Инертные газы - общие понятия, свойства и использование

Инертные газы, которые еще называют благородными, занимают главную подгруппу восьмой группы периодической системы. Их насчитывается всего шесть: гелий (He), неон (Ne), аргон (Ar), ксенон (Xe) и радон (Rn). Чтобы понять природу, для начала рассмотрим понятие инертности. Инертность – это слабая выраженность или отсутствие способности вступать в реакцию с другими химическими элементами. Вызвать химическую реакцию для образования новых связей у подобных веществ практически невозможно.

Соответственно, инертный газ – это редкий благородный одноатомный газ, обладающий высокой инертностью, которая обусловлена энергетически устойчивым внешним уровнем электронной оболочки атома. Например, у гелия в этой оболочке расположено два электрона, а у других благородных газов – по восемь. Этим объясняются их физические и химические свойства. Все инертные газы при нормальных условиях представляют собой бесцветные газы, не обладающие запахом и плохо растворимые в воде. Их температуры кипения и плавления увеличиваются сообразно увеличению размеров атомов.

До 1962 года ученые были уверены, что все благородные газы являются абсолютно инертными. Но канадский химик Н. Бартлетт смог доказать обратное, получив первое химическое соединение ксенона, так называемый гексафтороплатинат ксенона. Это соединение представляет собой твердое оранжевое вещество с кристаллической решеткой. В дальнейшем ряд соединений был значительно расширен.

Распространенность и образование в природе

Во Вселенной из благородных газов больше всего распространен гелий, а в земных условиях – аргон (по объему он занимает 0,934%). В очень маленьких количествах инертные газы имеются в горных породах и в газах природных горючих материалов, а в растворенном виде их можно найти в нефти и воде.

В природных условиях благородные газы могут образовываться как результат различных ядерных реакций. Например, источником радона служат радиоактивные препараты урана. Часть этих химических элементов имеет космогенное происхождение.

Все инертные газы, кроме родона, имеют ряд изотопов.

Запасы этих газов не уменьшаются. Только гелий постепенно, очень медленно, рассеивается в межзвездном пространстве.

Применение

Инертные газы нашли широкое применение в области электротехники. Аргон, ввиду своей неактивности и низкой теплопроводности, используется в смеси с азотом для наполнения электрических ламп. Аргоном и неоном наполняют трубки для световых реклам, при этом они светятся голубым, а неоновые – оранжево-красным.

Еще аргон используют в химической лабораторной практике. В промышленности он нашел свое применение для термической обработки легкоокисляемых металлов. Аргон создает защитную атмосферу, в которой можно производить сварку или резку редких и цветных металлов, плавку вольфрама, титана, циркония. Для контроля вентиляционных систем применяют радиоактивный изотоп аргона.

Криптон и ксенон обладают еще меньшей теплопроводностью, чем аргон, поэтому наполненные ими электрические лампы долговечнее и экономичнее, чем таковые, наполненные азотом или аргоном.

Водолазы дышат смесью гелия и кислорода, что позволяет значительно удлинить время их пребывания под водой и резко ослабляет болезненные явления, вызываемые изменением давления при подъеме на поверхность.

Жидкий гелий применяется в качестве хладоагента в различных исследованиях, поскольку температура кипения этого газа составляет -268,9°С.

Свойством полной инертности гелия пользуются для проведения сварки в его атмосфере, для производства сверхчистых металлов, хроматографии. А его высокая проницаемость позволила создать течеискатели в аппаратах низкого и высокого давления.