要約: 不活性ガス。 希(不活性)ガス 希ガスの数

    - (a. 不活性ガス; n. 不活性ガス、トラガーガス; f. 不活性ガス; i. 不活性ガス) 色や臭いのない希ガス、単原子ガス: ヘリウム (He)、ネオン (Ne) ... 地質百科事典

    - (希ガス、希ガス) 元素 Ch. グループ VIII のサブグループは周期的です。 要素のシステム。 照射には、ヘリウム (He)、ネオン (Ne)、アルゴン (Ar)、クリプトン (Kr)、キセノン (Xe)、および放射能が含まれます。 ラドン(Rn)。 自然界では、例えば大気中に存在します。 物理百科事典

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    不活性ガス- 周期表の第 VIII 族の元素: He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn。 希ガスは化学的不活性によって特徴付けられます。これは安定した外側の電子殻によって説明され、その上に He には 2 個の電子があり、残りには 8 個の電子があります。 冶金百科事典

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希(不活性)ガス。


2 彼

10ネ

18Ar

36クローナ

54キセノン

86Rn

原子質量

4,0026

20,984

39,948

83,80

131,30



価電子

1秒2

(2)2s 2 2p 6

(8)3秒 2 3P 6

(18)4秒 2 4p 6

(18)5秒 2 5p 6

(18)6秒26p

原子半径

0,122

0,160

0,192

0,198

0,218

0,22

イオン化エネルギー E - → E +

24,59

21,57

15,76

14,00

12,13

10,75

地球の大気中の含有量、%

5*10 -4

1,8*10 -3

9,3*10 -1

1,1*10 -4

8,6*10 -6

6*10 -20

貴 (不活性) ガスは、VIII 族の主なサブグループの元素です: ヘリウム (He)、ネオン (Ne)、アルゴン (Ar)、クリプトン (Kr)、キセノン (Xe)、およびラドン (Rn) (放射性元素) 。 それぞれの希ガスは周期表の対応する周期を完了し、安定した完全に完了した外部電子準位を持ちます。 ns 2 n.p. 6 . – これは、サブグループの要素の固有の特性を説明します。 希ガスは完全に不活性であると考えられています。 これが彼らの二つ目の名前「不活性」の由来です。

すべての希ガスは大気の一部であり、大気中の希ガスの体積含有量 (%) は次のとおりです。 ヘリウム - 4.6 * 10 -4; アルゴン – 0.93; クリプトン – 1.1* 10 -4; キセノン – 0.8 * 10 -6 およびラドン – 6 * 10 -8。 通常の状態では、それらはすべて無色無臭の気体であり、水に溶けにくいです。 原子サイズが大きくなるにつれて、沸点と融点も上昇します。 分子は単原子です。



プロパティ





アル

クローラ



Rn

原子半径、nm

0,122

0,160

0,191

0,201

0,220

0,231

原子のイオン化エネルギー、eV

24,58

21,56

15,76

14,00

12,13

10,75

沸点、℃

-268,9

-245,9

-185,9

-153,2

-181,2

近く

融点、℃

-272.6(圧力下)

-248,6

-189,3

-157,1

-111,8

近く

0℃の水1リットルに対する溶解度、ml

10

-

60

-

50

-

§1. ヘリウム

ヘリウムは 1868 年に発見されました。 太陽放射のスペクトル分析の方法を使用します (Lockyer および Frankland、英国、Jansen、フランス)。 ヘリウムは 1894 年に地球上で発見されました。 鉱物クレベイト(イギリス、ラムゼイ)。

ギリシャ語から ἥλιος - 「太陽」(ヘリオスを参照)。 元素の名前に、金属の特徴である語尾「-ium」(ラテン語で「-um」-「ヘリウム」)が使用されているのは興味深いことです。ロッキャーは、発見した元素は金属であると想定していたためです。 他の希ガスと類推すると、「Helion」という名前を付けるのが合理的です。 現代科学では、「ヘリオン」という名前は、ヘリウムの軽い同位体であるヘリウム-3の原子核に割り当てられています。

原子の電子構造の特別な安定性により、ヘリウムは周期表の他のすべての化学元素と区別されます。

ヘリウムは物理的性質が水素分子に最も近いです。 ヘリウム原子の分極率は無視できるほど小さいため、沸点と融点が最も低くなります。

ヘリウムは他のガスに比べて水や他の溶媒に溶けにくいです。 通常の状態では、ヘリウムは化学的に不活性ですが、原子が強く励起されると分子イオンを形成することがあります。 通常の状態では、これらのイオンは不安定です。 失われた電子を捕捉すると、それらは 2 つの中性原子に分裂します。 イオン化分子の形成も可能です。 ヘリウムはすべてのガスの中で最も圧縮が困難です。

ヘリウムは絶対零度に近い温度でのみ液体状態に変換できます。 -273.15。 約2Kの温度の液体ヘリウムは、超流動性というユニークな特性を持っています。 P.L.がオープンしました。 Kapitsa と L.D. によって理論的に実証されました。 コンボリューションの量子理論を確立したランダウ。 液体ヘリウムには、通常の液体のように動作するヘリウム I と、超熱伝導性で超揮発性の液体であるヘリウム II の 2 つの変形が存在します。 ヘリウム II はヘリウム I よりも 10 7 倍よく熱を伝導します (銀よりも 1000 倍優れています)。 粘性がほとんどなく、細い毛細血管を瞬時に通過し、血管壁から薄い膜となって自然に溢れ出します。 超流動状態の He 原子は、超伝導体の電子とほぼ同じように動作します。

地殻では、放射性元素の粒子の崩壊によりヘリウムが蓄積し、鉱物や自然金属に溶解していることがわかります。

ヘリウム原子核は非常に安定しており、さまざまな核反応を実行するために広く使用されています。

産業界では、ヘリウムは主に深冷によって天然ガスから分離されます。 同時に、最も沸点の低い物質として、他のすべてのガスが凝縮する間、それはガスの形で残ります。

ヘリウムガスは、金属の溶接や食品の保存などの際に不活性雰囲気を作り出すために使用されます。液体ヘリウムは、実験室で低温物理学の冷却剤として使用されます。

§2. ネオン


ネオンは、1898 年 6 月にスコットランドの化学者ウィリアム ラムゼイと英国の化学者モーリス トラバースによって発見されました。 彼らは、酸素、窒素、および空気中のすべての重い成分が液化された後、「排除法」によってこの不活性ガスを隔離しました。 この要素には、ギリシャ語で「新しい」を意味する「ネオン」という単純な名前が付けられました。 1910 年 12 月、フランスの発明家ジョルジュ クロードは、ネオンを充填したガス放電ランプを作りました。

名前はギリシャ語に由来しています。 νέος - 新しい。

この元素の名前は、ラムゼイの 13 歳の息子ウィリーが付けたという伝説があります。ウィリーは父親に、新しいガスを何と呼ぶか​​尋ね、名前を付けたいと答えました。 ノヴム(ラテン語 - 新しい)。 彼の父親はそのアイデアは気に入ったが、タイトルが気に入らないと感じた ネオンギリシャ語の同義語から派生したものは、より良く聞こえます。

ネオンはヘリウムと同様、非常に高いイオン化ポテンシャル (21.57 eV) を持っているため、価数型の化合物を形成しません。 ヘリウムとの主な違いは、原子の分極率が比較的大きいことです。 分子間結合を形成する傾向がわずかに大きくなります。

ネオンは沸点 (-245.9 ℃) と融点 (-248.6 ℃) が非常に低く、ヘリウムと水素に次いで 2 番目です。 ヘリウムと比較して、ネオンはわずかに高い溶解度および吸着能力を持っています。

ヘリウムと同様、ネオンは原子によって強く励起されると、Ne 2 + タイプの分子イオンを形成します。

ネオンは、空気を液化して分離する過程で副産物としてヘリウムとともに生成されます。 ヘリウムとネオンの分離は吸着または凝縮によって行われます。 吸着法は、ヘリウムとは異なり、ネオンが液体窒素で冷却された活性炭に吸着される能力に基づいています。 凝縮方法は、混合物を液体水素で冷却しながらネオンを凍結させることに基づいています。

ネオンは、電圧安定器、光電池、その他のデバイスを充填するために電気真空技術で使用されます。 赤い光が特徴的な各種ネオンランプは、灯台などの照明器具や電飾広告などに使用されています。

天然のネオンは 21 Ne と 22 Ne の 3 つの安定同位体で構成されています。

世界の問題では ネオンそれは不均一に分布していますが、一般に、全元素の中で宇宙で5番目に豊富にランクされており、質量で約0.13%です。 ネオンの濃度が最も高いのは、太陽やその他の熱い星、ガス状星雲、外界の大気中で観察されます。 太陽系の惑星- 木星、土星、天王星、海王星。 多くの星の大気の中で、ネオンは水素、ヘリウムに次いで 3 番目にランクされます。 第二期のあらゆる要素のうち、 ネオン- 地球上で最も少ない人口。 第8グループ内 ネオン地殻中の含有量ではアルゴンとヘリウムに次いで第3位にランクされています。 ガス星雲や一部の星には、地球上で見つかる数倍のネオンが含まれています。

地球上では、大気中に最も高いネオン濃度が観察されています - 1.82 10 -3 体積%であり、その総埋蔵量は 7.8 10 14 m3 と推定されています。 1 m3 の空気には約 18.2 cm3 のネオンが含まれます (比較のために、同じ体積の空気には 5.2 cm3 のヘリウムしか含まれません)。 地殻中のネオンの平均含有量は低く、質量で7・10−9%です。 合計すると、地球上には約 6.6 10 10 トンのネオンがあります。 火成岩にはこの元素が約 10 9 トン含まれています。 岩石が分解すると、ガスが大気中に放出されます。 程度は低いですが、大気中にはネオン水と天然水が供給されています。

科学者たちは、私たちの惑星のネオン不足の理由は、地球がかつて一次大気を失ったことにあると考えています。この大気は、酸素や他のガスのように、他の元素と化学的に結合して鉱物や鉱物を作ることができない不活性ガスの大部分を取り込みました。それによって地球上に足場を築きます。

1892 年、レイリー卿としてよく知られている英国の科学者ジョン ストレット ( cm。レイリー基準)は、単調であまり刺激的ではない研究の 1 つに従事していましたが、それなしでは実験科学は存在できません。 彼は大気の光学的および化学的性質を研究し、これまで誰も達成できなかった精度で窒素 1 リットルの質量を測定するという目標を設定しました。

しかし、これらの測定結果は矛盾しているように思えました。 空気中からそれまで知られていた物質(酸素など)をすべて除去して得られる窒素 1 リットルの質量と、赤熱した銅の上にアンモニアを通すなどの化学反応によって得られる窒素 1 リットルの質量は、異なる。 空気中の窒素は、化学的に得られた窒素より 0.5% 重いことがわかりました。 この矛盾がレイリーを悩ませました。 実験に間違いがなかったことを確認したレイリーは、雑誌に発表しました。 自然誰かがこれらの矛盾の理由を説明できるかどうかを尋ねる手紙。

当時ユニバーシティ・カレッジ・ロンドンに勤務していたウィリアム・ラムゼイ卿(1852年 - 1916年)は、レイリーの手紙に返答した。 ラムゼー氏は、大気中に未発見のガスが存在する可能性があると示唆し、このガスを隔離するために最新の装置を使用することを提案した。 実験では、水を混合した酸素富化空気を放電にさらし、これにより大気中の窒素が酸素と結合し、生成した窒素酸化物が水に溶解しました。 実験の終わりに、空気中の窒素と酸素がすべて排出された後も、容器内にはまだ小さな気泡が残っていました。 電気火花がこのガスを通過して分光分析を受けると、科学者たちはこれまで知られていなかったスペクトル線を観察しました ( cm。分光法)。 これは、新たな元素が発見されたことを意味します。 レイリーとラムゼーは 1894 年に結果を発表し、新しいガスに名前を付けました アルゴン、ギリシャ語の「怠け者」、「無関心」から。 そして1904年、この功績により両者はノーベル賞を受賞しました。 しかし、現代では慣例になっているように、賞は科学者の間で分けられることはなく、レイリーは物理学で、ラムゼーは化学で、それぞれが自分の分野で賞を受賞しました。

ある種の衝突さえありました。 当時、多くの科学者は特定の研究分野を「習得した」と信じており、レイリーがラムジーにこの問題に取り組む許可を与えたかどうかは完全には明らかではなかった。 幸いなことに、両科学者は共同研究の利点を理解するのに十分な賢明さを持っており、結果を一緒に発表することで、優位性をめぐる不快な戦いの可能性を排除しました。

アルゴンは単原子気体です。 アルゴンは原子サイズが比較的大きいため、ヘリウムやネオンよりも分子間結合を形成しやすいです。 したがって、キビ物質の形のアルゴンは、沸点がわずかに高く(常圧で)-185.9 °C(酸素よりわずかに低いが、窒素よりわずかに高い)、融点(-184.3 °C)という特徴があります。 3.3 ml のアルゴンは 20 °C で 100 ml の水に溶解します。アルゴンは一部の有機溶媒に水よりもよく溶解します。

アルゴンは分子間包接化合物、つまり近似組成 Ar*6H2O の包接化合物を形成します。Ar*6H2O は、大気圧および -42.8 °C の温度で分解する結晶性物質です。 これは、0℃および1.5 * 10 7 Pa程度の圧力でアルゴンと水との相互作用によって直接得られます。 化合物 H 2 S、SO 2、CO 2、HCl、アルゴンを使用すると、二水和物が得られます。 混合クラスレート。

アルゴンは、液体空気の分離やアンモニア合成の廃ガスから得られます。 アルゴンは、不活性雰囲気を必要とする冶金および化学プロセス、照明工学、電気工学、原子力エネルギーなどで使用されます。

アルゴンは(ネオンとともに)いくつかの星や宇宙で観察されます。 惑星状星雲。 一般に、宇宙にはカルシウム、リン、塩素よりも多く存在しますが、地球では逆の関係が存在します。

アルゴンは窒素、酸素に次いで空気中に 3 番目に豊富な成分であり、地球の大気中の平均含有量は体積で 0.934%、質量で 1.288% であり、大気中の埋蔵量は 4 10 14 トンと推定されています。地球の大気中の不活性ガスとして、1 m3 の空気には 9.34 リットルのアルゴンが含まれます (比較のために、同じ体積の空気には 18.2 cm3 のネオン、5.2 cm3 のヘリウム、1.1 cm3 のクリプトン、0.09 cm3 のキセノンが含まれます)。

§4. クリプトン

1898 年、英国の科学者 W. ラムゼイは、液体空気 (酸素、窒素、アルゴンを事前に除去したもの) から、スペクトル法によって発見された 2 つのガスである混合物を分離しました。クリプトン (「隠された」、「秘密」) とキセノン (「」) 「エイリアン」、「珍しい」)。

ギリシャ語から κρυπτός - 隠されています。

大気中に存在します。 これは、放射性金属鉱石で起こる自然過程の結果など、核分裂中に形成されます。 クリプトンは副産物として得られます。 空気分離.

O 2 を生成するための設備の凝縮器からのKrおよびXeを含むガス状酸素は、いわゆる精留のために供給される。 クリプトン塔。クリプトン塔の凝縮器の頂部で形成される還流で洗浄される際に、ガス状O 2 からKrおよびXeが抽出される。 底部の液体には Kr と Xe が豊富に含まれています。 その後、ほぼ完全に蒸発し、蒸発しなかった部分がいわゆる蒸発します。 呼ばれた 希薄鉄キセノン濃縮物 (Kr および Xe が 0.2% 未満) - 蒸発器を通ってガスタンクに連続的に流れます。 最適な還流比が 0.13 の場合、Kr と Xe の抽出度は 0.90 です。 分離された濃縮物は 0.5 ~ 0.6 MPa に圧縮され、熱交換器を介して約 1000 K に加熱された CuO との接触装置に供給され、濃縮物に含まれる炭化水素が燃焼除去されます。 水冷冷蔵庫で冷却した後、ガス混合物は最初にスクラバーで、次にシリンダーでKOHを使用してCO 2 と水の不純物から精製されます。 焼成と洗浄を数回繰り返します。 一度。 精製された濃縮物は冷却され、精留塔に連続的に供給されます。 カラムの圧力は 0.2 ~ 0.25 MPa です。 この場合、Kr と Xe は塔底液に 95 ~ 98% の濃度で蓄積します。 このいわゆる 原料のクリプトンとキセノンの混合物は、ガス化装置、炭化水素を燃焼させる装置、精製システムを通ってガスタンクに送られます。 ガスホルダーからガス混合物はガス化装置に入り、そこで 77 K で凝縮されます。この混合物の一部は分別蒸発を受けます。 その結果、最後は CuOとの接触装置内でO 2 から精製すると、純粋なクリプトンが生成されます。 残りのガス混合物は、活性剤を備えた装置で吸着されます。 200〜210Kの石炭。 この場合、純粋なクリプトンが放出され、Xe とクリプトンの一部が石炭に吸収されます。 吸着したKrとXeは分別脱離により分離されます。 20,000 m 3 /h の処理空気 (273 K、0.1 MPa) の能力により、年間 105 m 3 のクリプトンが得られます。 また、NH 3 製造におけるパージガスのメタン留分からも抽出されます。 彼らは純粋なクリプトン(クリプトンの体積の98.9%以上)を技術的に生産します。 (99.5%を超えるKrとXeの混合物)およびクリプトン-キセノン混合物(94.5%未満のクリプトン)。 クリプトンは、白熱灯、ガス放電管、X 線管の充填に使用されます。 放射性同位体 85 Kr は、医療における b 線源として、真空設備の漏れを検出するために使用されます。 同位体トレーサー腐食研究中に、部品の摩耗を監視します。 クリプトンおよびその Xe との混合物は、20°C で 5 ~ 10 MPa の圧力下で密封された状態で保管および輸送されます。 スチールシリンダー黒の代表。 1本の黄色の縞と「クリプトン」の碑文、2本の黄色の縞と「クリプトン-キセノン」の碑文があります。 クリプトンは 1898 年に W. ラムゼイと M. トラバースによって発見されました。 点灯。

§5. キセノン

1898 年に英国の科学者 W. ラムゼイと W. レイリーによってクリプトンの少量の混合物として発見されました。

ギリシャ語から ξένος - 見知らぬ人。

融点 -112 °C、沸点 -108 °C、放電中に紫色に発光。

真の化合物が調製された最初の不活性ガス。 接続の例としては、次のようなものが考えられます。 二フッ化キセノン, 四フッ化キセノン, 六フッ化キセノン, 三酸化キセノン.

キセノンは副産物として生成されます。 空気分離。 それはクリプトン-キセノン濃縮物から単離されます(クリプトンを参照)。 キセノンは、冶金企業での液体酸素製造の副産物として、純粋 (体積比 99.4%) および高純度 (99.9%) のキセノンを生成します。

産業では、キセノンは空気を酸素と窒素に分離する際の副産物として生成されます。 通常精留によって行われるこの分離後、得られる液体酸素には少量のクリプトンとキセノンが含まれます。 さらに精留すると、液体酸素が 0.1 ~ 0.2% のクリプトンとキセノンの混合物に濃縮され、分離されます。 吸着シリカゲル上または蒸留によって。 最後に、キセノン-クリプトン濃縮物は蒸留によってクリプトンとキセノンに分離できます。

キセノンは普及率が低いため、軽い不活性ガスよりもはるかに高価です。

キセノンは高価であるにもかかわらず、多くの場合に不可欠です。


  • キセノンは、白熱灯、強力なガス放電およびパルス光源の充填に使用されます (電球内のガスの原子量が大きいため、フィラメントの表面からのタングステンの蒸発が防止されます)。

  • 放射性同位元素 (127 Xe、133 Xe、137 Xe など) は、X 線撮影や医学の診断、真空設備の漏れ検出などの放射線源として使用されます。

  • フッ化キセノンは金属の不動態化に使用されます。

  • キセノンは、純粋な形でも、セシウム 133 蒸気が少量添加されたものでも、宇宙船の電気推進 (主にイオンおよびプラズマ) エンジン用の高効率な作動流体です。

  • 20世紀の終わり以来、キセノンは全身麻酔の手段として使用され始めました(非常に高価ですが、完全に無毒、または不活性ガスのように化学的影響を引き起こしません)。 キセノン麻酔技術に関するロシア初の論文 - 1993年、治療用麻酔として、急性禁断症状の緩和や薬物中毒、精神障害や身体障害の治療に効果的に使用されています。

  • 液体キセノンはレーザーの作動媒体として使用されることがあります。

  • フッ化キセノンおよび酸化キセノンは、ロケット燃料の強力な酸化剤として、またレーザー用の混合ガスの成分として提案されています。

  • 129 Xe 同位体では、核スピンのかなりの部分を偏極させて、共方向スピンを持つ状態、つまり過偏極と呼ばれる状態を作り出すことが可能です。

  • Golay セルの設計にはキセノンが使用されています。

  • 化学触媒として。

  • 酸化力の強いフッ素の輸送に。
キセノンは、太陽大気、地球、小惑星や彗星では比較的まれです。 火星の大気中のキセノン濃度は地球上の濃度と同様で、0.08 ppm ですが、火星の 129 キセノンの存在量は地球や太陽よりも高くなります。 この同位体は放射性崩壊によって形成されるため、今回の発見は、おそらく火星の形成後最初の1億年以内に、火星がその一次大気を失ったことを示している可能性がある。 一方、木星の大気中には異常に高い濃度のキセノンが含まれており、その濃度は太陽のほぼ 2 倍です。

ゼノンが入ってる 地球の大気 0.087±0.001 ppm (μL/L) という極めて微量であり、一部の物質から排出されるガスにも含まれています。 鉱泉。 133 Xe や 135 Xe などのキセノンのいくつかの放射性同位体は、原子炉内の核燃料の中性子照射によって生成されます。

英国の科学者 E. ラザフォードは 1899 年に、トリウム製剤はα粒子に加えて、これまで未知の物質を放出し、その結果、トリウム製剤の周囲の空気が徐々に放射性物質になることに注目しました。 彼は、この物質をトリウムの放射(ラテン語のエマナティオ、流出に由来)と呼び、記号Emを与えることを提案しました。 その後の観察では、ラジウム製剤も放射性の特性を持ち、不活性ガスのように振る舞う特定の放出物を放出することが示されました。

当初、トリウムの放出はトロンと呼ばれ、ラジウムの放出はラドンと呼ばれていました。 すべての放出物は実際には原子番号 86 に相当する新しい元素である不活性ガスの放射性核種であることが証明されました。それは 1908 年にラムゼーとグレイによって初めて純粋な形で単離されましたが、彼らはこのガスをニトンと呼ぶことも提案しました (ラテン語の nitens、明るい)。 1923 年に、このガスは最終的にラドンと名付けられ、記号 Em は Rn に変更されました。

ラドンは放射性単原子気体で、無色無臭です。 水への溶解度 460 ml/l。 有機溶媒や人間の脂肪組織中でのラドンの溶解度は、水よりも数十倍高くなります。 ガスはポリマーフィルムをよく透過します。 活性炭やシリカゲルに容易に吸着されます。

ラドン自体の放射能により蛍光を発します。 気体および液体ラドンは青色光で蛍光を発しますが、固体ラドンは温度が下がると蛍光を発します。 窒素温度蛍光色は最初は黄色、次に赤オレンジ色になります。

ラドンはクラスレートを形成します。クラスレートの組成は一定ですが、ラドン原子が関与する化学結合は含まれません。 フッ素を使用すると、ラドンは高温で組成 RnF n (n = 4、6、2) の化合物を形成します。したがって、二フッ化ラドン RnF 2 は白色の不揮発性結晶物質です。 フッ化ラドンは、フッ素化剤 (フッ化ハロゲンなど) の作用によっても生成されます。 で 四フッ化物の加水分解RnF 4 と六フッ化物RnF 6 はラドン酸化物RnO 3 を形成する。 RnF + カチオンを有する化合物も得られました。

ラドンを得るには、ラジウム塩の水溶液に空気を吹き込みます。ラジウム塩は、ラジウムの放射性崩壊中に形成されるラドンを運びます。 次に、空気を注意深く濾過して、気流によって捕捉できるラジウム塩を含む溶液の微小液滴を分離します。 ラドンそのものを得るには、混合ガスから化学的に活性な物質(酸素、水素、水蒸気など)を除去し、残留物を液体窒素で凝縮し、次に窒素と他の不活性ガス(アルゴン、ネオンなど)を加えます。凝縮液から蒸留されます。

ラドンは、ラドン浴を準備するために医学で使用されます。 ラドンは農業で動物の飼料を活性化するために使用されます [ 出所が特定されていない 272 日 ] 、冶金学において、高炉やガスパイプライン内のガス流の速度を決定するときの指標として使用されます。 地質学では、空気と水中のラドン含有量の測定は、ウランとトリウムの鉱床を探すために使用され、水文学では、地下水と河川水の相互作用を研究するために使用されます。 地下水中のラドン濃度の動態は地震の予測に使用できます。

これは、放射性シリーズ 238 U、235 U、および 232 Th の一部です。 ラドン核は、親核の放射性崩壊中に自然界で常に発生します。 地殻中の平衡含有量は 7・10−16 質量%です。 ラドンは化学的に不活性であるため、比較的容易に「親」鉱物の結晶格子を離れ、地下水、天然ガス、空気に入ります。 ラドンの 4 つの天然同位体の中で最も寿命が長いのは 222 Rn であるため、これらの環境ではその含有量が最大になります。

空気中のラドン濃度は主に地質学的状況に依存します(たとえば、ウランを多く含む花崗岩はラドンの活発な供給源ですが、同時に海面上のラドンはほとんどありません)。天候にも影響します(雨が降ると、土壌からラドンが侵入して水で満たされる微小亀裂が発生します。また、積雪はラドンが空気中に入るのを防ぎます)。 地震の前に、おそらく微小地震活動の増加により地中の空気の交換がより活発になったため、空気中のラドン濃度の増加が観察されました。

(Galina Afanasyevna – クリプトン、キセノン、アルゴンについて助けてください! 他に何か付け加えてもいいですか? 次に何を書けばいいですか?)

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意味

不活性ガスまたは希ガスは、化学元素周期表 D.I. の VIIIA 族に属します。 メンデレーエフは ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン.

周期表の各周期は不活性ガスで終わりますが、ヘリウムを除き、それらはすべて外部エネルギー準位に 8 個の電子を持ち、非常に安定した系を形成しているため、これらの元素は不活性と呼ばれます。 ヘリウムの電子殻は 2 つの電子で構成されていますが、非常に安定しています。 この現象に関連して、希ガス原子は高いイオン化エネルギーを持ち、一般に負の電子親和力エネルギーを持ちます。

不活性ガスの外部エネルギー準位の電子配置は 1s 2 (He) であり、他の不活性ガスの場合は ns 2 np 6 です。

当初、不活性ガスの原子は他の元素と化学結合を形成できないと考えられていました。 希ガスの不安定な化合物は、アルゴン、クリプトン、キセノンの水和物 (Ar×6H 2 O、Kr×6H 2 O、Xe×6H 2 O) のみが知られており、過冷却結晶化における不活性ガスの作用によって得られます。水。

その後、Kr、Xe、Rn は加熱または放電するとフッ素などの他の物質と反応することが判明しました。 キセノンの場合、酸化物 XeO 3 と水酸化物 Xe(OH) 6 が知られています。

すべての希ガスの中で、アルゴン、ネオン、ヘリウムが最も実用的です。

ヘリウム

物理的性質の点では、ヘリウムが分子状水素に最も近いです。 ヘリウム原子は分極率が低いため、VIIIA 族の他の元素と比較して沸点と融点が最も低くなります。 ただし、他の不活性ガスよりも水に溶けにくいです。

通常の状態では、ヘリウムは化学的に不活性ですが、励起状態では、不安定な分子イオン He 2 + またはイオン化した HeH + 分子を形成する可能性があります。

ヘリウムは水素に次いで宇宙に最も豊富な元素であり、 4 He と 3 He の 2 つの同位体で構成されています。 太陽、星、隕石の大気中にヘリウムが存在することが証明されています。

ヘリウムは特定の天然ガスから深冷却によって得られます。深冷によりヘリウムは気体状態のまま残り、他のガスは凝縮します。

ヘリウムは、核エネルギー、金属の自己溶接、および物理研究所での冷却剤としての用途が見出されています。 ヘリウム同位体 3He は、1K 未満の温度の測定に適した唯一の物質です。

ネオン。 アルゴン

ネオンとヘリウムの主な違いは、原子の分極率が大きいこと、分子間結合を形成する傾向があること、溶解性と吸着能力が若干大きいことです。

アグロンは、ネオンと同様、外部エネルギー準位に 8 個の電子を持ち、ネオン原子の電子構造の安定性が高いため、原子価型の化合物を形成することができません。 アルゴンは、水、フェノール、トルエン、その他の物質とともに分子包接化合物(クラスレート)を形成します。 化合物 H 2 S、SO 2、CO 2、HCl、アルゴンを使用すると、二水和物が得られます。 混合クラスレート。

ネオンとアルゴンは、深冷却下で空気を分離することによって得られます。 アルゴンは空気中の含有量が比較的高いため、大量に得られますが、ネオンは少量ずつ得られます。

ネオンとアルゴンは、白熱灯やガス灯管の充填剤として使用されます (ネオンは赤い輝きが特徴で、アルゴンは青青色の輝きが特徴です)。 アルゴンは最も入手しやすい不活性ガスとして冶金学、特にアルミニウムおよびアルミニウム - マグネシウム合金のアルゴン アーク溶接に使用されます。

クリプトン部分群

クリプトン亜族元素(Kr、Xe、Rn)のイオン化エネルギーは、VIIIA族の典型的な元素よりも低いイオン化エネルギー値を特徴とするため、通常のタイプの化合物を形成できます。 したがって、キセノンは酸化状態「+2」、「+4」、「+6」、「+8」を示す可能性があります。

クリプトンは電気真空技術に使用され、キセノンと混合して、さまざまな種類の照明ランプやチューブの充填剤として使用されます。 放射性ラドンは医療に使われています。

問題解決の例

例 1

エクササイズ 硫酸マンガンが水溶液中でフッ化キセノン(II)と反応すると、4.8 リットルのガスが放出されました (温度 20 °C、通常の大気圧)。 形成される過マンガン酸の質量はいくらですか?
解決 反応方程式を書いてみましょう。

5ХеF 2 + 2МnSO 4 + 8Н 2 О = 5Хе + 2Н 2 SO 4 + 10НF + 2НМnО 4

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