Инертные газы, или как их еще называют — благородные газы, окружают нас повсюду. Они не вызывают химических реакций, не горят и ведут себя довольно спокойно, если сравнивать с другими элементами.
Но несмотря на то, что они «безопасны», их роль в нашей жизни и промышленности сложно переоценить. Вообще, кто бы мог подумать, что газы, которые почти ничего не делают, могут быть такими незаменимыми?
В этой статье мы подробно разберём, какие бывают инертные газы, чем они отличаются друг от друга, их свойства и где они применяются. По ходу чтения вы узнаете множество интересных фактов и поймёте, почему без этих газа мир выглядел бы совсем иначе.
Что такое инертные газы и почему их называют благородными
Инертные газы — это группа химических элементов, которые стоят в отдельной колонке таблицы Менделеева. Обычно их еще называют благородными, потому что они очень «селективные» в плане реагирования с другими веществами — другими словами, почти не вступают в химические реакции. Можно сказать, что они очень «гордые» элементы: им сложно «завести» реакцию.
Кратко о природе инертных газов
Все эти газы — это атомы с полностью заполненными внешними электронными оболочками. Именно поэтому они не ищут, с кем бы «подружиться» или «познакомиться» в химическом плане.
У них нет необходимости отдавать или принимать электроны, чтобы стать стабильными — они уже в состоянии максимальной стабильности.
Почему так важна их стабильность?
Стабильность делает эти газы очень полезными для множества областей. Благодаря своему пассивному поведению, они не вступают в нежелательные реакции, не поддерживают горение и не вредят материалам, контактируя с ними.
Это качество открывает широкий спектр применений: от химической индустрии до медицины и даже космических исследований.
Какие газы относятся к инертным (благородным)
В таблице Менделеева к этой группе традиционно относятся шесть элементов. Каждый из них имеет свои особенности, и их применение зависит от этих маленьких особенностей.
Список инертных газов
- Гелий (He)
- Неон (Ne)
- Аргон (Ar)
- Криптон (Kr)
- Ксенон (Xe)
- Радон (Rn)
Интересно, что радон — единственный радиоактивный газ в этой компании. Его радиоактивность накладывает ограничение на использование, но об этом поговорим чуть позже.
Чем отличаются друг от друга эти газы?
Главное отличие — масса и плотность, а еще и стоимость. Гелий — самый лёгкий и самый известный, а ксенон и криптон — более тяжёлые и дорогие. Неон, например, очень знаменит благодаря яркому свету в неоновых вывесках.
Физические и химические свойства благородных газов
Рассмотрим основные свойства, которые помогают понять, почему именно эти газы называют инертными и как это отражается на их использовании.
Физические свойства
- Температуры кипения и плавления. У всех инертных газов они очень низкие, что объясняет, почему эти вещества при комнатной температуре — газы.
- Плотность. Различается в зависимости от вида: от очень лёгкого гелия до тяжелого ксенона.
- Цвет и запах. Все инертные газы — прозрачные и без запаха, что делает их незаметными в окружающей среде.
Химические свойства
Хотя эти газы и называют инертными, полностью отбросить химическую активность нельзя. При экстремальных условиях некоторые из них могут вступать в реакции.
- Гелий и неон — практически полностью неактивны.
- Аргон редко реагирует, только в лабораторных условиях.
- Криптон и ксенон способны образовывать соединения с фтором и кислородом.
- Радон — радиоактивен и имеет достаточно активных изотопов.
Но в целом, в повседневных условиях любые химические реакции с благородными газами исключены.
Область применения инертных газов
Теперь самое интересное — где и зачем люди используют эти газы? Оказывается, их уникальные свойства открывают очень много возможностей.
Гелий: самый лёгкий герой
Гелий — не просто баллончик с голубым газом на празднике. Это самый лёгкий из всех благородных газов, и он обладает очень важными качествами:
- Не воспламеняется.
- Очень низкая плотность.
- Удерживать очень низкие температуры (используется в сверхпроводимости).
Применение гелия:
- Наполнение воздушных шаров и дирижаблей.
- Охлаждение магнитов в ядерных МРТ-сканерах и других сверхпроводящих устройствах.
- Защита от взрывов и пожаров — при работе с горючими или взрывоопасными веществами гелий обеспечивает безопасную среду.
Неон: светящийся рекламщик
Неон — это газ, который светится при прохождении электрического тока. Неоновая реклама стала настоящим символом больших городов и ночной жизни.
- Используется в световых вывесках и лампах.
- Применяется в лазерных технологиях.
- В научных приборах для создания специальных газовых разрядов.
Аргон: защитник металлов и света
Аргон наиболее распространён среди благородных газов по объёму использования. Его свойства очень ценятся в промышленности:
- Защита сварочного шва от окисления (сварка в среде аргона).
- Заполнение ламп накаливания для продления их срока службы.
- Использование в газовых лазерах.
Криптон и ксенон: редкие и дорогие
Хотя эти газы встречаются реже и стоят дороже, их свойства используются в:
- Специальных типах освещения — ксеноновые лампы дают яркий белый свет.
- Высокоточных лазерах и медицинском оборудовании.
- Оптике и фотометрии.
Радон: опасный и уникальный
Радон — радиоактивный газ, который образуется в результате распада урана в земле. Его используют в:
- Медицинской терапии — например, для лечения некоторых видов рака.
- Геологическом исследовании — для изучения почв и подземных процессов.
Однако из-за радиоактивности радон требует очень строгих мер безопасности.
Особенности и нюансы работы с инертными газами
Поскольку эти газы часто оказываются в промышленности и лабораториях, разобраться, как с ними взаимодействовать, весьма полезно.
Запас и хранение
- Все инертные газы обычно хранятся в баллонах под давлением.
- Гелий и неон — самые простые для хранения, так как они не токсичны и не горючи.
- Радон требует отдельного и специфического оборудования.
Безопасность при использовании
Хотя газы и безвредны по химическому составу, с ними связаны определённые риски:
- Вдыхание чистых инертных газов может привести к нехватке кислорода (асфиксии).
- Радон опасен своей радиоактивностью и требует мониторинга концентрации в воздухе.
Экономические аспекты
Запасы некоторых инертных газов, особенно гелия, ограничены, и при неправильном использовании они могут стать дефицитными. Поэтому развивается технология по их вторичной переработке и более эффективному применению.
Почему инертные газы важны для науки и техники
Не только в промышленности, но и в научных экспериментах инертные газы играют ключевую роль.
Защита образцов в химии и физике
Когда материалы или химические реакции требуют отсутствия посторонних веществ, создание атмосферы из инертного газа помогает сохранить чистоту эксперимента.
Работа с чувствительными устройствами
Лазеры, датчики и сверхпроводники часто работают только в определенной газовой среде. Инертные газы обеспечивают нужные условия, не вмешиваясь в процесс.
Криогеника и сверхнизкие температуры
Особенно гелий позволяет опускаться к почти абсолютному нулю, что открывает новые горизонты в исследованиях и новых технологиях.
Интересные факты об инертных газах
Порой кажется, что инертные газы — скучные элементы, но и они имеют свои увлекательные тайны.
- Гелий самый лёгкий из всех газов, и если его выпустить, он не улетит далеко, потому что он легче воздуха.
- Неон был открыт почти случайно в 1898 году, и сделал настоящий бум в рекламе.
- Аргон составляет примерно 1% воздуха вокруг нас — вы и сами вдыхаете этот газ каждый день.
- Ксенон используется не только в технике, но и изучается для освещения в проекторах IMAX.
- Радон считается самым тяжелым благородным газом.
Почему стоит знать про инертные газы
Инертные газы хоть и незаметны, они — настоящие работяги в мире химии, техники и науки. Их стабильность безопасна и удобна в использовании, а уникальные свойства делают их незаменимыми в самых разных сферах.
Понимать эти газы важно не только тем, кто работает с ними напрямую, но и тем, кто интересуется тем, как устроен мир вокруг нас. Они есть в каждом фонарике, на вывесках, в медицинских сканерах и даже в атмосфере, которую мы дышим.
Надеюсь, теперь инертные газы вам покажутся не такими уж скучными, а наоборот — очень даже интересными и полезными! Если есть вопросы или хочется узнать подробнее про конкретный газ или применение — пишите, всегда рад помочь разобраться.
Источник: https://nlo-mir.ru/chudesa-nauki/inertnye-gazy.html