Аргон. Самый дешевый из семейства
В 1785 году Генри Кавендиш обнаружил в воздухе новый неизвестный газ, но не смог понять, чем он являлся. Через 107 лет Уильям Рамзай, проводя аналогичные опыты, смог установить, что это – инертный газ. Позднее его назвали аргоном, что с греческого переводится как «недеятельный». Причина того, что ученые долгое время не могли обнаружить аргон, заключается в том, что он инертен и не вступает в химические реакции. А как заметить то, что никак себя не проявляет? Задача не из легких.
Аргон тяжелее воздуха в 1,38 раза. Поэтому дышать им, как гелием, ни в коем случае нельзя. Можно просто задохнуться, так как выдохнуть его очень сложно. Для этого надо становиться вверх ногами.
Смесь из 69 % аргона, 11 % азота и 20 % кислорода применяется для наркоза. До тех пор, пока человек дышит этой смесью, он спит. Как только престает ей дышать, человек просыпается.
Источником аргона на Земле является радиоактивный изотоп 40К. В ходе его ядреных превращений образуется изотоп 40Ar. Получают аргон в результате разделения воздуха на кислород и азот, где он является побочным продуктом. Аргон является самым доступным и дешевым из всех инертных газов. Совокупность этих свойств, а также тот факт, что он не участвует в химических реакциях, применяется в тех случаях, когда необходимо проводить какие‑то работы с другими веществами, которые могут взаимодействовать с кислородом или азотом воздуха. Они помещаются в атмосферу аргона, и кислород с азотом больше не доставляют неудобств. Так, например, поначалу аргон использовали в качестве газа‑наполнителя для лампочек, чтобы вольфрамовая нить не перегорала. Затем аргон нашел свое применение в металлургии, в тех процессах, где необходимо исключить контакт расплавленного металла с кислородом воздуха. То есть аргон используется как защитная среда. Также аргон применяется в дуговой электросварке трудносвариваемых металлов.
|
|
|
Криптон. Не страшен супермену
Этот инертный газ открыл все тот же Уильям Рамзай, что не удивительно, так как он занимался исследованиями, связанными именно с инертными газами. Но данное открытие получилось случайно, как и многие другие значимые открытия в самых разнообразных областях науки. Он пытался выделить гелий из воздуха, но у него этого не получилось. Однако в спектре тяжелой фракции он обнаружил желтую и зеленую линии в тех местах, где подобных следов не оставлял ни один известный элемент. Вывод был очевиден: обнаружен новый химический элемент. Его назвали криптоном, что означает «скрытный».
Газообразный криптон в 2,87 раза тяжелее воздуха, а жидкий в 2,14 раза тяжелее воды. Так же, как и аргон, криптон имеет малый температурный диапазон между жидким и твердым состояниями. Температура плавления –156,6°С, а температура кипения –153,9°С. Этот факт свидетельствует о том, что атомы инертных газов имеют слабые силы межмолекулярного взаимодействия. То есть силы, которые связывают молекулы между собой.
|
|
|
Криптон достаточно редкий и рассеянный газ. Но его содержание в атмосфере постепенно (очень медленно) возрастает, так как его «выдыхают» некоторые минералы, содержащие уран, в которых он образуется в результате ядерных реакций. Чтобы получить один литр криптона, необходимо переработать более миллиона литров воздуха. Так как криптон – это уже более тяжелый элемент, в отличие от гелия, неона и аргона, то внешняя электронная оболочка находится на большем расстоянии от ядра. Это приводит к тому, что внешние электроны не так сильно связаны с ядром, как у предыдущих инертных газов.
Чаще всего криптон применяется во всех тех же лампах накаливания, так как его использование позволяет продлить срок службы такой лампы в 2-4 раза. Он хуже, чем аргон, проводит тепло и в нем вольфрамовая нить меньше распыляется. Также уменьшается объем колбы. Такие лампы, если сейчас и не используются в быту, то в лакокрасочной и текстильной промышленности порой применяются, в том числе в качестве мощного источника инфракрасного излучения.
|
|
|
Ксенон. Очень яркий
Обнаружить данный элемент – задача довольно сложная. В 1 м³ воздуха содержится 9,3 л аргона и всего 0,08 мл ксенона. Работал над его открытием все тот же Уильям Рамзай в компании с англичанином-тезкой Уильямом Траверсом. Они все так же сжижали воздух и разделяли его на фракции из разных газов. Эта пара переработала около 100 т жидкого воздуха, и каждый раз после выделения и очистки криптона все равно оставался остаток. Этот остаток в электрическом разряде светился, давая удивительной красоты голубоватый спектр в областях от оранжевой до фиолетовой. Как мы помним, каждый элемент имеет свой набор спектральных линий. Полученный новый набор не был похож ни на один ранее известный. Вывод напрашивался сам собой: получен новый химический элемент. Его назвали ксеноном, что в переводе означает «чужой».
«Чужим» он стал по причине того, что вроде бы инертный газ, но ученые нашли первые химические соединения именно с ксеноном. Этот факт, конечно, немного смутил ученых, но вскоре они во всем разобрались, и все встало на свои места. Чем больше атом, тем слабее связаны с ядром внешние электроны. Поэтому их легче потерять и затем вступить в реакции с кем-нибудь, у кого проще отобрать электрон.
|
|
|
До 1961 года считалось, что инертные газы не могут вступать в реакции с другими веществами. Вера в инертность была абсолютной. Значит и химикам особо делать нечего с этими элементами. Похимичить-то не получится. Максимум перегонять газы из одного сосуда в другой. Однако ученый из Канады Бартлетт проводил опыты с гексафторидом платины PtF6 при комнатной температуре и получил твердое желто-оранжевое вещество, которое являлось гексафтороплатинатом ксенона Xe[PtF6]. Мало того, что было доказано, что инертный газ ксенон может участвовать в химических реакциях, так с ним можно проводить и другие химические превращения. Данное открытие в мире химии поначалу было воспринято в штыки. В этот факт не хотели верить.
В 1979 году при действии высокого давления на замороженный ксенон удалось получить его в металлическом состоянии. Он оказался сверхпроводником. Правда температура сверхпроводимости около –266°С.
О применении ксенона вы и сами знаете. Вы, наверное, слышали про ксеноновые лампы автомобилей. В таких лампах светит дуговой разряд в ксеноне, находящемся под высоким давлением. Свет появляется мгновенно после включения. Он очень ярок и его цвет близок к белому. На него можно смотреть только через фильтр, так как глаза не выдерживают таких ярких лучей. Поэтому постепенно ксеноновые фары запрещают, хотя выглядят они очень эффектно. Ксенон, как и криптон, используется в осветительной технике в других областях. Например, где требуется правильная цветопередача, то есть при съемках фильмов. Конечно, их все сильнее вытесняют другие источники света, но порой без ксеноновых ламп не обойтись.
Также соединения ксенона со фтором применяют для хранения и транспортировки самого ксенона и агрессивного фтора.
Дата добавления: 2018-09-20; просмотров: 279; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!