Почему некоторые газы называются «благородными»?
Даже если вы очень далеки от химии, скорее всего, вы хотя бы раз в своей жизни могли услышать выражение «благородные газы». К ним относятся всем известные неон, криптон, аргон, ксенон, гелий и радон. Так почему же именно газы стали называться благородными? И в чем же именно заключается их благородство? Давайте попробуем разобраться вместе.
Благородных газов в природе всего 6: Неон, Криптон, Аргон, Ксенон, Гелий и Радон
Что такое инертные газы?
Благородные газы, известные в химии благодаря своему уникальному свойству не смешиваться с другими веществами, также часто называют инертными. Как можно судить из названия, “благородство” инертных газов не позволяет им взаимодействовать с более простыми субстанциями и даже друг с другом. Такая избирательность благородных газов вызвана их атомным строением, которое проявляется в замкнутой внешней электронной оболочке, не позволяющей радону, гелию, ксенону, аргону, криптону и неону обмениваться своими электронами с атомами других газов.
Самым распространенным инертным газом в природе считают аргон, который занимает почетное третье место по содержанию в атмосфере Земли после азота и кислорода. У аргона нет вкуса, запаха и цвета, однако именно этот газ считается одним из самых распространенных во Вселенной. Так, наличие этого газа наблюдается даже в некоторых планетарных туманностях и в составе некоторых звезд.
При нагревании в газоразрядной трубке аргон приобретает розовый оттенок
Самым редким благородным газом в природе считают ксенон, который несмотря на свою редкость, содержится в атмосфере Земли наряду с аргоном. Ксенон обладает наркотическими свойствами и часто применяется в медицине в качестве анестезирующего средства. Кроме того, согласно данным Всемирного антидопингового агентства, ингаляции этого редкого газа имеют допинговый эффект, влияющий на физическое состояние применяющих его спортсменов. Заполнение ксеноном легких человека приводит к временному понижению тембра голоса, что является эффектом, обратным применению гелия.
При нагревании ксенон светится фиолетовым цветом
Четверо остальных благородных газов — Радон, Гелий, Неон и Криптон — также обладают своими уникальными свойствами. Все они не имеют какого-либо специфического вкуса, запаха или цвета, однако присутствуют в атмосфере Земли в небольших количествах и важны для нашего дыхания. Так, гелий считается одним из самых распространенных элементов в космосе, а его наличие в атмосфере Солнца, в составе других звезд Млечного Пути и некоторых метеоритов подтверждено научными данными.
Если вам нравится данная статья, приглашаю вас присоединиться к нашему каналу на Яндекс.Дзен, где вы сможете найти еще больше полезной информации из мира популярной науки и техники.
Неон, светящийся при нагревании красноватым оттенком, получается из воздуха при его глубоком охлаждении. Из-за сравнительно небольшой концентрации этого инертного газа в атмосфере планеты, неон чаще всего получают в качестве побочного продукта при добыче аргона.
Радон — радиоактивный инертный газ, который может представлять опасность для человеческого здоровья. Газообразный радон способен светиться голубым или синим светом, постепенно облучая человека и даже приводя к онкологическим заболеваниям. Несмотря на это, в медицине часто применяются так называемые радоновые ванны, которые позволяют добиться положительного эффекта при лечении болезней центральной нервной системы.
Радоновое озеро в селе Лопухинка Ленинградской области
И наконец, последний благородный газ, который можно найти в природе — криптон. Это один из самых редких благородных газов во Вселенной. В отличии от остальных инертных газов, этот газ при определенных условиях может испускать резкий запах, схожий с запахом хлороформа. Воздействие криптона на человека и животных крайне мало изучено из-за невероятной редкости этого газа.
Где применяются благородные газы?
Самыми применяемыми человеком инертными газами считаются аргон, гелий и неон, которые используются повсеместно от физики до медицины. Так, гелий используется при сварке металлов и в качестве хладоносителя при проведении лабораторных экспериментов. Неон и аргон часто применяются при изготовлении ламп накаливания и в металлургии, при изготовлении алюминиевых сплавов.
Благодаря своим уникальным свойствам, благородные газы нашли свое применение в разных отраслях науки
Остальные благородные газы чаще всего используются в медицине. Как уже упоминалось выше, радон находит свое применение в медицине, а ксенон и криптон используются в качестве наполнителя осветительных ламп.
Новости, статьи и анонсы публикаций
Свободное общение и обсуждение материалов
С того момента, как английский физик Томас Юнг провел свой знаменитый эксперимент прошло без малого 220 лет. Теперь же физики из Института фундаментальных наук экспериментальным путем подтвердили, что свет может вести себя и как частица, и как волна 💡〰
От огней Святого Эльма до ионосферного свечения, в атмосфере Земли образуется масса диковинных светящихся шаров и других эффектов, некоторым из которых — за …
Идея черных дыр восходит к 1783 году, когда кембриджский ученый Джон Мичелл осознал, что достаточно массивный объект в достаточно маленьком пространстве може…
Благородные, или инертные газы: свойства и применение
Инертные газы — группа элементов в таблице Менделеева, 
обладающих однотипными свойствами. Все эти вещества — одноатомные газы, с большим трудом взаимодействующие с другими веществами. Это объясняется тем, что их внешние атомные оболочки полностью «укомплектованы» (кроме гелия) восемью электронами и являются энергетически стабильными. Эти газы еще называют благородными или редкими. В группу входят: гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радиоактивный радон. Некоторые исследователи сюда же относят и новый элемент оганессон. Впрочем, он еще мало изучен, а теоретический анализ структуры атома предсказывает высокую вероятность того, что этот элемент будет твердым, а не газообразным.
На нашей планете благородные газы преимущественно содержатся в воздухе, но они есть в небольших количествах в воде, горных породах, природных газах и нефти.
Много гелия в космическом пространстве, это второй по распространенности элемент после водорода. В Солнце его почти 10%. Судя по имеющимся данным, благородных газов много в атмосферах крупных планет Солнечной системы.
Все газы, кроме гелия и радона, добывают из сжиженного воздуха фракционным разделением. Гелий получают как сопутствующий продукт при добыче природного газа.
Свойства
Газы без цвета, запаха и вкуса. Они всегда есть в атмосферном воздухе, но их невозможно увидеть или почувствовать. Плохо растворяются в воде. Не горят и не поддерживают горение. Плохо проводят тепло. Хорошо проводят ток и при этом светятся. Практически не реагируют с металлами, кислородом, кислотами, щелочами, органическими веществами. Химическая активность растет по мере увеличения атомной массы.
Гелий и неон вступают в реакции только при определенных, как правило, очень сложных условиях; для ксенона, криптона и радона удалось создать достаточно «мягкие» условия, при которых они реагируют, например, со фтором. В настоящее время химики получили несколько сотен соединений ксенона, криптона, радона: оксиды, кислоты, соли. Большая часть соединений ксенона и криптона получают из их фторидов. Скажем, чтобы получить ксенонат калия, сначала растворяют фторид ксенона в воде. К полученной кислоте добавляют гидроокись калия и тогда уже получают искомую соль ксенона. Аналогично получают ксенонаты бария и натрия.
Инертные газы не ядовиты, но способны вытеснять кислород из воздуха, понижая его концентрацию до смертельно низкого уровня.
Смеси тяжелых благородных газов с кислородом оказывают на человека наркотическое воздействие, поэтому при работе с ними следует использовать средства защиты и строго следить за составом воздуха в помещении.
Хранят газы в баллонах, вдали от источников пламени и горючих материалов, в хорошо проветриваемых помещениях. При транспортировке баллоны следует хорошо укрепить, чтобы они не бились друг о друга.
Благородные газы
Содержание
Химические свойства
Физические свойства
Инертные газы бесцветны и не имеют запаха. В небольшом количестве они присутствуют в воздухе и некоторых горных породах, а также в атмосферах некоторых планет-гигантов.
Биологическое действие
Вдыхание радиоактивного радона может вызвать рак.
Применение
Инертные газы имеют очень низкие точки кипения и плавления, что позволяет их использовать в качестве холодильного агента в криогенной технике. В частности, жидкий гелий, который кипит при 4,2 К (−268,95 °C; −452,11 °F), используется для магнитной сверхпроводимости, которая используется для магнитно-резонансной томографии и ядерного магнитного резонанса. Жидкий неон хотя и не достигает таких низких температур как жидкий гелий, также находит применение в криогенике, потому что у него охлаждающие свойства более чем в 40 раз выше, чем у жидкого гелия и более чем в три раза выше, чем у жидкого водорода.
Гелий используется как компонент дыхательного газа (дыхательной смеси) вместо азота, благодаря пониженной растворимости в жидкостях, особенно в липидах. Газы поглощаются кровью и биологическими тканями, когда они находятся под давлением, как например в подводном плавании, что является причиной эффекта, известного как азотное отравление. Благодаря меньшей растворимости, маленький гелий задерживается клеточной мембраной, и поэтому гелий используется в дыхательных смесях, таких как тримикс и гелиокс, уменьшая наркотический эффект газов, возникающий на глубине. Пониженная растворимость гелия даёт другие выгоды в условии, известном как декомпрессионная болезнь. Уменьшение остатка растворённого газа в теле означает, что меньшее количество газовых пузырьков образуется во время всплытия. Другой инертный газ, аргон, рассматривается как лучший выбор для использования в качестве прослойки к сухому костюму [6] для подводного плавания, а также в больших количествах используется для обработки жидкой стали.
После крушения дирижабля Гинденбург в 1937, гелий заменил водород в качестве поднимающего газа в дирижаблях и воздушных шарах благодаря лёгкости и невоспламеняемости, несмотря на 8,6 % уменьшение плавучести (buoyancy).
Благородные газы: что это?
Благородные (или инертные) газы – группа химических элементов, обладающих схожими свойствами. Что они из себя представляют и в чем заключается их особенность, мы расскажем вам в этом материале.
К категории благородных газов относятся такие элементы таблицы Менделеева, как гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радиоактивный радон. Все эти вещества с большим трудом вступают в химические реакции, за что они и получили свое второе название – инертные. Объясняется это обстоятельство тем, что внешние атомные оболочки каждого из названных газов (кроме гелия) «укомплектованы» восемью электронами, создающими своего рода энергетическую стабильность.
В природе выше всего содержание благородных газов в воздухе, но они присутствуют в небольшом количестве также в горных породах ископаемых, воде, природных летучих соединениях и нефти. Встречаются они также и за пределами нашей планеты. Так, гелия, например, очень много в космическом пространстве, Солнце и вовсе состоит из него почти на 10%. Названные вещества, согласно исследовательским данным, содержатся также в атмосферах крупных планет нашей Солнечной системы.
Инертные газы, за исключением гелия и радона, добываются путем сжижения воздуха и его последующего фракционного разделения. Гелий же является сопутствующим продуктом, получаемым при добыче природного газа. Чтобы получить радон, специалисты используют соли радия-226, через которые продувается воздух. Полученное летучее соединение впоследствии тщательно фильтруется, очищается от химически активных веществ и конденсируется жидким азотом.
Инертные газы не обладают каким-либо цветом, вкусом или запахом, их невозможно почувствовать, а потому радон, например, являющийся радиоактивным веществом, представляет особую опасность. В некотором количестве благородные газы всегда присутствуют в атмосфере, но весьма плохо растворяются в воде. Они не горят и не могут поддержать горения.
Эти элементы периодической таблицы Менделеева очень хорошо проводят ток и при этом светятся, но обладают высокими теплоизоляционными свойствами. В реакции с металлами, кислородом, щелочами, кислотами и различными веществами вступают плохо, однако чем больше их атомная масса, тем интенсивнее и химическая активность.
Такие благородные газы, как гелий и неон вступают в реакции с другими веществами исключительно при искусственно созданных и очень сложных для воплощения условиях. Куда охотнее реагируют на другие соединения ксенон, криптон и радон, поэтому к настоящему времени химикам удалось получить множество соединений с их участием.
Инертные газы не являются ядовитыми, однако все они обладают способностью вытеснять кислород из воздушных масс, а потому могут понизить его концентрацию в помещении до смертельно низкого для человека уровня. Кроме того, смеси, в состав которых входят тяжелые благородные газы и кислород, воздействуют на человека подобно наркотикам, а потому при работе с ними строго обязательно использовать все необходимые средства защиты и постоянно отслеживать состав воздуха в помещении.
Радон же, как мы уже упоминали, является радиоактивным газом, который образуется в процессе природного распада урана; обнаруживается во всех разновидностях горных пород, а также почве. Присутствовать радон может и в воде. Тем не менее после попадания газа в атмосферу его концентрация быстро падает до очень низкого уровня, поэтому, как правило, он не представляет опасности.
Благородные газы весьма широко применяются в таких отраслях человеческой деятельности, как металлургия, строительство, авто – и машиностроение, коммунальной сфере и т. д. Нерадиоактивные инертные газы также используются для наполнения цветных газозарядных трубок, с помощью которых производятся уличные вывески, реклама, лампы для загара, а также лампы дневного света.
Жидкий гелий применяется для научных исследований, которые могут производиться лишь при сверхнизких температурах, так как он является самой холодной жидкостью на планете. С его помощью в электромагнитах создается эффект сверхпроводимости, необходимый для аппаратов магнитно-резонансной томографии, ядерных ускорителей и т. д. В газообразном же состоянии это вещество, не вызывающее наркотических отравлений, применяется также при создании дыхательных смесей для аквалангов, заполнении дирижаблей, зондов и воздушных шаров. В некоторых случаях смеси гелия и кислорода могут применяться в медицине для терапии болезней дыхательной системы.
Неон используется для создания радиоламп, а в смеси с гелием преобразуется в рабочую среду газовых лазеров. В жидком состоянии его используют для охлаждения различных субстанций. Аргон – газ, имеющий широкую область применения из-за своей низкой цены. Его используют при создании инертной атмосферы, необходимой для проведения соответствующих манипуляций с цветными и щелочными металлами, кроме того, им наполняют люминесцентные и электрические лампы.
Криптон, как и аргон, обладает крайне низкой теплопроводностью, поэтому используется для заполнения стеклопакетов, а также специальных ламп, использующихся в лазерах. Ксеноном также наполняют лампы, но уже для проекторов и прожекторов. Этот же газ успешно эксплуатируют в ходе рентгеноскопии головного мозга и кишечника.
Благородные газы – полезные и очень древние вещества, существовавшие во вселенной еще до появления нашей планеты. Как мы упоминали, из одного из них, гелия, на 10% состоит звезда, дающая Земле жизнь – Солнце. Много гелия содержится также в атмосфере Юпитера – планеты, считающейся самой большой в нашей солнечной системе, однако далеко не самой крупноразмерной в известной человечеству вселенной. О каких еще колоссах космоса знают ученые и каковы их реальные размеры, мы рассказали тут.
Благородные (инертные) газы.
Благородные газы (инертные либо редкие газы) — группа химических элементов с похожими свойствами: при нормальных условиях они являются одноатомными газами. Это химические элементы, которые образуют главную подгруппу 8-й группы периодической системы Менделеева.
Среди всех благородных газов лишь у Rn нет стабильных изотопов и только он является радиоактивным химическим элементом.
Редкими (инертными) газами являются:
В последнее время к этой группе также причисляют унуноктий (Uuo) (118).
Все инертные газы собой завершают соответствующий период в Периодической системе и имеют полностью завершенный, устойчивый внешний электронный уровень.
У инертных газов электронная конфигурация ns 2 np 6 (у гелия 1s 2 ) и они образуют VIIIА группу. С возрастанием порядкового номера увеличиваются радиусы атомов и их способность к поляризуемости, что приводит к увеличению межмолекулярных взаимодействий, к увеличению Тпл и Ткип, к улучшению растворимости газов в воде и других растворителях. Для инертных газов существуют такие известные группы соединений: молекулярные ионы, соединения включения, валентные соединения.
Цвета и спектры инертных газов.
Цвета и спектры благородных газов. В первой строке таблицы изображены благородные газы в колбах, через которые пропущен ток, во второй — сам газ в трубке, в третьей — в трубках, которые изображают обозначение элемента в периодической таблице Менделеева.
Гелий
Неон
Аргон
Криптон
Ксенон
Распространенность инертных (редких) газов в природе.
Из-за того, что инертные газы обладают химической инертностью, их довольно долго не получалось обнаружить, и их открытие состоялось лишь во 2-й половине XIX века.
Гелий – является вторым (после водорода) по распространенности элементом во Вселенной, в земной коре содержание гелия составляет лишь 1 · 10-6 масс. %. Гелий является продуктом радиоактивного распада и содержится в пустотах горных пород и в природном газе.
Все благородные газы являются составляющими воздуха. В 1 м 3 воздуха находится 9,3 л аргона, 18 мл неона, 5 мл гелия, 1 мл криптона и 0,09 мл ксенона. Солнце приблизительно на 10% состоит из гелия, образующийся из водорода по реакции ядерного синтеза:
В небольшом количестве они присутствуют в воздухе и некоторых горных породах, а также в атмосферах некоторых планет-гигантов.
Промышленное использование инертных газов основано на их низкой химической активности или специфических физические свойствах.
Некоторые характеристики элементов VIIIА подгруппы (инертных газов).
Элемент
Радиус атома, нм
Первый потенциал ионизации, эВ
Tпл., K
Tкип., K
Относительная поляризуемость атома, усл. ед.
Энергия возбужденного электрона, эВ