Značilnosti plemenitih plinov, konfiguracije, reakcije, uporabe

The Plemenite plini So nabor elementov, ki vključujejo skupino 18 periodične tabele. V preteklih letih so jih imenovali tudi redki ali inertni plini, tako netočna poimenovanja; Nekateri od njih so zelo obilni zunaj in na planetu Zemlja, v ekstremnih pogojih pa so sposobni tudi reagirati.

Njegovih sedem elementov vključuje morda najbolj edinstveno skupino periodične tabele, katere lastnosti in malo reaktivnosti navdušujejo toliko kot na plemenite kovine. Med njimi paradirajo najbolj inertni (neonski) element, drugi najpogostejši v kozmosu (helij), najtežji in najbolj nestabilen (ogan).

Svetlost petih plemenitih plinov v cestah ali steklenih mehuh. Vir: Nov Workist-HP (pogovor) www.PSE-Mendelejew.od); Originalne enojne slike: Jurii, http: // Slike na elementih.com. [CC do 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licence/by/3.0)]

Plemenite plini so najhladnejše snovi narave; Zelo nizke temperature se pred kondenzacijo upirajo. Še težje je njegovo zamrzovanje, saj so njene medmolekularne sile, ki temeljijo na disperziji Londona, in polarizabilnost njihovih atomov, zelo šibke, kot da bi jih komaj ohranili kohezivne v kristalu.

Zaradi nizke reaktivnosti so relativno varni plini za shranjevanje in ne predstavljajo preveč tveganj. Vendar se lahko premaknejo na kisik iz pljuč in povzročijo zadušitev, če jih vdihavate. Po drugi strani sta dva njena člana zelo radioaktivna elementa in zato smrtna za zdravje.

Nizka reaktivnost plemenitih plinov se uporablja tudi za zagotavljanje reakcij inertne atmosfere; tako da noben reagent ali izdelek ne tvega oksidacije in vpliva na delovanje sinteze. To daje prednost tudi postopkom varjenja z električnim lokom.

Po drugi strani so v svojih tekočih stanjih odlična kriogena hladilna sredstva, ki zagotavljajo najnižje temperature, nepogrešljive za pravilno delovanje visoko energetske opreme ali za nekatere materiale, ki dosežejo stanja nadprevodnosti.

[TOC]

Značilnosti plemenitih plinov

Na desni (poudarjeno v oranžni) je skupina plemenitih plinov. Od zgoraj navzdol: Helium (He), Neon (NE), Argon (AR), Crypton (KR), Xenon (Xe) in Radon (RN).

Morda so plemeniti plini elementi, ki imajo bolj pogoste lastnosti, fizične in kemične. Njegove glavne značilnosti so:

- Vsi so brezbarvni, stranišča in brez okusa; Ko pa so pri nizkih tlakih zaklenjeni v ampule in prejmejo električni udar, so barvne luči ionizirane in izstreljene (zgornja slika).

- Vsak plemenit plin ima svojo svetlobo in spekter.

- So monoatomske vrste, edine v periodični tabeli, ki lahko obstajajo v njihovih fizičnih stanjih brez udeležbe kemičnih povezav (saj se kovine vežejo s kovinsko vezjo). Zato so kot nalašč za preučevanje lastnosti plinov, saj se zelo dobro prilagajajo sferičnemu modelu idealnega plina.

- Običajno so elementi z najnižjimi topnimi in vrelimi; Toliko, da helij sploh ne more kristalizirati v absolutni ničli brez povečanja tlaka.

- Od vseh elementov so najmanj reaktivni, celo manj kot plemenite kovine.

- Njegove ionizacijske energije so najvišje, pa tudi njihove elektronegativnosti, ob predpostavki, da tvorijo čisto kovalentne vezi.

- Njegovi atomski radijski sprejemniki so tudi najmanjši za pravice vsakega obdobja.

7 plemenitih plinov

Sedem plemenitih plinov je, od zgoraj navzdol, ki se spušča v skupino 18 periodične tabele:

-Helio, on

-Neon, ne

-Argon, ar

-Kripton, Kr

-Xenón, xe

-Radón, rn

-OGANESON, OG

Vam lahko služi: fenolftalein (C20H14O4)

Vsem, razen nestabilnega in umetnega oganeon, so preučevali njihove fizikalne in kemijske lastnosti. Verjame se, da Oganesen zaradi velike atomske mase sploh ni plin, ampak plemenita tekočina ali trdna snov. O radonu je malo znanega zaradi svoje radioaktivnosti, glede na helij ali argon.

Elektronska konfiguracija

Govorilo se je, da imajo plemeniti plini svojo valenčno plast popolnoma polni. Tako se njegove elektronske konfiguracije uporabljajo za poenostavitev drugih elementov z uporabo njihovih simbolov, zaklenjenih v kvadratnih oklepajih ([he], [ne], [ar] itd.). Njegove elektronske konfiguracije so:

-Helio: 1s², [On] (2 elektrona)

-Neon: 1s²2s²2 p⁶, [NE] (10 elektronov)

-Argon: 1s²2s²2 p⁶3s²3P⁶, [AR] (18 elektronov)

-Kripton: 1s²2s²2 p⁶3s²3P⁶3D¹⁰4s²4p⁶, [KR] (36 elektronov)

-Xenon: 1s²2s²2 p⁶3s²3P⁶3D¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰5s²5 str⁶, [Xe] (54 elektronov)

-Radon: 1s²2s²2 p⁶3s²3P⁶3D¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰4f¹⁴5s²5 str⁶5 d¹⁰6s²6p⁶, [RN] (86 elektronov)

Pomembno je, da se jih ne spomnimo, ampak podrobno, da se končajo v NS²Np⁶: Octeto de Valencia. Prav tako je cenjeno, da imajo njihovi atomi veliko elektronov, ki so po veliki učinkoviti jedrski sili v manjši količini v primerjavi z drugimi elementi; to pomeni, da so njihovi atomski radijski sprejemniki manjši.

Zato imajo njegovi elektronsko gosti atomski radii kemijsko značilnost, ki si jo delijo vsi plemeniti plini: težko jih je polarizirati.

Polarizabilnost

Plemenite plini si lahko predstavljajo kot elektronske oblačne sfere. Medtem ko se spušča skozi skupino 18, se njegovi radijski sprejemniki povečujejo in na enak način na razdaljo, ki ločuje jedro od elektronov Valencije (tisti iz NS²Np⁶).

Ti elektroni čutijo nižjo silo privlačnosti s strani jedra, se lahko premaknejo z večjo svobodo; Sfere se lažje zavlečejo, bolj volumino so. Zaradi takšnih gibov se pojavijo regije nizke in visoke elektronske gostote: Poljaki Δ+ in δ-.

Ko je atom plemenitega plina polariziran, postane takojšen dipol, ki lahko spodbudi drugega v sosednji atom; to pomeni, da se soočamo z londonskimi razpršilnimi silami.

Zato se medmolekularne sile povečujejo od helija do radona, kar odraža v njihovih rastočih vrelih; In ne samo to, ampak tudi njihove reaktivnosti povečujejo.

S polarizacijo več atomov obstaja večja možnost, da njihovi valenčni elektroni sodelujejo v kemijskih reakcijah, po katerih se ustvarijo spojine plemenitih plinov.

Reakcije

Helij in neonski

Med plemenitimi plini sta najmanj reagenta helij in neonski. Dejansko je Neon najbolj inerten element od vseh, tudi ko njegova elektronegativnost (oblikovanja kovalentnih vezi) presega fluorovo.

Nobena od njenih spojin ni znana v kopenskih pogojih; Vendar je v kozmosu obstoj molekularnega iona HEH precej verjetno⁺. Tudi pri elektronsko vzbujanju lahko komunicirajo z plinastimi atomi in tvorijo efemeralne nevtralne molekule, imenovane Exciteers; kot so hene, csne in ne₂.

Po drugi strani, čeprav spojine ne veljajo v formalnem smislu, lahko atomi He in NE privedejo do molekul van der sten; Se pravi, spojine, ki ostanejo "združene", preprosto z disperzivnimi silami. Na primer: AG₃On, Hao, Hei₂, Prim₄Ne, ne₃Cl₂ in Nebeco₃.

Prav tako lahko takšne molekule van der sten obstajajo zahvaljujoč induciranim ionskim dipolo šibkim interakcijam; Na primer: Na⁺On₈, Rb⁺On, Cu⁺NE₃ in cu⁺NE₁₂. Upoštevajte, da je celo mogoče, da te molekule postanejo aglomerati atomov: grozdi.

Vam lahko služi: borna kislina: kemična struktura, lastnosti, priprava, uporabe

In končno, atomi He in NE so lahko "ujeti" ali prepleteni v endoedicinske komplekse fulerenosa ali CLA trakta, ne da bi reagirali; Na primer: [E -pošta ščiti]₆₀, (N₂)₆NE₇, Jaz (h₂Da)₆ in ne • nh₄Vera (hcoo)₃.

Argon in Kripton

Argon in Kripton Noble plini, ker sta bolj polarizabilni, ponavadi predstavljata več "spojin" kot tista helija in neona. Vendar so del njih bolj stabilni in označeni, saj imajo daljše življenjsko dobo. Med nekaterimi je Harf in molekularni ion Arh⁺, prisotni v meglici z delovanjem kozmičnih žarkov.

Iz Kriptona začne možnost pridobivanja spojin v skrajnih, a trajnostnih pogojih. Ta plin reagira s fluoridom v skladu z naslednjo kemijsko enačbo:

Kr + f₂ → KRF₂

Upoštevajte, da Kripton pridobi oksidacijsko število +2 (KR²⁺) Hvala fluoridu. KRF₂ Pravzaprav ga je mogoče sintetizirati v trgovalnih količinah kot oksidacijsko in fluorantsko sredstvo.

Argon in Kripton lahko vzpostavita širok repertoar klatratov, endo -metalni kompleks.

Xenon in Radon

Ksenon je med plemenitimi plini kralj reaktivnosti. Tvorijo resnično stabilne, trgovske in značilne spojine. Pravzaprav njegova reaktivnost spominja na kisik v ustreznih pogojih.

Njegova prva sintetizirana spojina je bila "xeptf₆", Leta 1962 Neil Bartlett. Ta sol je dejansko po bibliografiji sestavljala kompleksna mešanica drugih fluoriranih ksenonov in platinskih soli.

Vendar je bilo to več kot dovolj za prikaz afinitete med ksenonom in fluoridom. Med nekaterimi od teh spojin imamo: xef₂, Xef₄, Xef₆ in [xef]⁺[PTF₅]^-. Ko XEF₆ Se raztopi v vodi, ustvari oksid:

Xef₆ + 3 h₂O → xeo₃ + 6 Hf

Ta xeo₃ lahko povzroči vrsto, znano kot ksenatos (hxeo₄^-) ali Xénic kislina (h₂Xeo₄). Ksenatos nesorazmerno do perxenatos (XEO₆^4-); In če je medij nato zakisljiv, v perxéninski kislini (h₄Xeo₆), ki je dehidrirana na ksenon tetroksid (xeo₄)::

H₄Xeo₆ → 2 h₂O + xeo₄

Radon bi moral biti najbolj reaktiven od plemenitih plinov; Vendar je tako radioaktivno, da ima praktično komaj čas za reagiranje, preden se razpade. Edine spojine, ki so popolnoma sintetizirane, so njegov fluorid (RNF₂) in oksid (RNO₃).

Proizvodnja

Utekočinjenje zraka

Plemenite plini postanejo bolj obilni v vesolju, ko se spuščamo v skupino 18. V atmosferi pa je helij malo, saj ga gravitacijsko polje Zemlje ne more obdržati za razliko od drugih plinov. Zato v zraku ni bilo odkrito, ampak na soncu.

Po drugi strani pa so v zraku opazne količine argona, iz radioizotopskega radioaktivnega razpada ⁴⁰K. Zrak je naravni vir argona, neona, Krptona in najpomembnejšega ksenona na planetu.

Za proizvodnjo je treba zrak podvrziti utekočinjenosti, da se v tekočini kondenzira. Nato se ta tekočina destilacijo ujame in tako loči vsako komponento njene mešanice (n₂, Tudi₂, Co₂, Ar itd.).

Glede na to, kako nizka naj bo temperatura in številčnost plina, se njegove cene povečujejo, da je ksenon najdražji, helij kot najcenejši.

Destilacija zemeljskega plina in radioaktivni minerali

Helij medtem dobimo iz druge delne destilacije; Toda ne zraka, ampak zemeljskega plina, obogatenega s helijem, zahvaljujoč sproščanju alfa delcev radioaktivnih mineralov Torio in urana.

Vam lahko služi: etanamid: struktura, lastnosti, uporabe, učinki

Prav tako se rodi radon "" radioaktivnega razpada polmera v svojih mineralih; Toda zaradi manjše številčnosti in v kratkem času pol življenja atomov RN je njena številčnost smešna v primerjavi z vrstniki (drugi plemeniti plini).

In končno, OganEseon je umeten, ultra -ram in zelo radioaktivni plemenit "plin", ki lahko v laboratorijih obstaja le na kratko v nadzorovanih pogojih.

Nevarnosti

Glavno tveganje za plemenite pline je, da omejujejo uporabo kisika s strani človeka, zlasti kadar se pojavi atmosfera z visoko koncentracijo. Zato jih ni priporočljivo, da jih vdihnete pretirano.

V Združenih državah Amerike je bila odkrita visoka koncentracija radona na zemljiščih na uranu, ki so zaradi njegovih radioaktivnih značilnosti lahko tveganje za zdravje.

Prijave

Industrija

Helij in argon se uporabljata za ustvarjanje inertnega vzdušja, ki služi kot zaščita med varjenjem in rezanjem. Poleg tega se uporabljajo pri proizvodnji silicijevih polprevodnikov. Helij se uporablja kot polnjenje plina v termometrih.

Argon se v kombinaciji z dušikom uporablja pri izdelavi žarnic. Kripton, pomešan s halogeni, kot sta bromin in jod, se uporablja v izpustnih svetilkah. Neon se uporablja pri lahkih opozorilih, pomešanih z tekmami in drugimi plini za razjasnitev njegove rdeče barve.

Xenon se uporablja v ločnih svetilkah, ki oddajajo luč, ki spominja na dnevno svetlobo, ki se uporabljajo v žarometih avtomobilov in projektorjih. Plemenite pline se mešajo s halogeni, da proizvajajo ARF, KRF ali XECL, ki se uporabljajo pri proizvodnji Exite.

Ta vrsta laserja proizvaja ultravijolično svetlobo kratkega vala, ki proizvaja slike z visoko natančnostjo in se uporablja pri izdelavi integriranih vezij. Helij in neon se uporabljata kot kriogeni hladilni plini.

Baloni in dihalni rezervoarji

Helij se uporablja kot nadomestek dušika v mešanici dihalnih plinov zaradi nizke topnosti telesa. To se izogne ​​nastajanju mehurčkov med fazo dekompresije med vzponom, poleg tega, da odpravi dušik z dušikom.

Helij je nadomestil vodik kot plin, ki omogoča dvig zračnih ladij in aerostatičnih balonov, ker je lahek in nerazumljiv plin.

Zdravilo

Helij se uporablja pri proizvodnji magnetov superprevodnikov, ki se uporabljajo v opremi jedrske magnetne resonance: orodje za uporabo z več zdravili.

Kripton se uporablja v halogenskih svetilkah, ki se uporabljajo pri laserski očesni kirurgiji in angioplastiki. Helij se uporablja za lažje dihanje pri astmatičnih bolnikih.

Xenon se uporablja kot anestetik zaradi visoke lipidne topnosti in misli se, da je anestetik prihodnosti. Ksenon se uporablja tudi v pljučnih medicinskih slikah.

Radon, radioaktivni plemenit plin, se uporablja v radioterapiji nekaterih vrst raka.

Drugi

Argon se uporablja pri sintezi spojin, ki nadomeščajo dušik kot inertno atmosfero. Helij se uporablja kot nosilni plin v plinski kromatografiji, pa tudi v števci Geiger za merjenje sevanja.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija. (Četrta izdaja). MC Graw Hill.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemija. (8. izd.). Cengage učenje.
3. Čelada, Anne Marie, ph.D. (6. junij 2019). Plemeniti plini, uporaba in viri. Okreval od: Thoughtco.com
4. Wikipedija. (2019). Plemenit plin. Pridobljeno iz: v.Wikipedija.org
5. Philip Ball. (18. januar 2012). Nemogoče kemija: prisilitev plemenitih plinov za delo. Okrevano od: Newscialist.com
6. Profesor Patricia Shaley. (2011). Plemeniti kemiji plina. Okreval od: butana.Kem.Uiuc.Edu
7. Gary J. Schrobilgen. (28. februar 2019). Plemenit plin. Encyclopædia Britannica. Okrevano od: Britannica.com