Charakteristiky vznešených plynov, konfigurácia, reakcie, použitie

Ten Šľachetné plyny Sú to súbor prvkov, ktoré integrujú skupinu 18 periodickej tabuľky. V priebehu rokov sa tiež nazývajú zriedkavé alebo inertné plyny, obe nepresné nominálne hodnoty; Niektoré z nich sú veľmi hojné mimo a na planéte Zem a sú tiež schopní za extrémnych podmienok reagovať.

Jeho sedem prvkov integruje snáď najunikátnejšiu skupinu periodickej tabuľky, ktorej vlastnosti a málo reaktivity zapôsobia rovnako ako vznešené kovy. Medzi nimi prehliadajte najsporadnejší (neónový) prvok, druhý najhojnejší v vesmíre (hélium) a najťažšie a najstabilnejšie (oganese).

Jas piatich ušľachtilých plynov na cestách alebo sklenených pľuzgier. Zdroj: New Workist-HP (Talk) www.PSE-Mendelejew.z); Originálne jednotlivé obrázky: JURII, http: // images-f-elements.com. [CC po 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/o/3.0)]

Nobestné plyny sú najchladnejšími prírodnými látkami; Pred kondenzáciou odolávajte veľmi nízke teploty. Ešte ťažšie je jeho zmrazenie, pretože jeho medzimolekulárne sily založené na rozptyle Londýna a polarizovateľnosti ich atómov sú veľmi slabé, akoby ich sotva udržali súdržné v kryštáli.

Kvôli ich nízkej reaktivite sú to relatívne bezpečné plyny na skladovanie a nepredstavujú príliš veľa rizík. Môžu sa však presunúť na kyslík z pľúc a spôsobiť udusenie, ak sú vdýchnutí. Na druhej strane, dvaja z jej členov sú vysoko rádioaktívnymi prvkami, a preto smrteľné pre zdravie.

Nízka reaktivita ušľachtilých plynov sa tiež používa na zabezpečenie reakcií inertnej atmosféry; takže žiadne činidlo alebo produkt nezvyšuje riziko oxidácie a ovplyvňuje výkon syntézy. To tiež uprednostňuje procesy zvárania elektrického oblúka.

Na druhej strane, v ich kvapalných stavoch sú to vynikajúce kryogénne chladivá, ktoré zaručujú najnižšie teploty, ktoré sú nevyhnutné pre správne fungovanie vysoko energetického zariadenia alebo pre niektoré materiály, ktoré dosiahli stavy supravodivosti.

[TOC]

Charakteristiky ušľachtilých plynov

Vpravo (zvýraznené v oranžovej), je skupina šľachtických plynov. Zhora nadol: hélium (HE), neón (NE), Argon (AR), Crypton (KR), Xenon (XE) a Radon (RN).

Možno sú ušľachtilé plyny prvky, ktoré zdieľajú spoločné vlastnosti, fyzikálne aj chemické. Jeho hlavné charakteristiky sú:

- Všetky sú bezfarebné, toalety a bez chuti; Ale keď sú zamknuté v ampulkách pri nízkych tlakoch a prijímajú elektrický náraz, farebné svetlá sú ionizované a vystrelené (horný obrázok).

- Každý ušľachtilý plyn má svoje vlastné svetlo a spektrum.

- Sú to monoatomické druhy, jediné v periodickej tabuľke, ktoré môžu existovať vo svojich fyzikálnych stavoch bez účasti chemických väzieb (pretože kovy sú viazané kovovou väzbou). Preto sú perfektné na štúdium vlastností plynov, pretože sa veľmi dobre prispôsobujú sférickému modelu ideálneho plynu.

- Zvyčajne sú to prvky s najnižšími bodmi topenia a varu; Toľko, že hélium nemôže ani kryštalizovať v absolútnom nule bez zvýšenia tlaku.

- Zo všetkých prvkov sú najmenej reaktívne, dokonca menej ako vznešené kovy.

- Jeho ionizačné energie sú najvyššie, ako aj ich elektronegativity za predpokladu, že tvoria čisto kovalentné väzby.

- Jeho atómové rádiá sú tiež najmenšie za to, že sú v právach každého obdobia.

7 vznešených plynov

Sedem vznešených plynov je zhora nadol zostupuje podľa skupiny 18 periodickej tabuľky:

-Helio, on

-Neón, NE

-Argon, AR

-Kripton, KR

-Xenón, XE

-Radón, Rn

-Oganeson, og

Môže vám slúžiť: fenolftaleín (C20H14O4)

Všetkým z nich, s výnimkou nestabilného a umelého Oganeseonu, sa študovali ich fyzikálne a chemické vlastnosti. Predpokladá sa, že Oganesen kvôli svojej veľkej atómovej hmotnosti nie je ani plyn, ale ušľachtilá tekutina alebo pevná látka. O Radonu je známe len málo z dôvodu jeho rádioaktivity vo vzťahu k héliu alebo argónu.

Elektronická konfigurácia

Hovorí sa, že ušľachtilé plyny majú svoju valenčnú vrstvu úplne plné. Takto sa jeho elektronické konfigurácie používajú na zjednodušenie konceptov iných prvkov pomocou ich symbolov zamknutých v štvorcových zátvorkách ([HE], [NE], [AR] atď.). Jeho elektronické konfigurácie sú:

-Helio: 1s², [On] (2 elektróny)

-Neón: 1s²2s²2 P⁶, [NE] (10 elektrónov)

-Argon: 1s²2s²2 P⁶3s²3p⁶, [AR] (18 elektrónov)

-Kripton: 1s²2s²2 P⁶3s²3p⁶3D¹⁰4s²4p⁶, [KR] (36 elektrónov)

-Xenón: 1s²2s²2 P⁶3s²3p⁶3D¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰5s²5 P⁶, [XE] (54 elektrónov)

-Radón: 1s²2s²2 P⁶3s²3p⁶3D¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰4f¹⁴5s²5 P⁶5 D¹⁰6s²6p⁶, [RN] (86 elektrónov)

Dôležitá vec je nepamätať si ich, ale podrobne popisovať, že končia v NS²Np⁶: Octeto de Valencia. Oceňuje sa tiež, že ich atómy majú veľa elektrónov, ktoré sú podľa veľkej účinnej jadrovej sily v nižšom objeme v porovnaní s ostatnými prvkami; to znamená, že ich atómové rádiá sú menšie.

Preto jeho elektronicky husté atómové rádiá vykazujú chemickú charakteristiku, ktorú zdieľajú všetky ušľachtilé plyny: je ťažké ich polarizovať.

Polarizovateľnosť

Ušľachtilé plyny si dokážu predstaviť ako elektronické oblačné gule. Zatiaľ čo zostupuje cez skupinu 18, jej rádiá sa zvyšujú a rovnakým spôsobom, ako vzdialenosť, ktorá oddeľuje jadro od elektrónov vo Valencii (rádiá NS²Np⁶).

Tieto elektróny, ktoré cítia nižšiu silu príťažlivosti jadrom, sa môžu pohybovať s väčšou voľnosťou; Gule sa ľahšie oneskorili, čím sú objemnejšie. V dôsledku takýchto pohybov sa objavujú oblasti s nízkou a vysokou elektronickou hustotou: póly A+ a δ-.

Keď je atóm šľachtického plynu polarizovaný, stáva sa okamžitým dipólom schopným vyvolať inému susednému atómu; to znamená, že čelíme disperzným silám v Londýne.

Preto sa medzimolekulárne sily zvyšujú z hélia na radón, čo odráža ich rastúce body varu; A nielen to, ale aj ich reaktivita.

Polarizáciou viacerých atómov existuje väčšia možnosť, že ich valenčné elektróny sa podieľajú na chemických reakciách, po ktorých sa vytvárajú zlúčeniny ušľachtilých plynov.

Reakcie

Hélium a neón

Medzi vznešené plyny sú najmenšie činidlá hélium a neón. V skutočnosti je neón najviac inertným prvkom zo všetkých, aj keď jej elektronegativita (formovanie kovalentných väzieb) prekoná prvok fluóru.

Žiadna z jeho zlúčenín nie je známa v pozemských podmienkach; Avšak vo vesmíre je existencia molekulárneho iónu HEH celkom pravdepodobná⁺. Keď sú tiež elektronicky vzrušené, sú schopní interagovať s plynnými atómami a tvoriť efemérne neutrálne molekuly nazývané exciteery; ako Hene, CSNE a NE₂.

Na druhej strane, hoci zlúčeniny sa nepovažujú vo formálnom zmysle, atómy HE a NE môžu viesť k molekulám van der stien; to znamená, zlúčeniny, ktoré zostávajú „zjednotené“ jednoducho disperznými silami. Napríklad: AG₃On, hao, hei₂, Cf₄NE, NE₃Cl₂ a Nebeco₃.

Podobne môžu takéto molekuly van der stien existovať vďaka indukovaným slabým interakciám iónov-dipolo; Napríklad: na⁺On₈, Rb⁺On, Cu⁺Nekóda₃ a cu⁺Nekóda₁₂. Všimnite si, že je dokonca možné, aby sa tieto molekuly stali aglomerátmi atómov: zhluky.

Môže vám slúžiť: kyselina boritá: chemická štruktúra, vlastnosti, príprava, použitia

A nakoniec, atómy HE a NE môžu byť „uväznené“ alebo rozptýlené v endoedicínskych komplexoch fullerenos alebo clA traktov, bez reakcie; Napríklad: [E -mail chráni]₆₀, (N₂)₆Nekóda₇, I (h₂Buď)₆ a ne • nh₄Viera (HCOO)₃.

Argon a Kripton

Argon a Kripton Noble Gases, pretože sú viac polarizovateľné, majú tendenciu prezentovať viac „zlúčenín“ ako hélium a neón. Časť z nich je však stabilnejšia a charakterizovanejšia, pretože majú dlhšiu životnosť. Medzi z nich patrí harf a molekulárny ión arh⁺, prítomné v hmlovine pôsobením kozmických lúčov.

Z Kriptonu začína možnosť získať zlúčeniny v extrémnych, ale udržateľných podmienkach. Tento plyn reaguje s fluoridom podľa nasledujúcej chemickej rovnice:

KR + F₂ → KRF₂

Všimnite si, že Kripton získava oxidačné číslo +2 (KR²⁺) Vďaka fluoridu. KRF₂ V skutočnosti sa dá syntetizovať v obchodovateľných množstvách ako oxidačné a fluorantné činidlo.

Argon a Kripton môžu založiť široký repertoár klatratov, endo -metal komplex.

Xenón a radón

Xenón je medzi ušľachtilými plynmi kráľom reaktivity. Tvoriť skutočne stabilné, obchodné a charakterizovateľné zlúčeniny. V skutočnosti sa jeho reaktivita podobá reaktivite kyslíka vo vhodných podmienkach.

Jeho prvá syntetizovaná zlúčenina bola „XEPTF₆”, V roku 1962 od Neil Bartlett. Táto soľ vlastne podľa bibliografie pozostávala z komplexnej zmesi iných fluórovaných xenónových a platinových solí.

To však bolo viac ako dosť na preukázanie afinity medzi xenónom a fluoridom. Medzi niektorými z týchto zlúčenín máme: XEF₂, XEF₄, XEF₆ a [XEF]⁺[PTF₅]^-. Keď XEF₆ Rozpúšťa sa vo vode, vytvára oxid:

XEF₆ + 3 h₂O → xeo₃ + 6 HF

Toto xeo₃ môže spôsobiť druhy známe ako xenatos (hxeo₄^-) alebo kyselina xénou (h₂Xeo₄). XenAtos Diverproportion k Perxenatosu (XEO₆^4-); A ak je médium potom okyslené, v kyseline perxénou (h₄Xeo₆), ktorý je dehydratovaný na xenónový tetroxid (xeo₄):

H₄Xeo₆ → 2 h₂O + xeo₄

Radón by mal byť najviac reaktívnym ušľachtilým plynom; Je to však také rádioaktívne, že má prakticky sotva čas reagovať pred rozpadom. Jediné zlúčeniny, ktoré boli úplne syntetizované, sú jeho fluorid (RNF₂) a oxid (rno₃).

Výroba

Skvapalnenie vzduchu

Nobestné plyny sa vo vesmíre stávajú hojnejšie, keď zostupujeme podľa skupiny 18. V atmosfére je však hélium vzácne, pretože gravitačné pole Zeme si ho nemôže udržať na rozdiel od iných plynov. Preto to nebolo zistené vo vzduchu, ale na slnku.

Na druhej strane, vo vzduchu existujú pozoruhodné množstvo argónu, z rádioizotopu rádioaktívneho rozkladu ⁴⁰Klimatizovať. Vzduch je prírodným zdrojom argónu, neónu, krptonu a najdôležitejšieho xenónu na planéte.

Na ich výrobu musí byť vzduch vystavený skvapalneniu, aby sa kondenzovala v kvapaline. Potom sa táto kvapalina vyrába frakcionovaná destilácia, čím sa oddeľuje každá z komponentov svojej zmesi (n₂, Ani₂, Co₂, Ar, atď.).

V závislosti od toho, ako nízka by mala byť teplota a množstvo plynu, jeho ceny sa zvyšujú, a nachádzajú sa xenón ako najdrahší, zatiaľ čo hélium ako najlacnejšie.

Destilácia zemného plynu a rádioaktívne minerály

Hélium sa medzitým získava z inej frakčnej destilácie; Ale nie vzduch, ale zemný plyn, obohatený héliom vďaka uvoľňovaniu alfa častíc rádioaktívnych minerálov Torio a uránu.

Môže vám slúžiť: ethanamid: štruktúra, vlastnosti, použitia, efekty

Podobne sa radón „rodí“ rádioaktívneho rozkladu polomeru v ich príslušných mineráloch; Ale kvôli jeho nižšej hojnosti a v krátkom čase polovičného života atómov RN je jeho hojnosť smiešna v porovnaní s ich rovesníkmi (ostatné ušľachtilé plyny).

A nakoniec, Oganeseon je umelý, ultra -RAM a veľmi rádioaktívny vznešený „plyn“, ktorý môže existovať iba stručne za kontrolovaných podmienok v laboratóriu.

Nebezpečenstvo

Hlavné riziko vznešených plynov je, že obmedzujú používanie kyslíka človekom, najmä ak dôjde k atmosfére s vysokou koncentráciou z nich. Preto sa neodporúča nadmerne vdýchnuť.

V Spojených štátoch bola zistená vysoká koncentrácia radónu na pozemkoch bohatých na uráne, čo by mohlo byť vďaka svojim rádioaktívnym charakteristikám zdravotným rizikom.

Žiadosti

Priemysel

Hélium a argón sa používajú na vytvorenie inertnej atmosféry, ktorá slúži ako ochrana počas zvárania a rezania. Okrem toho sa používajú pri výrobe kremíkových polovodičov. Hélium sa používa ako plniaci plyn v teplomeroch.

Argon, v kombinácii s dusíkom, sa používa pri vypracovaní žiaroviek. Kripton zmiešaný s halogénmi, ako je bróm a jód, sa používa v vypúšťacích žiarovkách. Neón sa používa vo svetlých varovaniach, zmiešaných s zápasmi a inými plynmi na objasnenie svojej červenej farby.

Xenón sa používa v oblúkových žiarovkách, ktoré vydávajú svetlo, ktoré sa podobá dennému svetlu, ktoré sa používajú v autach a projektoroch. Noblené plyny sa zmiešajú s halogénmi na výrobu ARF, KRF alebo XECL, ktoré sa používajú pri výrobe vzrušenia.

Tento typ lasera vytvára ultrafialové svetlo s krátkym vlnom, ktoré vytvára vysoké presné obrázky a používa sa pri výrobe integrovaných obvodov. Hélium a neón sa používajú ako kryogénne plynné chladivo.

Balóny a dýchacie nádrže

Hélium sa používa ako náhradník dusíka v zmesi respiračných plynov, kvôli jeho nízkej rozpustnosti tela. Tým sa zabráni tvorbe bublín počas fázy dekompresie počas výstupu, okrem eliminácie dusíka dusíkom.

Hélium nahradilo vodík ako plyn, ktorý umožňuje vyvýšenie vzducholovných a aerostatických balónov, pretože je to ľahký a nečestný plyn.

Liek

Hélium sa používa pri výrobe supravodičových magnetov používaných v jadrových magnetických rezonančných zariadeniach: Nástroj na viacero liekov.

Kripton sa používa v halogénových žiarovkách používaných pri laserovej očnej chirurgii a angioplastike. Hélium sa používa na uľahčenie dýchania u astmatických pacientov.

Xenón sa používa ako anestetika kvôli svojej vysokej rozpustnosti lipidov a predpokladá sa, že je anestetikom budúcnosti. Xenón sa používa aj v pľúcnych lekárskych obrazoch.

Radón, rádioaktívny šľachtický plyn, sa používa v rádioterapii niektorých druhov rakoviny.

Ďalší

Argón sa používa pri syntéze zlúčenín nahradujúcich dusík ako inertnú atmosféru. Hélium sa používa ako nosný plyn v plynovej chromatografii, ako aj v počítadle Geiger na meranie žiarenia.

Odkazy

1. Triasť a Atkins. (2008). Anorganická chémia. (Štvrté vydanie). MC Graw Hill.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chémia. (8. vydanie.). Učenie sa.
3. HelMestine, Anne Marie, PH.D. (6. júna 2019). Ušľachtilé plyny, používanie a zdroje. Zotavené z: Thoughtco.com
4. Wikipedia. (2019). Šľachetný plyn. Zdroj: In.Wikipedia.orgán
5. Philip Ball. (18. januára 2012). Nemožná chémia: Nútenie šľachtických plynov do práce. Zotavený z: Newscientist.com
6. Profesorka Patricia Sheley. (2011). Šľachetný plyn. Zotavené z: bután.Chem.Priekopa.Edu
7. Gary J. Schrobilgen. (28. februára 2019). Šľachetný plyn. Encyclopædia Britannica. Získané z: Britannica.com