива, для наповнення дирижаблів і аеростатів, як компонент середовища гелій-неонових лазерів. Гелій використовується для наповнення газових нейтронних детекторів, як робоче тіло гелієвих течошукачів. Рідкий гелій, найхолодніша рідина на Землі, – унікальний хладагент в експериментальній фізиці, що дозволяє використовувати наднизькі температури в наукових дослідженнях (наприклад, при вивченні електричної надпровідності). Завдяки тому, що гелій дуже погано розчиняється в крові, його використовують як складову частину штучного повітря, що подається для дихання водолазам. Заміна азоту на гелій запобігає кессонній хворобі (при вдиханні звичайного повітря азот під підвищеним тиском розчиняється в крові, а потім виділяється з неї у вигляді бульбашок, які закупорюють дрібні судини).

Інертний газ, без кольору і запаху. Вважається, що він не вступає в реакції з іншими елементами, проте недавно встановлено, що він може з'єднуватися з фторидом бору. Міститься в атмосфері Землі (1%).

(Argon; грец. αργος- недіяльний) Ar – хімічний елемент нульової групи періодичної системи Д. І. Менделєєва, один з інертних газів. Порядковий номер 18, ат. в. 39, 944. Природний Аргон складається з ізотопів 36Ar (0, 337%). 38Ar (0, 063%), 40Ar (99, 600%) ; штучно одержано радіоактивні ізотопи 35Ar, 37Ar і 41Ar.

Аргон – безколірний газ, молекули його одноатомні; t° кип. – 185, 83°, t° плав. – 189, 3°, критична температура – 122, 4°; критичний тиск – 48 атм. В природі А. зустрічається лише у вільному стані і становить 0, 933% (за об'ємом) повітря, з якого вперше його виділили 1894 У. Рамзай і Дж. Релей. Добувають А. фракціонуванням рідкого повітря.

Використовується в газорозрядних трубках і аргонових лазерах.

Аргон використовують для наповнювання ламп розжарювання, електронних приладів та ін. Як радіоактивний індикатор використовують Ar37, період піврозпаду якого 34 дні.

Криптон, (рос. криптон, англ. crypton; нім. Krypton n) – хімічний елемент, належить до інертних газів. Символ Кr, ат. н. 36, ат. м. 83, 8. К. – одноатомний газ без кольору і запаху. Твердий К. кристалізується в гранецентрованій кубічній ґратці. Густина 3, 745 (273 К) ; tплав -157, 1оС, tкип -153, 2оС. Здатний вступати в хім. реакції. Наприклад, в електричному розряді взаємодіє з флуором з утворенням флуоридів. Відомі солі криптонової кислоти у водному розчині, наприклад, криптонат барію Ва КrО4, а також клатрати Кr6Н2О та ін.

Ксенон (рос. ксенон, англ. xenon; нім. Xenon n) – хімічний елемент, символ Хе, ат. н. 54; ат. м. 131, 30. Одно-атомний інертний газ без кольору і запаху. Густина 5, 851, tплав – 111, 8оС, tкип -108, 1оС. У природних умовах сполуки Ксенон невідомі.

Застосовують в електровакуумних приладах, раніше – в газосвітних лампах.

Радон (рос. радон, англ. radon, radium emanation; нім. Radon n) – радіоактивний хімічний елемент періодичної системи. Символ Rn. Відкритий у 1900 р. нім. вченим Ф. Дорі та англ. фізиком Е. Резерфордом. Належить до інертних газів, ат. н. 86, ат. м. 222, 0176. Р. – одноатомний газ без кольору і запаху. Радіоактивний. Токсичний. Хімічно малоактивний. Утворює сполуки включення з водою, фенолом, толуолом і т. д., хімічні сполуки – флуориди. Утворюється в радіоактивних рудах і мінералах при розпаді радію (звідси походить і назва елемента). Штучно одержують з солей радію. Відомо понад 25 ізотопів Rn. Найбільш стійким є ізотоп 222Rn (період напіврозпаду – 3, 824 доби). Густина 9, 73 кг/м3; tпл = – 71°С; tкип = – 61, 9 °С.

Один з найбільш рідкісних елементів на Землі. Загальна кількість Р. в земній корі глибиною до 1, 6 км бл. 115 т. Сер. концентрація Р. в атмосфері бл. 6•10-17% (мас.). Р. застосовують у геохімії для якісної оцінки збереження кристалічної структури радіоактивних мінералів, що використовуються в ізотопній геохронології. Запропонований також радон-ксеноновий метод визначення віку уранових мінералів. Крім того, застосовують при розвідці родовищ урану (за еманаціями Rn у приповерхневому шарі атмосфери), у медицині (радонові ванни, радіаційна терапія), техніці (Rn-Be джерела нейтронів).

Р. застосовують у геохімії для якісної оцінки збереження кристалічної структури радіоактивних мінералів, що використовуються в ізотопній геохронології. Запропонований також радон-ксеноновий метод визначення віку уранових мінералів. Крім того, застосовують при розвідці родовищ урану (за еманаціями Rn у приповерхневому шарі атмосфери), у медицині (радонові ванни, радіаційна терапія), техніці (Rn-Be джерела нейтронів).