- ما هي الغازات النبيلة؟
- اكتشاف الغازات النبيلة
- خصائص الغازات النبيلة
- لماذا يطلق عليهم الغازات النبيلة؟
- استخدامات وتطبيقات الغازات النبيلة
- أمثلة على الغازات النبيلة
نوضح ماهية الغازات النبيلة ، وكيف تم اكتشافها ، وما هي استخداماتها ، وتطبيقاتها ، وخصائصها وأمثلة أخرى.
الغازات النبيلة مثل الهليوم آمنة جدًا نظرًا لقلة تفاعلها.ما هي الغازات النبيلة؟
في كيمياء، تسمى الغازات النبيلة أو الغازات الخاملة لمجموعة من العناصر الكيميائية التي تشكل المجموعة 18 (VIIIA) من الجدول الدوري من العناصر.
السمة الرئيسية المشتركة بينهما هي درجة تفاعلها الكيميائية المنخفضة للغاية ، أي انخفاض ميلها إلى التكوين الجزيئات ص مجمعات سكنية مع عناصر أخرى. في الواقع ، لا يوجد سوى مجموعة صغيرة من المركبات من الغازات النبيلة ، على عكس معظم العناصر المعروفة التي يمكن أن تشكل كمية أكبر من مركبات كيميائية.
في شروط درجة الحرارة ص ضغط الغازات النبيلة الشائعة مواد غازي أحادي الذرة (أي مكون من مفرد ذرة). كثير منهم موجودون بنسب متفاوتة في هواء الذي يدمج أجواء.
على الرغم من قلة تفاعلها الكيميائي ، أو في بعض الأحيان كنتيجة لذلك ، فإن هذه العناصر لها تطبيقات متنوعة للغاية في صناعة، وعادة ما يتم إنتاجها بكميات كبيرة.
اكتشاف الغازات النبيلة
تم اكتشاف معظم الغازات النبيلة خلال القرن التاسع عشر ، نتيجة للدراسات التي أجريت على شمس بقلم بيير يانسن (فرنسي ، 1824-1907) وجوزيف نورمان لوكير (بريطاني ، 1836-1920). اكتشف هؤلاء الفلكيون الهيليوم ، المسمى باليونانية (هيليوس) له نجمة.
المفاجأة في الخصائص فتحت خصائص هذا العنصر الجديد الأبواب أمام البحث عن عناصر أخرى مماثلة. هذه هي الطريقة التي تم بها اكتشاف الكريبتون والنيون والأرجون من الدراسة الكيميائية للهواء.
قرب نهاية القرن التاسع عشر ، افترض الباحثان البريطانيان اللورد رايلي (1842-1919) وويليام رامزي (1852-1916) الوجود المشترك للغازات النبيلة ، التي حصلوا من خلالها على جائزة نوبل جسدي - بدني والكيمياء. لم يبدأ الإنتاج الصناعي لهذه الغازات على نطاق واسع إلا في القرن العشرين ، حيث تم اكتشاف المزيد من خصائصها واستخداماتها.
خصائص الغازات النبيلة
بشكل عام ، تتميز الغازات النبيلة بما يلي:
- تظهر تفاعل كيميائي ضئيل أو معدوم ، أي أنها لا تتفاعل بسهولة. هذا لأن آخر طبقة إلكترونية أو مستوى طاقة ممتلئ دائمًا.
- كن خالي من اللون، شم و تذوق.
- تقديم نقط الذوبان ص الغليان قريبة جدًا ومنخفضة جدًا ، مع اختلاف بالكاد بمقدار 10 درجات مئوية ، لذا فهي دائمًا تقريبًا في الداخل الحالة الغازية، على الرغم من إمكانية تحويلها إلى سائل فقط في نطاقات درجات حرارة دقيقة للغاية.
- تتصرف كغازات مثالية في ظل الظروف العادية للضغط ودرجة الحرارة (1 ضغط جوي و 0 درجة مئوية) ، أي يمكن اعتبار أن حبيبات لا يتفاعلون مع معادلة الحالة للغازات المثالية ولا يمتثلون لها:
أين:
-
- ص. يمثل ضغط الغاز ويتم التعبير عنه في الغلاف الجوي (atm) أو وحدات مكافئة.
- الخامس. يمثل الصوت من الغاز ويعبر عنه باللتر (L) أو ما يعادله من وحدات.
- ن. يمثل كمية المادة في الغاز ويعبر عنها بـ حيوانات الخلد (مول).
- تم العثور على R. وهو ثابت الغاز المثالي ويبلغ قيمته 8.314 جول / مول كلفن (J / مول كلفن).
- ت. يمثل درجة حرارة الغاز ويتم التعبير عنه بوحدة كلفن (K) أو وحدات مكافئة.
- في حالة الهيليوم ، له خصائص خاصة جدًا: فهو يحتوي على نقاط انصهار وغليان أقل من أي مادة معروفة ، وهو العنصر الوحيد الذي يقدم السيولة الفائقة (حالة من السائل غير موجود اللزوجة، أي أنه يتدفق بدون احتكاك) ، ولا يمكن تحويله إلى صلب تحت ظروف الضغط القياسية.
لماذا يطلق عليهم الغازات النبيلة؟
في البداية ، كانت تسمى هذه العناصر "غازات خاملة" أو "غازات نادرة" ، حيث كان يُعتقد في ذلك الوقت أنها عناصر خاملة كيميائيًا تمامًا ، وبالتالي فهي نادرة جدًا في العالم. كون. كلتا الميزتين تبين أنها خاطئة.
في الوقت الحاضر يفضل استخدام "الغازات النبيلة" ، ترجمة "إيدلغاس"، المصطلح الألماني الذي عمد به الكيميائي Hugo Erdmann (1862-1910) في عام 1898. أخذ Erdmann هذا الاسم من" المعادن النبيلة "مثل الذهب ، الذي تكون تفاعلاته معتدلة جدًا. لذلك ، مثلما كان الذهب يميل إلى البقاء نقيًا والاحتفاظ بنبلته ، كذلك فعلت هذه الغازات.
استخدامات وتطبيقات الغازات النبيلة
هذه العناصر لها استخدامات عديدة لـ كائن بشري، مثل:
- عوازل نظرًا لقلة تفاعلها ، فمن الممكن استخدامها لاحتواء مواد شديدة التفاعل أو خطيرة.
- المبردات المبردة. من خلال العمليات التي تستخرج الحرارة وتقليل ضغط، الغازات تتحول إلى سوائل ، وهذه السوائل مثالية لحفظ الآلات الدقيقة مثل مغناطيس الموصلات الفائقة أو معدات الرنين المغناطيسي النووي. يستخدم الهيليوم على نطاق واسع لهذا الغرض.
- مكون تنفس. يستخدم الهيليوم الممزوج بغازات أخرى في خزانات رواد الفضاء والغواصين ، لأنه يقلل من التأثير المخدر لما يسمى "مرض العمق" ، والذي ينتج عن التركيز العالي للغازات في الدم والأنسجة. نظرًا لأن الهيليوم لديه قابلية ذوبان ضعيفة ، فمن غير المرجح أن يمر عبره أغشية الخلايا.
- مليئة بالونات قابلة للنفخ أو المناطيد. يمكن استخدام الهيليوم لنفخ البالونات لأنه أخف من الهواء وآمن جدًا ، وهو بديل مثالي للهيدروجين شديد الاشتعال.
- إضاءة. يمكن استخدام النيون والزينون والأرجون والكريبتون وتعبئته بالمصابيح المتوهجة لإنتاج ألوان محددة من خفيفة، فيما نطلق عليه عادة "أضواء النيون".
- لصنع الليزر. غالبًا ما تستخدم في العمليات الجراحية أو الإجراءات الصناعية.
أمثلة على الغازات النبيلة
الغازات النبيلة سبعة فقط:
- الهليوم (ذكر). إنه ثاني أكثر العناصر وفرة في الكون المعروف. إحدى طرق الحصول عليها هي نتاج تفاعلات اندماج الهيدروجين في قلب النجوم. يتميز بخصوصية تغيير صوت الإنسان عند استنشاقه وكونه أخف بكثير من الهواء.
- نيون (ني). عنصر آخر وفير في الكون المعروف. تستخدم في صناعة مصابيح الفلورسنت حيث أنها تمنحها اللون الأحمر. يستخدم بشكل خاص في صناعة التلفزيونات. كما أنه يستخدم على نطاق واسع في إنتاج ليزر He-Ne.
- الأرجون (عربي). أحد الغازات الشائعة في الهواء الذي نتنفسه ، ويستخدم على نطاق واسع كعازل صناعي وفي الحصول على الليزر.
- كريبتون (كر). على الرغم من أنه غاز نبيل ، إلا أنه يمكن أن يتفاعل مع الفلور وبعض المواد الأخرى عالية القدرة الكهربية ، وله ستة نظائر مستقرة وسبعة عشر نظيرًا مشعًا.
- زينون (Xe). إنه غاز ثقيل للغاية ، موجود فقط في آثار ضئيلة في الغلاف الجوي للأرض. كانت أول غازات نبيلة يتم تصنيعها صناعياً.
- الرادون (آكانيوز). نتيجة التحلل الإشعاعي لعناصر مثل الراديوم أو الأكتينيوم (لهذا السبب كان يطلق عليه سابقًا الأكتينون) ، هو غاز نبيل ولكنه مشع ، ويمكن أن يستمر نظيره الأكثر استقرارًا لمدة 3.8 يومًا كحد أقصى ، قبل أن يتفكك إلى البولونيوم -218.
- أوجانسون (أوغ). وتسمى أيضا انبثاق eka، ununoctium (Uuo) أو العنصر 118 ، هذا الغاز النبيل الغامض شديد النشاط الإشعاعي ومن أصل اصطناعي ، أي أنه غير موجود في طبيعة سجية. تم "اكتشافه" في عام 2002.