Аргон благородный газ: Благородные газы – Что такое Благородные газы?

alexxlab | 01.03.2023 | 0 | Разное

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.

Применение

• В газовой и газово-дуговой сварке в металлургии, строительстве, автостроении, машиностроении, коммунальной сфере и пр. Для получения сверхчистых металлов.
• Нерадиоактивные благородные газы применяются в цветных газоразрядных трубках, часто используемых в уличных вывесках и рекламе, а также в лампах дневного света и лампах для загара.

Гелий

• Жидкий гелий — самая холодная жидкость на планете (кипит при +4,2 °К),  востребована для исследований при сверхнизких температурах, для создания эффекта сверхпроводимости в электромагнитах, например, ядерных ускорителей, аппаратов МРТ (магнитно-резонансной томографии).
• Гелий-газ применяют в смесях для дыхания в аквалангах. Он не вызывает наркотического отравления на больших глубинах и кессонной болезни при подъеме на поверхность.
• Так как он значительно легче воздуха, им заполняют дирижабли, воздушные шары, зонды. К тому же он не горит и гораздо безопаснее ранее использовавшегося водорода.
• Гелий отличается высокой проницаемостью — на этом свойстве основаны приборы поиска течи в системах, работающих при низком или высоком давлении.
• Смесь гелия с кислородом применяется в медицине для лечения болезней органов дыхания.

Неон

• Применяется в радиолампах. Смесь неона и гелия — рабочая среда в газовых лазерах.
• Жидкий неон используется для охлаждения, он обладает в 40 раз лучшими охлаждающими свойствами, чем жидкий гелий, и в три раза лучшими, чем жидкий водород.

Аргон

• Аргон широко применяется из-за своей низкой стоимости. Его используют для создания инертной атмосферы при манипуляциях с цветными, щелочными металлами, жидкой сталью; в люминесцентных и электрических лампах. Аргоновая сварка стала новым словом в технологии резки и сварки тугоплавких металлов.
• Считается лучшим вариантом для заполнения гидрокостюмов.
• Радиоактивный изотоп аргона применяется для проверки систем вентиляции.

Криптон и ксенон

• Криптон (как и аргон) обладает очень низкой теплопроводностью, из-за чего используется для заполнения стеклопакетов.
• Криптоном заполняют криптоновые лампы, используют в лазерах.
• Ксеноном заполняют ксеноновые лампы для прожекторов и кинопроекторов. Его используют в рентгеноскопии головного мозга и кишечника.
• Соединения ксенона и криптона со фтором являются сильными окислителями.

Радон

• Применяется в научных целях; в медицине, металлургии.

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.

Читайте также: Выброс парниковых газов будет сокращен при помощи спутников для поиска их источников

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.

Атмосфера ЗемлиФотоны света

Для отправки комментария вы должны или

Аргон исправляет ваше зрение и запускает спутники на орбиту – истории Linde

Самый распространенный инертный газ в земной атмосфере – это аргон. Газ получают из кислорода, получаемого на воздухоразделительных установках. Он широко используется во многих приложениях, используется отдельно или в специальных газовых смесях.

Аргон (Ar) представляет собой бесцветный газ без запаха и вкуса, нетоксичный. Это был первый обнаруженный благородный газ. Как и все благородные газы, аргон имеет восемь электронов на внешней оболочке. Это то, что атомы обычно стремятся получить, реагируя с другими атомами и делясь электродами. Вот что делает аргон таким стабильным. Аргон образуется, в том числе, при распаде нестабильного радиоактивного калия. Поэтому его можно использовать для определения возраста минералов и горных пород с помощью так называемой калиевой аргонизации.

Эффективный защитный газ, используемый при сварке и резке

При применении аргона часто используются его инертные свойства для защиты от окислительного действия воздуха. Аргон имеет гораздо более высокую плотность, чем воздух, что делает его эффективным защитным газом, часто используемым, когда азот слишком реактивен, а другие благородные газы слишком дороги. Он обычно используется при сварке в виде чистого газа или в газовой смеси для защиты горячего расплавленного металла от загрязнения другими атмосферными газами, такими как кислород, азот и водяной пар. Из-за высокого качества швов, сваренных аргоном, газ используется для изготовления энергетического оборудования и топливных баков для ракет Ariane.

Ракеты-носители “Ариан” используются для вывода спутников на орбиту. Топливные баки для ракет Ariane имеют качественную аргонную сварку швов.

При резке используется чистый аргон при очень высокой температуре для плазменно-дуговой резки сплавов черных и цветных металлов. Он улучшает ионизацию при дуговой плазменной сварке, которая широко используется при производстве автомобилей и ветряных турбин. Он используется в качестве защитной атмосферы для химически активных металлов при термообработке, чтобы избежать реакции с азотом или когда необходимо полностью исключить азот. Выступая в качестве защитной атмосферы, аргон широко используется в полупроводниковых устройствах, например, для вытягивания кристаллов кремния при производстве пластин. Этот газ играет важную роль в качестве защитного газа в лампах накаливания и является важной частью флуоресцентного света, придавая ему синее свечение, а также в лампах с низким энергопотреблением.

Аргон улучшает качество стали и сохраняет продукты свежими.

Аргон также используется для рафинирования металлов, таких как высококачественная сталь, алюминий или титан. Он используется для дегазации и перемешивания для предотвращения окисления, обеспечения равномерного нагрева расплава и точного определения состава, а также для снижения потерь хрома при производстве высококачественной стали. Другой областью применения является инертизация и продувка резервуаров и трубопроводов для хранения на химических и фармацевтических предприятиях. Кроме того, аргон часто используется в пищевой промышленности, особенно в качестве упаковочного газа. Поскольку тяжелый аргон проникает в кислород и влажный воздух в упаковке, продукты дольше остаются свежими. По той же причине его используют при хранении вина в бочках.

Аргон имеет очень низкую теплопроводность по сравнению с большинством других газов. Это делает его полезным газом для изоляции, например. для заполнения промежутков в стеклопакетах.

В сфере медицины жидкий аргон используется для уничтожения раковых клеток. Он также играет важную роль в эксимерных лазерах, технологии, которая произвела революцию в хирургии глаза. Это быстрый и высокоэффективный метод лечения искаженного зрения или дальнозоркости и близорукости. Луч ультрафиолетового света используется для разрушения нежелательных тканей. В качестве лазерной среды используется смесь благородных газов, и чистота этих газов имеет решающее значение для работы лазера. Как правило, лазерный газ состоит из 0,05–0,3% химически активного газа галогена (фтора или хлористого водорода), 1–10% инертного газа (аргона, криптона или ксенона) и 9Буферный газ 0-99 процентов (гелий или неон). Эксимерные лазеры также используются в электронной промышленности, в процессах микролитографии для электронных схем, для производства дисплеев мобильных телефонов и сверления микроскопических отверстий в соплах струйных принтеров.

Знаете ли вы об аргоне?

• Аргон является третьим по распространенности газом в воздухе, которым мы дышим каждый день. Его также можно найти в изобилии на других планетах. Атмосфера Merkurius на 70 процентов состоит из аргона, что сравнимо с 0,93 процента земли.
• Название аргон происходит от греческого слова «argos», что означает вялый или ленивый.
• Уже в конце 1700-х годов были исследователи, которые подозревали, что то, что позже стало известно как аргон, было обнаружено в качестве составной части в обычном воздухе, но только спустя 100 лет удалось доказать это двумя разными способами. Во-первых, это было обнаружено, когда было замечено, что азот, производимый химическими соединениями, легче азота из атмосферы. Во-вторых, были обнаружены новые линии в цветовом спектре воздуха. Оба явления вызваны тем, что аргон тяжелее других газов в воздухе.

Текст: Сесилия Руденгрен
Фото: Shutterstock

Аргон — первые молекулы благородного газа, открытые в космосе

Их всего шесть: радон, гелий, неон, криптон, ксенон и первые молекулы открытый в космосе – аргон.

Все они представляют собой бесцветные одноатомные газы без запаха с очень низкой химической активностью. Так где же группа астрономов, использующая космическую обсерваторию ЕКА Гершель, сделала свое довольно необычное открытие? Попробуйте Мессье 1… Крабовидная туманность!

В ходе исследования под руководством профессора Майка Барлоу (факультет физики и астрономии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе) исследовательская группа Калифорнийского университета в Калифорнийском университете проводила измерения холодных газовых и пылевых областей этого знаменитого остатка сверхновой в инфракрасном свете, когда они наткнулись на химическую сигнатуру аргон-водорода. ионы. Наблюдая за более длинными волнами света, чем может обнаружить человеческий глаз, ученые подтвердили существующие теории о том, как аргон возникает в природе.

«Мы проводили исследование пыли в нескольких ярких остатках сверхновых с помощью Гершеля, одним из которых была Крабовидная туманность. Обнаружение ионов гидрида аргона здесь было неожиданным, потому что вы не ожидаете, что атом, подобный аргону, благородному газу, образует молекулы, и вы не ожидаете найти их в суровых условиях остатка сверхновой», — сказал Барлоу.

Когда дело доходит до звезд, они горячие и зажигают видимый спектр. Холодные объекты, такие как туманная пыль, лучше видны в инфракрасном диапазоне, но есть только одна проблема — атмосфера Земли мешает обнаружению этого конца электромагнитного спектра. Несмотря на то, что мы можем видеть туманности в видимом свете, то, что видно, является продуктом горячих возбужденных газов, а не холодных и запыленных областей. Эти невидимые области являются особенностью приборов Herschel SPIRE. Они наносят на карту пыль в дальнем инфракрасном диапазоне с помощью своих спектроскопических наблюдений. В данном случае исследователи были несколько поражены, когда обнаружили очень необычные данные, для полного понимания которых потребовалось время.

«Полезно смотреть на инфракрасные спектры, поскольку они дают нам сигнатуры молекул, в частности сигнатуры их вращения», — сказал Барлоу. «Там, где у вас есть, например, два атома, соединенных вместе, они вращаются вокруг своего общего центра масс. Скорость, с которой они могут вращаться, проявляется на очень специфических, квантованных частотах, которые мы можем обнаружить в виде инфракрасного света с помощью нашего телескопа».

Согласно пресс-релизу, элементы могут существовать в различных формах, известных как изотопы. Они имеют разное количество нейтронов в атомных ядрах. Когда дело доходит до свойств, изотопы могут быть чем-то похожи друг на друга, но у них разные массы. Из-за этого скорость вращения зависит от того, какие изотопы присутствуют в молекуле. «Свет, исходящий из определенных областей Крабовидной туманности, показал чрезвычайно сильные и необъяснимые пики интенсивности в районе 618 гигагерц и 1235 ГГц». Сравнивая данные об известных свойствах различных молекул, научная группа пришла к выводу, что загадочное излучение было продуктом вращения молекулярных ионов гидрида аргона. Более того, он может быть изолирован. Единственный изотоп аргона, который мог так вращаться, был аргон-36! Похоже, что энергия, высвобождаемая центральной нейтронной звездой в Крабовидной туманности, ионизирует аргон, который затем соединяется с молекулами водорода, образуя молекулярный ион ArH+.