Résumé : Gaz inertes. Gaz nobles (inertes) Combien de gaz rares

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Gaz nobles (inertes).

Tous les gaz rares font partie de l'atmosphère, leur teneur dans l'atmosphère en volume (%) est : hélium - 4,6 * 10 -4 ; argon – 0,93 ; krypton – 1,1* 10-4 ; xénon – 0,8 * 10 -6 et radon – 6 * 10 -8. Dans des conditions normales, ce sont tous des gaz inodores et incolores, peu solubles dans l'eau. Leurs points d’ébullition et de fusion augmentent avec l’augmentation de la taille des atomes. Les molécules sont monoatomiques.

L'hélium a été découvert en 1868. Utilisation de la méthode d'analyse spectrale du rayonnement solaire (Lockyer et Frankland, Angleterre ; Jansen, France). L'hélium a été découvert sur Terre en 1894. Dans la kleveite minérale (Ramsay, Angleterre).

Du grec

ἥλιος - "Soleil" (voir Hélios). Il est curieux que le nom de l'élément utilise la terminaison « -ium », caractéristique des métaux (en latin « -um » - « Hélium »), puisque Lockyer supposait que l'élément qu'il avait découvert était un métal. Par analogie avec d’autres gaz rares, il serait logique de lui donner le nom d’« Hélion ». Dans la science moderne, le nom « hélion » est attribué au noyau d'un isotope léger de l'hélium - l'hélium-3.

La stabilité particulière de la structure électronique de l'atome distingue l'hélium de tous les autres éléments chimiques du tableau périodique.

L'hélium est moins soluble que les autres gaz dans l'eau et d'autres solvants. Dans des conditions normales, l'hélium est chimiquement inerte, mais avec une forte excitation des atomes, il peut former des ions moléculaires. Dans des conditions normales, ces ions sont instables ; Je capture l'électron manquant, ils se scindent en deux atomes neutres. La formation de molécules ionisées est également possible. L'hélium est le gaz le plus difficile à comprimer.

L'hélium ne peut être converti à l'état liquide qu'à une température proche du zéro absolu, c'est-à-dire -273.15. L'hélium liquide à une température d'environ 2K possède une propriété unique: la superfluidité, apparue en 1938. P.L. a été ouvert. Kapitsa et théoriquement étayé par L.D. Landau, créateur de la théorie quantique de la convolution. L'hélium liquide existe sous deux modifications : l'hélium I, qui se comporte comme un liquide ordinaire, et l'hélium II, un liquide superthermique, conducteur et supervolatile. L'hélium II conduit la chaleur 10,7 fois mieux que l'hélium I (et 1000 fois mieux que l'argent). Il n'a pratiquement aucune viscosité, passe instantanément à travers des capillaires étroits et déborde spontanément à travers les parois des vaisseaux sanguins sous la forme d'un film mince. Les atomes à l’état superfluide se comportent à peu près de la même manière que les électrons dans les supraconducteurs.

Dans la croûte terrestre, l'hélium s'accumule en raison de la désintégration des particules d'éléments radioactifs et se retrouve dissous dans les minéraux et les métaux natifs.

Les noyaux d'hélium sont extrêmement stables et sont largement utilisés pour réaliser diverses réactions nucléaires.

Dans l’industrie, l’hélium est principalement isolé des gaz naturels par refroidissement profond. Dans le même temps, en tant que substance à point d'ébullition le plus bas, elle reste sous forme de gaz, tandis que tous les autres gaz se condensent.

L'hélium gazeux est utilisé pour créer une atmosphère inerte lors du soudage des métaux, de la conservation des produits alimentaires, etc. L'hélium liquide est utilisé en laboratoire comme liquide de refroidissement en physique des basses températures.

§2. Néon

Le nom vient du grec. νέος - nouveau.

Il existe une légende selon laquelle le nom de l'élément a été donné par le fils de Ramsay, Willie, âgé de treize ans, qui a demandé à son père comment il allait appeler le nouveau gaz, notant qu'il aimerait lui donner un nom. nouveau(latin - nouveau). Son père aimait l'idée, mais estimait que le titre néon, dérivé d’un synonyme grec, sonnera mieux.

Le néon, comme l'hélium, a un potentiel d'ionisation très élevé (21,57 eV), il ne forme donc pas de composés de type valence. Sa principale différence avec l'hélium est due à la polarisabilité relativement plus grande de l'atome, c'est-à-dire une tendance légèrement plus grande à former des liaisons intermoléculaires.

Le néon a des points d'ébullition (-245,9 o C) et de fusion (-248,6 o C) très bas, juste derrière l'hélium et l'hydrogène. Comparé à l’hélium, le néon a une solubilité et une capacité d’adsorption légèrement supérieures.

Comme l'hélium, le néon, lorsqu'il est fortement excité par les atomes, forme des ions moléculaires de type Ne 2 +.

Le néon est produit avec l’hélium comme sous-produit lors du processus de liquéfaction et de séparation de l’air. La séparation de l'hélium et du néon s'effectue par adsorption ou condensation. La méthode adsorbée est basée sur la capacité du néon, contrairement à l’hélium, à être adsorbé par du charbon actif refroidi avec de l’azote liquide. La méthode de condensation consiste à geler le néon tout en refroidissant le mélange avec de l'hydrogène liquide.

Le néon est utilisé dans la technologie du vide électrique pour remplir les stabilisateurs de tension, les photocellules et autres appareils. Différents types de lampes au néon avec une lueur rouge caractéristique sont utilisés dans les phares et autres dispositifs d'éclairage, dans la publicité lumineuse, etc.

Le néon naturel est constitué de trois isotopes stables : 21 Ne et 22 Ne.

Dans le monde néon Il est inégalement réparti, mais en général, il se classe au cinquième rang en abondance dans l'Univers parmi tous les éléments - environ 0,13 % en masse. La plus forte concentration de néon est observée sur le Soleil et d'autres étoiles chaudes, dans les nébuleuses gazeuses, dans l'atmosphère extérieure. planètes du système solaire- Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune. Dans l’atmosphère de nombreuses étoiles, le néon occupe la troisième place après l’hydrogène et l’hélium. De tous les éléments de la deuxième période néon- la plus petite population sur Terre. Au sein du huitième groupe néon Il se classe au troisième rang en termes de contenu dans la croûte terrestre, après l'argon et l'hélium. Les nébuleuses gazeuses et certaines étoiles contiennent plusieurs fois plus de néon que l’on trouve sur Terre.

Sur Terre, la plus forte concentration de néon est observée dans l'atmosphère - 1,82 10 −3 % en volume, et ses réserves totales sont estimées à 7,8 10 14 m³. 1 m³ d'air contient environ 18,2 cm³ de néon (à titre de comparaison : le même volume d'air ne contient que 5,2 cm³ d'hélium). La teneur moyenne en néon de la croûte terrestre est faible : 7,10−9 % en masse. Au total, il y a environ 6,6 10 10 tonnes de néon sur notre planète. Les roches ignées contiennent environ 10 9 tonnes de cet élément. Lorsque les roches se brisent, du gaz s'échappe dans l'atmosphère. Dans une moindre mesure, l'atmosphère est alimentée en néons et en eaux naturelles.

Les scientifiques voient la raison de la pauvreté en néon de notre planète dans le fait que la Terre a perdu son atmosphère primaire, ce qui a emporté avec elle la majeure partie des gaz inertes qui ne pouvaient pas, comme l'oxygène et d'autres gaz, se lier chimiquement avec d'autres éléments pour former des minéraux et prendre ainsi pied sur la planète.

En 1892, le scientifique britannique John Strett, mieux connu sous le nom de Lord Rayleigh ( cm. critère de Rayleigh), était engagé dans un de ces travaux monotones et peu passionnants, sans lesquels la science expérimentale ne peut pourtant exister. Il étudia les propriétés optiques et chimiques de l'atmosphère, se fixant pour objectif de mesurer la masse d'un litre d'azote avec une précision que personne avant lui n'avait pu atteindre.

Cependant, les résultats de ces mesures semblaient paradoxaux. La masse d'un litre d'azote obtenue en éliminant de l'air toutes les autres substances alors connues (telles que l'oxygène) et la masse d'un litre d'azote obtenu par une réaction chimique (en faisant passer de l'ammoniac sur du cuivre chauffé au rouge) s'est avérée être être différent. Il s'est avéré que l'azote de l'air est 0,5 % plus lourd que l'azote obtenu chimiquement. Cet écart hantait Rayleigh. Après s'être assuré qu'aucune erreur n'avait été commise lors de l'expérience, Rayleigh a publié dans la revue Nature lettre demandant si quelqu'un pouvait expliquer la raison de ces écarts.

Sir William Ramsay (1852-1916), qui travaillait alors à l'University College de Londres, répondit à la lettre de Rayleigh. Ramsay a suggéré qu'il pourrait y avoir un gaz non découvert dans l'atmosphère et il a proposé d'utiliser les équipements les plus récents pour isoler ce gaz. Dans l’expérience, de l’air enrichi en oxygène mélangé à de l’eau a été exposé à une décharge électrique, ce qui a provoqué la combinaison de l’azote atmosphérique avec l’oxygène et la dissolution des oxydes d’azote résultants dans l’eau. À la fin de l’expérience, une fois que tout l’azote et l’oxygène de l’air ont été épuisés, il restait encore une petite bulle de gaz dans le récipient. Lorsqu'une étincelle électrique a traversé ce gaz et a été soumise à une spectroscopie, les scientifiques ont vu des raies spectrales jusqu'alors inconnues ( cm. Spectroscopie). Cela signifiait qu'un nouvel élément avait été découvert. Rayleigh et Ramsay ont publié leurs résultats en 1894, nommant le nouveau gaz argon, du grec « paresseux », « indifférent ». Et en 1904, tous deux reçurent le prix Nobel pour ces travaux. Cependant, il n'a pas été divisé entre les scientifiques, comme c'est l'habitude à notre époque, mais chacun a reçu un prix dans son domaine - Rayleigh en physique et Ramsay en chimie.

Il y a même eu une sorte de conflit. À l'époque, de nombreux scientifiques pensaient « maîtriser » certains domaines de recherche, et il n'était pas tout à fait clair si Rayleigh avait donné à Ramsay la permission de travailler sur ce problème. Heureusement, les deux scientifiques ont eu la sagesse de réaliser les avantages de travailler ensemble et, en publiant leurs résultats ensemble, ils ont éliminé la possibilité d’une bataille désagréable pour la primauté.

L'argon est un gaz monoatomique. Ayant une taille d’atome relativement plus grande, l’argon est plus susceptible de former des liaisons intermoléculaires que l’hélium et le néon. Par conséquent, l'argon sous forme de substance de mil se caractérise par des points d'ébullition légèrement plus élevés (à pression normale) -185,9 °C (légèrement inférieurs à l'oxygène, mais légèrement supérieurs à l'azote) et des points de fusion (-184,3 °C). 3,3 ml d'argon se dissolvent dans 100 ml d'eau à 20 °C ; l'argon se dissout bien mieux dans certains solvants organiques que dans l'eau.

L'argon forme des composés d'inclusion intermoléculaires - les clathrates de composition approximative Ar*6H 2 0 est une substance cristalline qui se décompose à la pression atmosphérique et à une température de -42,8 °C. Il peut être obtenu directement par interaction de l'argon avec de l'eau à 0°C et une pression de l'ordre de 1,5 * 10 7 Pa. Avec les composés H 2 S, SO 2, CO 2, HCl, l'argon donne des hydrates doubles, c'est-à-dire clathrates mixtes.

L'argon est obtenu à partir de la séparation de l'air liquide, ainsi que des gaz résiduaires de la synthèse de l'ammoniac. L'argon est utilisé dans les procédés métallurgiques et chimiques nécessitant une atmosphère inerte, dans l'éclairage, l'électrotechnique, l'énergie nucléaire, etc.

L'argon (avec le néon) est observé sur certaines étoiles et dans nébuleuses planétaires. En général, il y en a plus dans l’espace que le calcium, le phosphore et le chlore, alors que sur Terre, les relations inverses existent.

L'argon est le troisième composant de l'air le plus abondant après l'azote et l'oxygène, sa teneur moyenne dans l'atmosphère terrestre est de 0,934 % en volume et de 1,288 % en masse, ses réserves dans l'atmosphère sont estimées à 4 10 14 tonnes. gaz inerte dans l'atmosphère terrestre, 1 m³ d'air contient 9,34 litres d'argon (à titre de comparaison : le même volume d'air contient 18,2 cm³ de néon, 5,2 cm³ d'hélium, 1,1 cm³ de krypton, 0,09 cm³ de xénon).

§4. Krypton

En 1898, le scientifique anglais W. Ramsay isole de l'air liquide (après avoir préalablement éliminé l'oxygène, l'azote et l'argon) un mélange dans lequel deux gaz sont découverts par la méthode spectrale : le krypton (« caché », « secret ») et le xénon (« extraterrestre", "inhabituel").

Du grec

κρυπτός - caché. Situé dans l'air atmosphérique. Il se forme lors de la fission nucléaire, notamment à la suite de processus naturels se produisant dans les minerais de métaux radioactifs. Le krypton est obtenu comme sous-produit de.

L'oxygène gazeux contenant du Kr et du Xe provenant du condenseur de l'installation de production d'O 2 est fourni pour la rectification dans ce qu'on appelle. une colonne de krypton, dans laquelle Kr et Xe sont extraits de l'O 2 gazeux lors de son lavage au reflux formé en tête du condenseur de la colonne de krypton. Le liquide de fond est enrichi en Kr et Xe ; elle est alors presque entièrement évaporée, la partie non évaporée est ce qu'on appelle. appelé Concentré pauvre de fer et de xénon (moins de 0,2 % de Kr et Xe) - s'écoule en continu à travers l'évaporateur dans le réservoir d'essence. Avec un taux de reflux optimal de 0,13, le degré d'extraction de Kr et Xe est de 0,90. Le concentré séparé est comprimé à 0,5-0,6 MPa et introduit via un échangeur de chaleur dans un appareil de contact avec du CuO chauffé à ~ 1 000 K pour brûler les hydrocarbures qu'il contient. Après refroidissement dans un réfrigérateur à eau, le mélange gazeux est purifié des impuretés de CO 2 et d'eau à l'aide de KOH, d'abord dans des épurateurs puis dans des cylindres. Le brûlage et le nettoyage sont répétés plusieurs fois. une fois. Le concentré purifié est refroidi et introduit en continu dans le redresseur. colonne sous pression 0,2-0,25 MPa. Dans ce cas, Kr et Xe s'accumulent dans le liquide de fond jusqu'à une teneur de 95 à 98 %. Ce soi-disant Le mélange brut krypton-xénon est envoyé à travers un gazogène, un appareil de combustion d'hydrocarbures et un système de purification dans des réservoirs de gaz. Du gazomètre, le mélange gazeux entre dans le gazogène, où il est condensé à 77 K. Une partie de ce mélange est soumise à une évaporation fractionnée. En conséquence, le dernier la purification de l'O 2 dans un appareil de contact avec CuO produit du krypton pur. Le mélange gazeux restant est soumis à une adsorption dans des appareils avec activateur. charbon à 200-210 K ; dans ce cas, du krypton pur est libéré et le Xe et une partie du krypton sont absorbés par le charbon. Le Kr et le Xe adsorbés sont séparés par désorption fractionnée. Avec une capacité de 20 000 m 3 /h d'air traité (273 K, 0,1 MPa), 105 m 3 de krypton sont obtenus par an. Il est également extrait de la fraction méthane des gaz de purge lors de la production de NH 3 . Ils produisent du krypton pur (plus de 98,9 % en volume de krypton), technique. (mélange à plus de 99,5% de Kr et Xe) et mélange krypton-xénon (moins de 94,5% de krypton). Le krypton est utilisé pour remplir les lampes à incandescence, les tubes à décharge et les tubes à rayons X. L'isotope radioactif 85 Kr est utilisé comme source de rayonnement B en médecine, pour détecter les fuites dans les installations sous vide, comme traceur isotopique lors d'études de corrosion, pour suivre l'usure des pièces. Le krypton et ses mélanges avec le Xe sont stockés et transportés sous une pression de 5-10 MPa à 20°C dans des emballages scellés. cylindres en acier noir resp. avec une bande jaune et l'inscription "Krypton" et deux bandes jaunes et l'inscription "Krypton-xenon". Le Krypton a été découvert en 1898 par W. Ramsay et M. Travers. Allumé.

§5. Xénon

Découvert en 1898 par les scientifiques anglais W. Ramsay et W. Rayleigh comme un petit mélange de krypton.

Du grec

ξένος - étranger.

Point de fusion −112 °C, point d'ébullition −108 °C, lueur violette dans la décharge. Le premier gaz inerte pour lequel de véritables composés chimiques ont été préparés. Des exemples de connexions pourraient être, difluorure de xénon, tétrafluorure de xénon, hexafluorure de xénon.

trioxyde de xénon Situé dans l'air atmosphérique. Il se forme lors de la fission nucléaire, notamment à la suite de processus naturels se produisant dans les minerais de métaux radioactifs. Le krypton est obtenu comme sous-produit de Le xénon est produit comme sous-produit lorsque

. Il est isolé du concentré de krypton-xénon (voir Krypton). Ils produisent du xénon pur (99,4 % en volume) et de haute pureté (99,9 %). Le xénon est obtenu comme sous-produit de la production d'oxygène liquide dans les entreprises métallurgiques. Dans l'industrie, le xénon est produit comme sous-produit de la séparation de l'air en oxygène et azote. Après cette séparation, généralement réalisée par rectification, l'oxygène liquide résultant contient de petites quantités de krypton et de xénon. Une rectification supplémentaire enrichit l'oxygène liquide jusqu'à une teneur de 0,1 à 0,2 % du mélange krypton-xénon, qui est séparé adsorption

sur gel de silice ou par distillation. Enfin, le concentré xénon-krypton peut être séparé par distillation en krypton et xénon.

En raison de sa faible prévalence, le xénon est beaucoup plus cher que les gaz inertes plus légers.

• 
  Malgré son coût élevé, le xénon est indispensable dans de nombreux cas :

• 
  Le xénon est utilisé pour remplir des lampes à incandescence, de puissantes sources de lumière à décharge gazeuse et pulsée (la masse atomique élevée du gaz dans les ampoules empêche l'évaporation du tungstène de la surface du filament).

• 
  Les isotopes radioactifs (127 Xe, 133 Xe, 137 Xe, etc.) sont utilisés comme sources de rayonnement en radiographie et pour le diagnostic en médecine, pour détecter les fuites dans les installations sous vide.

• 
  Les fluorures de xénon sont utilisés pour la passivation des métaux.

• 
  Depuis la fin du 20e siècle, le xénon a commencé à être utilisé comme moyen d'anesthésie générale (assez coûteux, mais absolument non toxique, ou plutôt, comme un gaz inerte, il ne provoque pas de conséquences chimiques). Les premières thèses sur la technique de l'anesthésie au xénon en Russie - 1993, en tant qu'anesthésie thérapeutique, sont utilisées efficacement pour soulager les états de sevrage aigus et traiter la toxicomanie, ainsi que les troubles mentaux et somatiques.

• 
  Le xénon liquide est parfois utilisé comme fluide de travail pour les lasers.

• 
  Les fluorures et oxydes de xénon sont proposés comme puissants oxydants du carburant des fusées, ainsi que comme composants de mélanges gazeux pour les lasers.

• 
  Dans l’isotope 129 Xe, il est possible de polariser une partie importante des spins nucléaires pour créer un état avec des spins co-dirigés – un état appelé hyperpolarisation.

• 
  Le xénon est utilisé dans la conception de la cellule Golay.

• 
  Comme catalyseurs chimiques.

• 
  Pour le transport du fluor, qui présente de fortes propriétés oxydantes.

Le xénon est présent l'atmosphère terrestre en quantités extrêmement petites, 0,087 ± 0,001 parties par million (μL/L), et se trouve également dans les gaz émis par certains sources minérales. Certains isotopes radioactifs du xénon, tels que le 133 Xe et le 135 Xe, sont produits par irradiation neutronique du combustible nucléaire dans les réacteurs.

Le scientifique anglais E. Rutherford a noté en 1899 que les préparations de thorium émettent, en plus des particules α, une substance jusqu'alors inconnue, de sorte que l'air autour des préparations de thorium devient progressivement radioactif. Il proposa d'appeler cette substance une émanation (du latin emanatio - sortie) de thorium et de lui donner le symbole Em. Des observations ultérieures ont montré que les préparations à base de radium émettent également une certaine émanation qui possède des propriétés radioactives et se comporte comme un gaz inerte.

Initialement, l'émanation du thorium s'appelait thoron et l'émanation du radium était appelée radon. Il a été prouvé que toutes les émanations sont en fait des radionucléides d'un nouvel élément - un gaz inerte, qui correspond au numéro atomique 86. Il a été isolé pour la première fois sous sa forme pure par Ramsay et Gray en 1908, ils ont également proposé d'appeler le gaz niton (de le latin nitens, lumineux). En 1923, le gaz fut finalement nommé radon et le symbole Em fut remplacé par Rn.

Le radon est un gaz monoatomique radioactif, incolore et inodore. Solubilité dans l'eau 460 ml/l ; dans les solvants organiques et dans le tissu adipeux humain, la solubilité du radon est des dizaines de fois supérieure à celle de l'eau. Le gaz pénètre bien à travers les films polymères. Facilement adsorbé par le charbon actif et le gel de silice.

La propre radioactivité du radon le rend fluorescent. Le radon gazeux et liquide émet une fluorescence avec la lumière bleue, tandis que le radon solide lorsqu'il est refroidi à températures de l'azote La couleur de fluorescence devient d'abord jaune, puis rouge-orange.

Le radon forme des clathrates qui, bien que de composition constante, ne contiennent pas de liaisons chimiques impliquant des atomes de radon. Avec le fluor, le radon forme à haute température des composés de composition RnF n, où n = 4, 6, 2. Ainsi, le difluorure de radon RnF 2 est une substance cristalline blanche non volatile. Les fluorures de radon peuvent également être produits par l'action d'agents fluorés (par exemple, les fluorures d'halogène). À hydrolyse du tétrafluorure RnF 4 et l'hexafluorure RnF 6 forment de l'oxyde de radon RnO 3 . Des composés avec le cation RnF+ ont également été obtenus.

Pour obtenir du radon, de l'air est soufflé à travers une solution aqueuse de n'importe quel sel de radium, qui entraîne avec lui le radon formé lors de la désintégration radioactive du radium. Ensuite, l’air est soigneusement filtré pour séparer les microgouttelettes de la solution contenant le sel de radium, qui peuvent être captées par le courant d’air. Pour obtenir le radon lui-même, des substances chimiquement actives (oxygène, hydrogène, vapeur d'eau, etc.) sont éliminées d'un mélange de gaz, le résidu est condensé avec de l'azote liquide, puis de l'azote et d'autres gaz inertes (argon, néon, etc.) sont distillé à partir du condensat.

Le radon est utilisé en médecine pour préparer des bains de radon. Le radon est utilisé en agriculture pour activer les aliments pour animaux [ source non précisée 272 jours ] , en métallurgie comme indicateur pour déterminer la vitesse des flux de gaz dans les hauts fourneaux et les gazoducs. En géologie, la mesure de la teneur en radon dans l'air et l'eau est utilisée pour rechercher des gisements d'uranium et de thorium, en hydrologie - pour étudier l'interaction des eaux souterraines et des eaux fluviales. La dynamique de la concentration de radon dans les eaux souterraines peut être utilisée pour prédire les tremblements de terre.

Il fait partie de la série radioactive 238 U, 235 U et 232 Th. Des noyaux de radon apparaissent constamment dans la nature lors de la désintégration radioactive des noyaux parents. Le contenu d'équilibre de la croûte terrestre est de 7,10 à 16 % en masse. En raison de son inertie chimique, le radon quitte relativement facilement le réseau cristallin du minéral « parent » et pénètre dans les eaux souterraines, les gaz naturels et l’air. Puisque le plus long des quatre isotopes naturels du radon est le 222 Rn, c'est sa teneur dans ces milieux qui est maximale.

La concentration de radon dans l'air dépend principalement de la situation géologique (par exemple, les granites, qui contiennent beaucoup d'uranium, sont des sources actives de radon, alors qu'en même temps il y a peu de radon au-dessus de la surface des mers), car ainsi que sur la météo (en cas de pluie, microfissures par lesquelles le radon sort du sol et se remplit d'eau ; l'enneigement empêche également le radon de pénétrer dans l'air). Avant les tremblements de terre, une augmentation de la concentration de radon dans l’air était observée, probablement due à un échange d’air plus actif dans le sol dû à une augmentation de l’activité microsismique.

(Galina Afanasyevna – AIDE avec le krypton, le xénon, l'argon ! puis-je ajouter autre chose ? Et que dois-je écrire ensuite ?)

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DÉFINITION

Les gaz inertes ou rares appartiennent au groupe VIIIA du tableau périodique des éléments chimiques D.I. Mendeleïev est hélium, néon, argon, krypton, xénon et radon.

Chaque période du tableau périodique se termine par un gaz inerte, à l'exception de l'hélium, tous ont 8 électrons au niveau d'énergie externe, formant un système très stable, et donc ces éléments sont appelés inertes. Même si la couche électronique de l’hélium est composée de deux électrons, elle est également très stable. En relation avec ce phénomène, les atomes de gaz rares ont des énergies d'ionisation élevées et, en règle générale, des énergies d'affinité électronique négatives.

La configuration électronique du niveau d'énergie externe des gaz inertes est de 1s 2 (He) et ns 2 np 6 pour les autres gaz inertes.

Initialement, on supposait que les atomes de gaz inertes ne sont pas capables de former des liaisons chimiques avec d'autres éléments. Seuls quelques composés instables de gaz rares étaient connus - les hydrates d'argon, de krypton et de xénon (Ar×6H 2 O, Kr×6H 2 O, Xe×6H 2 O), qui ont été obtenus par l'action de gaz inertes sur des cristaux surfondus cristallisants. eau.

Plus tard, il a été découvert que Kr, Xe et Rn réagissaient avec d'autres substances, telles que le fluor, lorsqu'elles étaient chauffées ou déchargées électriquement. Pour le xénon, l'oxyde - XeO 3 et l'hydroxyde - Xe(OH) 6 sont connus.

Parmi tous les gaz rares, l'argon, le néon et l'hélium trouvent les plus grandes applications pratiques.

Hélium

En termes de propriétés physiques, l'hélium est le plus proche de l'hydrogène moléculaire. En raison de la faible polarisabilité de l'atome d'hélium, il présente les points d'ébullition et de fusion les plus bas par rapport aux autres éléments du groupe VIIIA. Cependant, il est moins soluble dans l’eau que les autres gaz inertes.

Dans des conditions normales, l'hélium est chimiquement inerte, mais dans un état excité, il est capable de former des ions moléculaires instables He 2 + ou des molécules HeH + ionisées.

L'hélium est l'élément le plus répandu dans l'espace, après l'hydrogène, et se compose de deux isotopes : 4 He et 3 He. La présence d'hélium dans l'atmosphère du Soleil, des étoiles et des météorites est prouvée.

L'hélium est obtenu à partir de certains gaz naturels par refroidissement profond, ce qui laisse l'hélium à l'état gazeux tandis que les autres gaz se condensent.

L'hélium a trouvé des applications dans l'énergie nucléaire, dans le soudage autogène des métaux et dans les laboratoires de physique comme liquide de refroidissement. L'isotope de l'hélium 3He est la seule substance adaptée à la mesure de températures inférieures à 1K.

Néon. Argon

La principale différence entre le néon et l'hélium réside dans la plus grande polarisabilité de l'atome, la tendance à former des liaisons intermoléculaires et une solubilité et une capacité d'adsorption légèrement plus grandes.

Agron, comme le néon, possède 8 électrons au niveau d'énergie externe et, en raison de la grande stabilité de la structure électronique de l'atome de néon, il n'est pas capable de former des composés de type valence. L'argon forme des composés d'inclusion moléculaire - clathrates - avec l'eau, le phénol, le toluène et d'autres substances. Avec les composés H 2 S, SO 2, CO 2, HCl, l'argon donne des hydrates doubles, c'est-à-dire clathrates mixtes.

Le néon et l'argon sont obtenus à partir de l'air en le séparant sous refroidissement profond. L'argon, en raison de sa teneur relativement élevée dans l'air, est obtenu en quantités importantes, le néon en plus petites quantités.

Le néon et l'argon sont utilisés comme charges dans les lampes à incandescence et les tubes à gaz (le néon est caractérisé par une lueur rouge, l'argon est caractérisé par une lueur bleu-bleu). L'argon, en tant que gaz inerte le plus accessible, est utilisé en métallurgie, notamment dans le soudage à l'arc sous argon de l'aluminium et des alliages aluminium-magnésium.

Sous-groupe Krypton

L'énergie d'ionisation des éléments du sous-groupe du krypton (Kr, Xe, Rn) est caractérisée par des valeurs d'énergie d'ionisation inférieures à celles des éléments typiques du groupe VIIIA, ils peuvent donc former des composés du type habituel. Ainsi, le xénon peut présenter les états d'oxydation « +2 », « +4 », « +6 », « +8 ».

Le krypton est utilisé dans la technologie du vide électrique ; mélangé au xénon, il est utilisé comme charge pour divers types de lampes et de tubes d'éclairage. Le radon radioactif est utilisé en médecine.

Exemples de résolution de problèmes

EXEMPLE 1

- (gaz inerte), un groupe de gaz incolores et inodores qui composent le groupe 0 du tableau périodique. Ceux-ci incluent (par ordre croissant de numéro atomique) l’HÉLIUM, le NÉON, l’ARGON, le KRYPTON, le XÉNON et le RADON. Faible activité chimique... ... Dictionnaire encyclopédique scientifique et technique

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- (gaz inertes) éléments chimiques : hélium He, néon Ne, argon Ar, krypton Kr, xénon Xe, radon Rn ; appartiennent au groupe VIII du tableau périodique. Les gaz monoatomiques sont incolores et inodores. Présent en petites quantités dans l'air, trouvé dans... ... Grand dictionnaire encyclopédique

Gaz nobles- (gaz inertes) éléments du groupe VIII du tableau périodique de D.I. Mendeleïev : hélium He, néon Ne, argon Ar, krypton Kr, xénon Xe, radon Rn. Présent en faible quantité dans l'atmosphère, trouvé dans certains minéraux, gaz naturels,... ... Encyclopédie russe de la protection du travail

GAZ NOBLES- (voir) substances simples formées d'atomes d'éléments du sous-groupe principal du groupe VIII (voir) : hélium, néon, argon, krypton, xénon et radon. Dans la nature, ils se forment lors de divers processus nucléaires. Dans la plupart des cas, ils sont obtenus de manière fractionnée... ... Grande encyclopédie polytechnique

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- (gaz inertes, gaz rares), chimique. éléments VIII gr. périodique systèmes : hélium (He), néon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), xénon (Xe), radon (Rn). Dans la nature, ils se forment à la suite d’une décomposition. processus nucléaires. L'air contient 5,24 * 10 4% en volume He, ... ... Encyclopédie chimique

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Livres

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