불활성 가스 특성. 불활성 또는 희가스. 불활성 가스는 어떻게 사용됩니까?
아마도 화학에 대해 자주 질문하지 않는 사람들조차도 일부 가스가 고귀한 가스라고 반복해서 들었을 것입니다. 그러나 왜 가스가 귀족이라고 불리는지 궁금해하는 사람은 거의 없습니다. 그리고 오늘 이 글에서는 이 문제를 자세히 이해하려고 노력할 것입니다.
"귀한" 가스란 무엇입니까?
희가스 그룹에는 속성에 따라 주문하거나 결합할 수 있는 다양한 화학 원소의 전체 목록이 포함됩니다. 당연히 가스는 완전히 동일한 구성을 갖지 않으며 공통점은 화학에서 정상 조건이라고 하는 가장 간단한 조건에서 이러한 가스에는 색, 맛 또는 냄새가 없다는 것입니다. 또한, 화학적 반응성이 매우 낮다는 공통점도 있습니다.
"귀족" 가스 목록
인류에게 알려진 희가스 목록에는 6개의 이름만 포함되어 있습니다. 그중에는 다음과 같은 화학 원소가 있습니다.
- 라돈;
- 헬륨;
- 기호 엑스 에;
- 아르곤;
- 크립톤;
- 네온.
가스를 "고귀한"이라고 부르는 이유는 무엇입니까?
위에서 설명한 화학 원소에 과학자들이 지정한 이름의 직접적인 유래는 해당 원소의 원자가 다른 원소와 함께 행동하기 때문에 붙여진 이름입니다.
알려진 바와 같이 화학 원소는 서로 영향을 주고 원자를 서로 교환할 수 있습니다. 이 조건은 많은 가스에도 적용됩니다. 그러나 위에 제시된 목록의 원소에 대해 이야기하면 우리 모두에게 알려진 주기율표에 존재하는 다른 원소와 반응하지 않습니다. 이로 인해 과학자들은 조건에 따라 가스를 하나의 그룹으로 매우 빠르게 분류하여 "행동"을 기리기 위해 가스를 고귀하다고 부릅니다.
희가스의 다른 이름
비활성 가스에는 과학자들이 부르고 공식적으로 불릴 수도 있는 다른 이름도 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.
"희귀한" 가스는 "불활성" 또는 "희귀" 가스라고도 합니다.
두 번째 옵션의 경우 전체 주기율표에서 희가스 목록에 속하는 원자 6개만 확인할 수 있기 때문에 그 기원이 매우 분명합니다. "Inert"라는 이름의 유래에 대해 이야기하면 여기에서 "비활성"또는 "주도성 부족"과 같은 개념이 포함된 이 단어의 동의어를 사용할 수 있습니다.
따라서 그러한 가스에 사용되는 세 가지 이름은 모두 관련성이 있고 합리적으로 선택됩니다.
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고귀한 (불활성) 가스.
|
2 그 |
10네 |
18Ar |
36크로네 |
54 세 |
86 RN |
|
|
원자 질량 |
4,0026 |
20,984 |
39,948 |
83,80 |
131,30 |
|
|
원자가 전자 |
1초 2 |
(2)2초 2 2p 6 |
(8)3초 2 3p 6 |
(18)4초 2 4p 6 |
(18)5초 2 5p 6 |
(18)6초 2 6p |
|
원자 반경 |
0,122 |
0,160 |
0,192 |
0,198 |
0,218 |
0,22 |
|
이온화 에너지 E - → E + |
24,59 |
21,57 |
15,76 |
14,00 |
12,13 |
10,75 |
|
지구 대기의 함량, % |
5*10 -4 |
1,8*10 -3 |
9,3*10 -1 |
1,1*10 -4 |
8,6*10 -6 |
6*10 -20 |
비활성 기체는 VIII족의 주요 하위 그룹의 원소입니다: 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 크세논(Xe) 및 라돈(Rn)(방사성 원소) . 각 비활성 가스는 주기율표에서 해당 기간을 완성하고 안정적이고 완전히 완성된 외부 전자 수준을 갖습니다. ns 2 n.p. 6 . – 이는 하위 그룹 요소의 고유한 속성을 설명합니다. 비활성 가스는 완전히 불활성인 것으로 간주됩니다. 두 번째 이름은 불활성(inert)에서 유래되었습니다.
모든 비활성 가스는 대기의 일부이며 대기 내 함량(%)은 헬륨 - 4.6 * 10 -4입니다. 아르곤 – 0.93; 크립톤 – 1.1* 10 -4; 크세논 - 0.8 * 10 -6 및 라돈 - 6 * 10 -8. 정상적인 조건에서 이들 모두는 무취, 무색의 가스이며 물에 잘 녹지 않습니다. 원자 크기가 증가함에 따라 끓는점과 녹는점이 증가합니다. 분자는 단원자이다.
|
속성 |
그 |
네 |
아르곤 |
크르 |
세 |
Rn |
|
원자 반경, nm |
0,122 |
0,160 |
0,191 |
0,201 |
0,220 |
0,231 |
|
원자의 이온화 에너지, eV |
24,58 |
21,56 |
15,76 |
14,00 |
12,13 |
10,75 |
|
끓는점, o C |
-268,9 |
-245,9 |
-185,9 |
-153,2 |
-181,2 |
가까운 |
|
녹는점, o C |
-272.6(압력 하에서) |
-248,6 |
-189,3 |
-157,1 |
-111,8 |
가까운 |
|
0 o C에서 물 1 리터의 용해도, ml |
10 |
- |
60 |
- |
50 |
- |
§1. 헬륨
헬륨은 1868년에 발견되었습니다. 태양 복사의 스펙트럼 분석 방법 사용 (영국 Lockyer 및 Frankland, 프랑스 Jansen). 헬륨은 1894년에 지구에서 발견되었습니다. 광물 kleveite(영국 Ramsay)에서.
그리스어에서 ἥλιος - "태양"(Helios 참조). Lockyer는 자신이 발견한 원소가 금속이라고 가정했기 때문에 원소 이름에 금속의 특징인 어미 "-i"(라틴어 "-um" - "Helium")를 사용한 것이 궁금합니다. 다른 비활성 기체와 유사하게 "Helion"이라는 이름을 지정하는 것이 논리적입니다. 현대 과학에서 "헬리온"이라는 이름은 헬륨의 가벼운 동위원소인 헬륨-3의 핵에 지정됩니다.
원자 전자 구조의 특별한 안정성은 헬륨을 주기율표의 다른 모든 화학 원소와 구별합니다.
헬륨은 물리적 특성이 분자 수소에 가장 가깝습니다. 헬륨 원자의 분극성은 무시할 수 있기 때문에 끓는점과 녹는점이 가장 낮습니다.
헬륨은 물과 기타 용매에 다른 가스보다 덜 용해됩니다. 정상적인 조건에서 헬륨은 화학적으로 불활성이지만 원자가 강하게 여기되면 분자 이온을 형성할 수 있습니다. 정상적인 조건에서 이러한 이온은 불안정합니다. 잃어버린 전자를 포착하면 두 개의 중성 원자로 쪼개집니다. 이온화된 분자의 형성도 가능합니다. 헬륨은 모든 기체 중에서 압축하기가 가장 어렵습니다.
헬륨은 절대 영도에 가까운 온도에서만 액체 상태로 변환될 수 있습니다. -273.15. 약 2K 온도의 액체 헬륨은 1938년에 초유동성이라는 독특한 특성을 가지고 있습니다. P.L.이 오픈되었습니다. Kapitsa는 이론적으로 L.D. 컨볼루션의 양자 이론을 창시한 랜도(Landau). 액체 헬륨은 두 가지 변형으로 존재합니다. 일반 액체처럼 작용하는 헬륨 I과 초열 전도성 및 초휘발성 액체인 헬륨 II입니다. 헬륨 II는 헬륨 I보다 열을 107배 더 잘 전도합니다(그리고 은보다 1000배 더 좋습니다). 점도가 거의 없고, 좁은 모세혈관을 순간적으로 통과하며, 얇은 막의 형태로 혈관벽을 타고 저절로 흘러넘칩니다. 초유체 상태의 원자는 초전도체의 전자와 거의 같은 방식으로 행동합니다.
지각에서는 헬륨이 방사성 원소 입자의 붕괴로 인해 축적되며, 광물과 천연 금속에 용해되어 있는 것으로 발견됩니다.
헬륨 핵은 매우 안정적이며 다양한 핵반응을 수행하는 데 널리 사용됩니다.
산업계에서 헬륨은 주로 심층 냉각을 통해 천연가스로부터 분리됩니다. 동시에, 끓는점이 가장 낮은 물질로서 가스 형태로 유지되는 반면 다른 모든 가스는 응축됩니다.
헬륨 가스는 금속 용접, 식품 보존 등을 할 때 불활성 분위기를 만드는 데 사용됩니다. 액체 헬륨은 실험실에서 저온 물리학의 냉각제로 사용됩니다.
§2. 네온
네온은 1898년 6월 스코틀랜드의 화학자 윌리엄 램지(William Ramsay)와 영국의 화학자 모리스 트래버스(Maurice Travers)에 의해 발견되었습니다. 그들은 산소, 질소 및 공기 중 더 무거운 구성 요소가 모두 액화된 후 "배제"를 통해 이 불활성 가스를 분리했습니다. 이 요소에는 그리스어로 "새로운"을 의미하는 "네온"이라는 간단한 이름이 부여되었습니다. 1910년 12월, 프랑스 발명가 조르주 클로드(Georges Claude)는 네온으로 가득 찬 가스 방전 램프를 만들었습니다.
이름은 그리스어에서 유래되었습니다. νέος - 새로운.
전설에 따르면 Ramsay의 13세 아들인 Willie가 아버지에게 새로운 가스의 이름을 무엇으로 부를 것인지 물었고, 이름을 짓고 싶다고 말했습니다. 새로운(라틴어 - 새로운). 그의 아버지는 그 아이디어를 좋아했지만 제목이 네온, 그리스어 동의어에서 파생된 것이 더 좋게 들릴 것입니다.
네온은 헬륨과 마찬가지로 이온화 전위(21.57eV)가 매우 높기 때문에 원자가형 화합물을 형성하지 않습니다. 헬륨과의 주요 차이점은 원자의 분극성이 상대적으로 더 크기 때문입니다. 분자간 결합을 형성하는 경향이 약간 더 큽니다.
네온은 헬륨과 수소에 이어 두 번째로 끓는점(-245.9oC)과 녹는점(-248.6oC)이 매우 낮습니다. 헬륨에 비해 네온은 용해도와 흡착 능력이 약간 더 높습니다.
헬륨과 마찬가지로 네온도 원자에 의해 강하게 여기되면 Ne 2 + 유형의 분자 이온을 형성합니다.
네온은 공기를 액화하고 분리하는 과정에서 부산물로 헬륨과 함께 생성됩니다. 헬륨과 네온의 분리는 흡착이나 응축에 의해 수행됩니다. 흡착 방식은 헬륨과 달리 네온이 액체 질소로 냉각된 활성탄에 흡착되는 능력을 기반으로 합니다. 응축 방식은 액체 수소로 혼합물을 냉각시키면서 네온을 얼리는 방식을 기반으로 합니다.
네온은 전압 안정기, 광전지 및 기타 장치를 채우기 위해 전기 진공 기술에 사용됩니다. 특징적인 붉은 빛을 지닌 다양한 종류의 네온 램프는 등대 및 기타 조명 장치, 조명 광고 등에 사용됩니다.
천연 네온은 21Ne와 22Ne의 세 가지 안정 동위원소로 구성됩니다.
세계 문제에서는 네온고르지 않게 분포되어 있지만 일반적으로 모든 원소 중 우주에서 5번째로 풍부합니다(질량 기준으로 약 0.13%). 가장 높은 농도의 네온은 태양과 다른 뜨거운 별, 가스 성운, 외부 대기에서 관찰됩니다. 태양계의 행성- 목성, 토성, 천왕성, 해왕성. 많은 별의 대기에서 네온은 수소와 헬륨 다음으로 세 번째입니다. 두 번째 기간의 모든 요소 중에서 네온- 지구상에서 가장 작은 인구. 여덟 번째 그룹 내 네온아르곤과 헬륨에 이어 지각의 함량 측면에서 3위를 차지합니다. 가스 성운과 일부 별에는 지구에서 발견되는 것보다 몇 배 더 많은 네온이 포함되어 있습니다.
지구상에서 대기 중 네온 농도는 1.82 10 −3%로 가장 높으며, 총 매장량은 7.8 10 14 m3로 추산됩니다. 1m3의 공기에는 약 18.2cm3의 네온이 포함되어 있습니다(비교: 동일한 양의 공기에는 5.2cm3의 헬륨만 포함되어 있음). 지각의 평균 네온 함량은 7·10−9 질량%로 낮습니다. 전체적으로 우리 행성에는 약 6.6 10 10 톤의 네온이 있습니다. 화성암에는 이 원소가 약 109톤 포함되어 있습니다. 암석이 부서지면서 가스가 대기 중으로 빠져나갑니다. 그보다 적은 양으로 대기에는 네온수와 천연수가 공급됩니다.
과학자들은 지구가 한때 1차 대기를 잃어 산소 및 기타 가스와 같이 다른 원소와 화학적으로 결합할 수 없는 대량의 불활성 가스를 가져갔다는 사실에서 지구의 네온 빈곤에 대한 이유를 봅니다. 이로써 행성에 발판을 마련하게 됩니다.
1892년에 우리에게 레일리 경(Lord Rayleigh)으로 더 잘 알려진 영국의 과학자 존 스트레트(John Strett)는 센티미터. Rayleigh 기준)은 단조롭고 별로 흥미롭지 않은 작업 중 하나에 참여했지만, 그럼에도 불구하고 실험 과학은 존재할 수 없습니다. 그는 대기의 광학적, 화학적 특성을 연구하여 이전 어느 누구도 달성할 수 없었던 정확도로 질소 1리터의 질량을 측정한다는 목표를 세웠습니다.
그러나 이러한 측정 결과는 역설적으로 보였습니다. 당시 알려진 다른 모든 물질(예: 산소)을 공기에서 제거하여 얻은 질소 1리터의 질량과 화학 반응(적열로 가열된 구리 위에 암모니아를 통과시켜서)을 통해 얻은 질소 1리터의 질량은 다음과 같습니다. 달라져라. 공기 중의 질소는 화학적으로 얻은 질소보다 0.5% 더 무거운 것으로 나타났습니다. 이러한 불일치는 레일리를 괴롭혔습니다. 실험에 오류가 없는지 확인한 레일리는 저널에 논문을 게재했습니다. 자연이러한 불일치의 이유를 설명할 수 있는 사람이 있는지 묻는 편지입니다.
당시 University College London에서 근무하던 William Ramsay 경(1852–1916)이 Rayleigh의 편지에 응답했습니다. Ramsay는 대기 중에 발견되지 않은 가스가 있을 수 있다고 제안했으며, 이 가스를 분리하기 위해 최신 장비를 사용할 것을 제안했습니다. 실험에서는 물과 혼합된 산소가 풍부한 공기를 전기 방전에 노출시켰는데, 이로 인해 대기의 질소가 산소와 결합하여 생성된 질소산화물이 물에 용해되었습니다. 실험이 끝난 후, 공기 중의 질소와 산소가 모두 소진된 후에도 용기에는 여전히 작은 가스 기포가 남아 있었습니다. 이 가스에 전기 스파크를 통과시켜 분광학을 실시했을 때 과학자들은 이전에 알려지지 않았던 스펙트럼 선을 보았습니다( 센티미터.분광학). 이는 새로운 원소가 발견되었음을 의미합니다. 레일리(Rayleigh)와 램지(Ramsay)는 1894년에 새로운 가스의 이름을 붙인 결과를 발표했습니다. 아르곤, 그리스어 "게으른", "무관심한"에서 유래했습니다. 그리고 1904년에 두 사람 모두 이 연구로 노벨상을 받았습니다. 그러나 그것은 우리 시대의 관례처럼 과학자들 사이에 나누어지지 않았지만 각각은 물리학 분야에서 Rayleigh, 화학 분야에서 Ramsay와 같은 해당 분야에서 상을 받았습니다.
어떤 종류의 갈등도있었습니다. 당시 많은 과학자들은 자신들이 특정 연구 분야를 "통달"했다고 믿었으며, Rayleigh가 Ramsay에게 이 문제에 대한 작업을 허가했는지 여부는 완전히 명확하지 않았습니다. 다행스럽게도 두 과학자는 협력의 이점을 깨달을 만큼 현명했고, 결과를 함께 발표함으로써 불쾌한 우위 싸움의 가능성을 없앴습니다.
아르곤은 단원자 가스입니다. 상대적으로 더 큰 원자 크기를 갖는 아르곤은 헬륨 및 네온보다 분자간 결합을 형성하기 더 쉽습니다. 따라서 기장 물질 형태의 아르곤은 약간 높은 끓는점(상압에서) -185.9°C(산소보다 약간 낮지만 질소보다 약간 높음)와 녹는점(-184.3°C)이 특징입니다. 3.3ml의 아르곤은 20°C에서 100ml의 물에 용해되며, 아르곤은 물보다 일부 유기 용매에 훨씬 더 잘 용해됩니다.
아르곤은 분자간 포접 화합물을 형성합니다. 대략적인 조성 Ar*6H 2 0의 포접 화합물은 대기압 및 -42.8°C의 온도에서 분해되는 결정질 물질입니다. 이는 0°C 및 1.5 * 10 7 Pa 정도의 압력에서 아르곤과 물의 상호작용을 통해 직접 얻을 수 있습니다. 화합물 H 2 S, SO 2, CO 2, HCl, 아르곤을 사용하면 이중 수화물이 생성됩니다. 혼합된 포접.
아르곤은 액체 공기와 암모니아 합성의 폐가스를 분리하여 얻습니다. 아르곤은 불활성 대기가 필요한 야금 및 화학 공정, 조명 공학, 전기 공학, 원자력 에너지 등에 사용됩니다.
아르곤(네온과 함께)은 일부 별과 별에서 관찰됩니다. 행성상 성운. 일반적으로 우주에는 칼슘, 인, 염소보다 칼슘이 더 많이 존재하지만, 지구에서는 그 반대 관계가 존재합니다.
아르곤은 질소와 산소 다음으로 공기에서 세 번째로 풍부한 성분이며, 지구 대기의 평균 함량은 부피 기준으로 0.934%, 질량 기준으로 1.288%이며, 대기 중 매장량은 4 10 14 톤으로 추정됩니다. 지구 대기의 불활성 가스, 1m3의 공기에는 9.34리터의 아르곤이 포함되어 있습니다(비교를 위해 동일한 양의 공기에는 18.2cm3의 네온, 5.2cm3의 헬륨, 1.1cm3의 크립톤, 0.09cm3의 크세논이 포함되어 있습니다).
§4. 크립톤
1898년에 영국 과학자 W. Ramsay는 액체 공기(이전에 산소, 질소 및 아르곤을 제거한 적이 있음)로부터 두 가지 가스가 스펙트럼 방법으로 발견된 혼합물, 즉 크립톤(“숨겨진”, “비밀”)과 크세논(“ 외계인”, “특이한").
그리스어에서 κρυπτός-숨겨진.
대기 중에 위치합니다. 이는 방사성 금속 광석에서 발생하는 자연 과정의 결과를 포함하여 핵분열 중에 형성됩니다. 크립톤은 부산물로 얻습니다. 공기 분리.
O 2 생산 시설의 응축기에서 나오는 Kr 및 Xe를 함유한 기체 산소는 소위 정류를 위해 공급됩니다. 크립톤 컬럼의 응축기 상부에서 형성된 환류로 세척되면 기체 O 2 에서 Kr과 Xe가 추출되는 크립톤 컬럼. 바닥 액체에는 Kr과 Xe가 풍부합니다. 그런 다음 거의 완전히 증발되며 증발되지 않은 부분을 소위 말합니다. ~라고 불리는 희박 철-크세논 농축물(0.2% Kr 및 Xe 미만) - 증발기를 통해 가스 탱크로 지속적으로 흐릅니다. 최적 환류비 0.13에서 Kr과 Xe의 추출 정도는 0.90입니다. 분리된 농축물은 0.5-0.6MPa로 압축되고 열 교환기를 통해 ~1000K로 가열된 CuO와 접촉 장치로 공급되어 그 안에 포함된 탄화수소를 연소시킵니다. 물 냉장고에서 냉각시킨 후, 가스 혼합물은 먼저 스크러버에서, 그 다음에는 실린더에서 KOH를 사용하여 CO 2 및 물의 불순물로부터 정제됩니다. 태우고 청소하는 일이 여러 번 반복됩니다. 한 번. 정제된 농축액은 냉각되어 정류기에 지속적으로 공급됩니다. 압력 0.2-0.25 MPa 하의 컬럼. 이 경우 Kr과 Xe는 바닥액에 95~98%의 함량으로 축적됩니다. 이 소위 원시 크립톤-크세논 혼합물은 가스화기, 탄화수소 연소 장치 및 정화 시스템을 통해 가스 탱크로 보내집니다. 가스 홀더에서 가스 혼합물은 가스화기로 들어가고, 그곳에서 77K로 응축됩니다. 이 혼합물의 일부는 분별 증발됩니다. 그 결과 지난 CuO와 접촉 장치에서 O 2를 정제하면 순수한 크립톤이 생성됩니다. 나머지 가스 혼합물은 활성화제가 있는 장치에서 흡착됩니다. 200-210K의 석탄; 이 경우 순수한 크립톤이 방출되고 Xe와 크립톤의 일부가 석탄에 흡수됩니다. 흡착된 Kr과 Xe는 분획탈착을 통해 분리됩니다. 20,000m 3 /h의 처리 공기(273K, 0.1MPa) 용량으로 연간 105m 3의 크립톤을 얻습니다. 이는 또한 NH3 생산 시 퍼지 가스의 메탄 부분에서도 추출됩니다. 그들은 기술적으로 순수한 크립톤(크립톤 부피의 98.9% 이상)을 생산합니다. (Kr과 Xe의 혼합 비율이 99.5% 이상)과 크립톤-크세논 혼합물(크립톤의 비율이 94.5% 미만)입니다. 크립톤은 백열등, 가스 방전관, X선관을 채우는 데 사용됩니다. 방사성 동위원소 85 Kr은 다음과 같이 진공 설비의 누출을 감지하기 위해 의학에서 b-방사선 소스로 사용됩니다. 동위원소 추적자부식 연구 중 부품 마모를 모니터링합니다. 크립톤 및 Xe와의 혼합물은 20°C에서 5-10MPa의 압력으로 밀봉되어 보관 및 운송됩니다. 강철 실린더블랙리스. 하나의 노란색 줄무늬와 "Krypton"이라는 문구, 두 개의 노란색 줄무늬와 "Krypton-xenon"이라는 문구가 있습니다. 크립톤은 1898년 W. Ramsay와 M. Travers에 의해 발견되었습니다. 문학.
§5. 기호 엑스 에
1898년 영국 과학자 W. Ramsay와 W. Rayleigh가 작은 크립톤 혼합물로 발견했습니다.
그리스어에서 ξένος - 낯선 사람.
녹는점 −112 °C, 끓는점 −108 °C, 방전 시 보라색 빛이 납니다.
진정한 화학적 화합물을 얻은 최초의 불활성 가스입니다. 연결의 예는 다음과 같습니다. 이불화 크세논, 사불화 크세논, 육불화 크세논, 크세논 삼산화물.
크세논은 다음과 같은 경우 부산물로 생성됩니다. 공기 분리. 크립톤-크세논 농축물(크립톤 참조)에서 분리됩니다. 이 회사는 순수(99.4%) 및 고순도(99.9%) 크세논을 생산합니다. 크세논은 야금 기업에서 액체 산소 생산의 부산물로 얻습니다.
산업계에서 크세논은 공기가 산소와 질소로 분리되는 부산물로 생성됩니다. 일반적으로 정류에 의해 수행되는 이러한 분리 후에 생성된 액체 산소에는 소량의 크립톤과 크세논이 포함되어 있습니다. 추가 정류를 통해 액체 산소를 0.1-0.2% 크립톤-크세논 혼합물 함량으로 농축하여 분리됩니다. 흡착실리카겔 또는 증류에 의해. 마지막으로 크세논-크립톤 농축물은 증류에 의해 크립톤과 크세논으로 분리될 수 있습니다.
크세논은 보급률이 낮기 때문에 가벼운 불활성 가스보다 훨씬 비쌉니다.
높은 비용에도 불구하고 크세논은 다음과 같은 여러 경우에 없어서는 안 될 요소입니다.
크세논은 백열등, 강력한 가스 방전 및 펄스 광원을 채우는 데 사용됩니다(램프 전구에 있는 가스의 높은 원자 질량은 필라멘트 표면에서 텅스텐의 증발을 방지합니다).
방사성 동위원소(127 Xe, 133 Xe, 137 Xe 등)는 방사선 촬영의 방사선원, 의학 진단, 진공 설비의 누출 감지에 사용됩니다.
크세논 플루오라이드는 금속 부동태화에 사용됩니다.
순수한 형태와 약간의 세슘-133 증기가 첨가된 크세논은 우주선의 전기 추진(주로 이온 및 플라즈마) 엔진을 위한 매우 효율적인 작동 유체입니다.
20세기 말부터 크세논은 전신 마취 수단으로 사용되기 시작했습니다(매우 비싸지만 완전히 무독성이거나 오히려 불활성 가스처럼 화학적 결과를 일으키지 않습니다). 1993년 러시아 크세논 마취 기술에 관한 첫 번째 논문은 치료 마취로서 급성 금단 상태를 완화하고 약물 중독은 물론 정신 및 신체 장애를 치료하는 데 효과적으로 사용됩니다.
액체 크세논은 때때로 레이저의 작동 매체로 사용됩니다.
크세논 불화물 및 산화물은 로켓 연료의 강력한 산화제뿐만 아니라 레이저용 가스 혼합물의 구성 요소로 제안되었습니다.
129 Xe 동위원소에서는 핵 스핀의 상당 부분을 분극화하여 공동 방향 스핀이 있는 상태, 즉 과분극이라고 불리는 상태를 만드는 것이 가능합니다.
크세논은 Golay 셀 설계에 사용됩니다.
화학 촉매로서.
강한 산화성을 나타내는 불소 수송용.
제논이 들어있어요 지구의 대기 0.087±0.001백만분율(μL/L)의 극히 적은 양으로, 일부 지역에서 배출되는 가스에서도 발견됩니다. 광천. 133 Xe 및 135 Xe와 같은 일부 크세논 방사성 동위원소는 원자로에서 핵연료의 중성자 조사에 의해 생성됩니다.
영국 과학자 E. 러더퍼드(E. Rutherford)는 1899년에 토륨 제제가 α 입자 외에도 이전에 알려지지 않은 일부 물질을 방출하여 토륨 제제 주변의 공기가 점차 방사성을 띠게 된다는 점을 지적했습니다. 그는 이 물질을 토륨의 발산(라틴어 emanatio - 유출)이라고 부르고 기호 Em으로 표시할 것을 제안했습니다. 후속 관찰에 따르면 라듐 제제는 방사성 특성을 갖고 불활성 가스처럼 작용하는 특정 방출을 방출한다는 사실도 밝혀졌습니다.
처음에는 토륨의 방출을 토론(thoron)이라고 불렀고, 라듐의 방출을 라돈(radon)이라고 불렀습니다. 모든 방출물은 실제로 원자 번호 86에 해당하는 불활성 가스인 새로운 원소의 방사성 핵종이라는 것이 입증되었습니다. 1908년 Ramsay와 Gray가 순수한 형태로 처음 분리했으며, 그들은 또한 가스를 니트론이라고 부르자고 제안했습니다. 라틴어 nitens, 빛나는). 1923년에 가스는 마침내 라돈으로 명명되었고 기호 Em은 Rn으로 변경되었습니다.
라돈은 무색, 무취의 방사성 단원자 가스입니다. 물에 대한 용해도 460 ml/l; 유기 용매와 인간 지방 조직에서 라돈의 용해도는 물보다 수십 배 더 높습니다. 가스는 폴리머 필름을 통해 잘 침투합니다. 활성탄과 실리카겔에 쉽게 흡착됩니다.
라돈 자체의 방사능으로 인해 형광이 발생합니다. 기체 및 액체 라돈은 청색광으로 형광을 발하는 반면, 고체 라돈은 질소 온도형광색은 처음에는 노란색으로 변한 다음 붉은색-주황색으로 변합니다.
라돈은 포접 화합물을 형성하는데, 이는 일정한 조성을 갖고 있지만 라돈 원자와 관련된 화학 결합을 포함하지 않습니다. 불소와 함께 라돈은 고온에서 RnF n 조성의 화합물을 형성합니다. 여기서 n = 4, 6, 2입니다. 따라서 이불화 라돈 RnF 2는 백색의 비휘발성 결정질 물질입니다. 불화라돈은 불소화제(예: 불화할로겐)의 작용에 의해서도 생성될 수 있습니다. ~에 사불화물의 가수분해 RnF 4 및 육불화물 RnF 6 은 라돈 산화물 RnO 3 을 형성합니다. RnF + 양이온을 갖는 화합물도 얻어졌습니다.
라돈을 얻기 위해 라듐염의 수용액에 공기를 불어넣으면 라듐의 방사성 붕괴 중에 형성된 라돈이 함께 운반됩니다. 다음으로, 공기를 조심스럽게 여과하여 기류에 의해 포획될 수 있는 라듐 염을 함유한 용액의 미세 방울을 분리합니다. 라돈 자체를 얻으려면 혼합 가스에서 화학적 활성 물질(산소, 수소, 수증기 등)을 제거하고 잔류물을 액체 질소와 응축한 다음 질소 및 기타 불활성 가스(아르곤, 네온 등)를 제거합니다. 응축수에서 증류됩니다.
라돈은 의학에서 라돈욕조를 준비하는 데 사용됩니다. 라돈은 농업에서 동물 사료를 활성화하기 위해 사용됩니다. 출처가 지정되지 않음 272일 ] , 야금학에서는 용광로 및 가스 파이프라인의 가스 흐름 속도를 결정할 때 지표로 사용됩니다. 지질학에서는 공기와 물의 라돈 함량을 측정하여 우라늄과 토륨 퇴적물을 검색하고 수문학에서는 지하수와 강물의 상호 작용을 연구하는 데 사용됩니다. 지하수 내 라돈 농도의 역학은 지진을 예측하는 데 사용될 수 있습니다.
방사성 시리즈 238 U, 235 U 및 232 Th의 일부입니다. 라돈 핵은 모핵이 방사성 붕괴하는 동안 자연에서 끊임없이 발생합니다. 지각의 평형 함량은 7·10-16질량%이다. 화학적 불활성으로 인해 라돈은 상대적으로 쉽게 "모" 광물의 결정 격자를 떠나 지하수, 천연 가스 및 공기로 들어갑니다. 라돈의 4가지 천연 동위원소 중 가장 오래 지속되는 것은 222Rn이므로 이러한 환경에서 라돈의 함량이 최대입니다.
공기 중 라돈 농도는 주로 지질학적 상황에 따라 달라집니다(예를 들어 우라늄을 많이 함유한 화강암은 라돈의 활성 공급원인 동시에 바다 표면 위에는 라돈이 거의 없음). 날씨에도 마찬가지입니다(비가 내리는 동안 라돈이 토양에서 나와 물로 채워지는 미세 균열, 눈 덮음으로 인해 라돈이 공기로 유입되는 것을 방지함). 지진이 발생하기 전에는 공기 중 라돈 농도의 증가가 관찰되었는데, 이는 아마도 미세 지진 활동의 증가로 인해 지상의 공기 교환이 더욱 활발해졌기 때문일 것입니다.
(Galina Afanasyevna – 크립톤, 크세논, 아르곤 도움말! 다른 것을 추가할 수 있나요? 다음에는 무엇을 써야 할까요?)
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이 기사에서는 다음 사항에 중점을 둘 것입니다. VIIIA-그룹.
요소는 다음과 같습니다. 헬륨(그), 네온(네), 아르곤(아르), 크립톤(크르), 기호 엑스 에(Xe) (이것들은 기본임) 뿐만 아니라 방사성 라돈(RN).
그리고 공식적으로는 인공적으로 얻은 우누녹튬(Uuo)도 여기에 포함될 수 있습니다.
이 요소 그룹에는 고유한 이름도 있습니다. 에어로겐, 그러나 더 자주 호출됩니다. 고귀한, 또는 불활성 가스.
희가스
이 가스들은 낮은 반응성으로 결합됩니다. 관성이라는 단어는 정확하게 비활성을 의미합니다. 따라서 오랫동안 그들은 자신의 존재조차 인식하지 못했습니다. 반응을 사용하여 결정할 수 없습니다. 이들은 공기 중에서 발견되어(따라서 에어로겐이라는 이름) 산소 및 기타 "부생 가스"를 제거하여 질소를 얻었고, 이렇게 얻은 질소에 불순물이 있다는 것이 실험적으로 확립되었습니다. 이러한 불순물은 불활성 가스로 밝혀졌습니다.
이러한 가스의 반응성이 낮은 이유를 이해하려면 전자 다이어그램을 구성해야 합니다.
우리는 그것을 볼 수 있습니다 짝을 이루지 않은 전자 없음, 궤도가 채워집니다. 이것은 전자 껍질의 매우 유리한 상태입니다. 따라서 화합물을 형성하는 다른 모든 원소는 에너지적으로 유리하고 사람과 마찬가지로 원자도 혜택을 좋아하기 때문에 희가스의 전자 구성(옥텟 규칙 기억)을 획득하는 경향이 있습니다.
활성이 낮기 때문에 희가스 원자는 이원자 분자로 결합하지도 않습니다(O 2, Cl 2, N 2 등).
희가스는 단원자 분자로 존재합니다..
비활성 기체가 절대적으로 불활성이라고 말하는 것은 불가능합니다. 일부 에어로겐은 동일한 에너지 준위 내에서 빈 궤도를 가지고 있는데, 이는 전자의 여기 과정이 가능하다는 것을 의미합니다. 현재 화학적 활성의 관점에서 볼 때 이러한 "게으른" 원소의 일부 화합물은 극도로 극한 조건에서 얻어졌습니다. 그러나 학교 커리큘럼, 특히 학교에서는 이것이 고려되지 않습니다.
물리적 특성
- 헬륨과 네온은 공기보다 가볍고 나머지 비활성 가스는 더 무겁습니다. 이는 원자 질량의 증가로 인해 발생합니다.
- 화학적 불활성으로 인해 미각 및 후각 수용체는 공기 중 희가스의 존재를 감지할 수 없으므로 맛도 냄새도 없습니다.
실질적인 중요성희가스.
헬륨은 풍선을 채우는 데 사용되는 가스로 잘 알려져 있어 목소리가 재미있습니다. 비행선은 헬륨으로 채워져 있습니다(이 가스는 수소와 달리 폭발하지 않습니다).
비활성 가스는 불활성(화학적 비활성) 대기를 생성하는 데 사용됩니다. 일부 호기성 물질은 호흡 혼합물의 일부로 산소를 희석시킵니다(산소는 강력한 산화제이므로 순수한 형태로는 호흡할 수 없습니다).
전류 방전이 비활성 가스를 통과하면 밝게 빛나는 경향이 있습니다. 조명 장비에 대한 응용 프로그램을 에어로젠에 제공합니다. 꽤 장관처럼 보입니다.
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큰 백과사전
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희가스- 불활성 가스, 희가스와 동일합니다. ... 그림 백과사전
INERT [ne], 아야, 오; 10, 트나. Ozhegov의 설명 사전. 시. Ozhegov, N.Yu. Shvedova. 1949년 1992년 … Ozhegov의 설명 사전
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그룹 → 18 ↓ 기간 1 2 헬륨 ... Wikipedia
불활성 가스- 주기율표 VIII족 원소: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn. 희가스는 화학적 불활성을 특징으로 하며, 이는 He가 2개의 전자를 갖고 나머지는 8개를 갖는 안정적인 외부 전자 껍질로 설명됩니다. 야금학 백과사전
멘델레예프 주기율표의 8번째 그룹의 주요 하위 그룹을 형성하는 희가스, 희가스, 화학 원소: 헬륨 He(원자 번호 2), 네온 Ne(10), 아르곤 Ar(18), 크립톤 Kr(36), 크세논 Xe(54) 및 라돈 Rn(86). 에서… … 위대한 소련 백과사전
서적
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희가스- (불활성 가스), 주기율표 VIII족의 화학 원소: 헬륨 He, 네온 Ne, 아르곤 Ar, 크립톤 Kr, 크세논 Xe, 라돈 Rn. 화학적으로 불활성; He를 제외한 모든 원소는 Ar'5.75H2O, Xe 산화물 등과 같은 내포 화합물을 형성합니다.... 그림 백과사전
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희가스- (참조) VIII 족의 주요 하위 그룹 원소의 원자로 형성된 단순 물질 (참조): 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 크세논 및 라돈. 본질적으로 그들은 다양한 핵 과정 중에 형성됩니다. 대부분의 경우 부분적으로 얻어집니다. ... 대형 폴리테크닉 백과사전
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- (불활성 가스), 화학 원소: 헬륨 He, 네온 Ne, 아르곤 Ar, 크립톤 Kr, 크세논 Xe, 라돈 Rn; VIII주기 그룹에 속합니다. 시스템. 단원자 가스는 무색, 무취입니다. 그들은 공기 중에 소량으로 존재하며 특정 물질에 포함되어 있습니다... ... 자연 과학. 백과사전
서적
- , D. N. Putintsev, N. M. Putintsev. 이 책에서는 희가스의 구조적, 열역학적, 유전적 특성과 이들 가스 간의 관계 및 분자간 상호 작용을 조사합니다. 설명서 텍스트의 일부는 다음과 같습니다.
- 단순 물질의 구조와 특성. 고귀한 가스. 지도 시간. Grif MO RF, Putintsev D.N. 이 책은 희가스의 구조적, 열역학적, 유전적 특성, 서로의 관계 및 분자간 상호 작용을 조사합니다. 설명서 텍스트의 일부는 다음과 같습니다.