Что такое благородные инертные газы

В сварке нередко применяются так называемые инертные газы. К ним относится группа химических элементов, у которых оказываются схожие свойства. Инертный газ благородный при нормальных условиях является одноатомным. Практически все они не обладают ни цветом, ни запахом. Характерной отличительной особенностью является очень низкая химическая реактивность. Они практически не вступают в реакцию с металлами, что и требуется для нормальной работы. Такие газы занимают первые 6 периодов и относятся к восьмой группе химических элементов в периодической таблице.

Свойства инертных газов можно объяснить по теории об атомных структурах. У них получаются полные электронные оболочки из валентных электронов. Это создает условия, в которых вещество может участвовать лишь в небольшом количестве химических реакций. Стоит отметить, что различия в температурах кипения и плавления практически у всех благородных газов менее 10 градусов Цельсия.

Что такое инертные газы?

Благородные газы, известные в химии благодаря своему уникальному свойству не смешиваться с другими веществами, также часто называют инертными. Как можно судить из названия, “благородство” инертных газов не позволяет им взаимодействовать с более простыми субстанциями и даже друг с другом. Такая избирательность благородных газов вызвана их атомным строением, которое проявляется в замкнутой внешней электронной оболочке, не позволяющей радону, гелию, ксенону, аргону, криптону и неону обмениваться своими электронами с атомами других газов.

Самым распространенным инертным газом в природе считают аргон, который занимает почетное третье место по содержанию в атмосфере Земли после азота и кислорода. У аргона нет вкуса, запаха и цвета, однако именно этот газ считается одним из самых распространенных во Вселенной. Так, наличие этого газа наблюдается даже в некоторых планетарных туманностях и в составе некоторых звезд.

При нагревании в газоразрядной трубке аргон приобретает розовый оттенок

Самым редким благородным газом в природе считают ксенон, который несмотря на свою редкость, содержится в атмосфере Земли наряду с аргоном. Ксенон обладает наркотическими свойствами и часто применяется в медицине в качестве анестезирующего средства. Кроме того, согласно данным Всемирного антидопингового агентства, ингаляции этого редкого газа имеют допинговый эффект, влияющий на физическое состояние применяющих его спортсменов. Заполнение ксеноном легких человека приводит к временному понижению тембра голоса, что является эффектом, обратным применению гелия.

При нагревании ксенон светится фиолетовым цветом

Четверо остальных благородных газов — Радон, Гелий, Неон и Криптон — также обладают своими уникальными свойствами. Все они не имеют какого-либо специфического вкуса, запаха или цвета, однако присутствуют в атмосфере Земли в небольших количествах и важны для нашего дыхания. Так, гелий считается одним из самых распространенных элементов в космосе, а его наличие в атмосфере Солнца, в составе других звезд Млечного Пути и некоторых метеоритов подтверждено научными данными.

Если вам нравится данная статья, приглашаю вас присоединиться к нашему каналу на Яндекс.Дзен, где вы сможете найти еще больше полезной информации из мира популярной науки и техники.

Неон, светящийся при нагревании красноватым оттенком, получается из воздуха при его глубоком охлаждении. Из-за сравнительно небольшой концентрации этого инертного газа в атмосфере планеты, неон чаще всего получают в качестве побочного продукта при добыче аргона.

Радон — радиоактивный инертный газ, который может представлять опасность для человеческого здоровья. Газообразный радон способен светиться голубым или синим светом, постепенно облучая человека и даже приводя к онкологическим заболеваниям. Несмотря на это, в медицине часто применяются так называемые радоновые ванны, которые позволяют добиться положительного эффекта при лечении болезней центральной нервной системы.

Радоновое озеро в селе Лопухинка Ленинградской области

И наконец, последний благородный газ, который можно найти в природе — криптон. Это один из самых редких благородных газов во Вселенной. В отличии от остальных инертных газов, этот газ при определенных условиях может испускать резкий запах, схожий с запахом хлороформа. Воздействие криптона на человека и животных крайне мало изучено из-за невероятной редкости этого газа.

Область применения

Свойства инертных газов делают их очень востребованными в сварочной сфере. Основными местами применения являются газовая и газово-дуговая сварка. Они выполняют роль защитной среды, которая отгораживает сварочную ванну с расплавленным металлом от негативного воздействия различных факторов, в том числе и воздушной среды. Как правило, они применяются вместе с техническим кислородом, так как он повышает температуру их горения. При использовании инертных газов швы получаются более надежными и качественными, так как снижается вероятность возникновения брака во время работы.

Вещества используются на строительных площадках при соединении металлоконструкций, в особенности, несущих частей. Ими удобнее работать с тонкими деталями, трубами и прочими объектами, которые сложно поддаются электрической сварке. В ремонтных мастерских по восстановлению автомобилей и прочей сложной техники именно сварка инертными газами является основным методом соединения деталей, так как она обладает деликатным отношением к материалу. В коммунальной сфере, где речь идет о ремонте труб и прочих вещей эти разновидности также используются. При производстве металлических изделий самого различного типа, особенно из цветных сложно свариваемых металлов, инертный газ благородный выступает основным сырьем для работы.

Открытие и список инертных газов

Инертные газы относятся к 18-й группе химических элементов периодической таблицы Менделеева. Всего существует 6 элементов, которые имеют следующие названия и формулы:

• гелий (He);
• неон (Ne);
• аргон (Ar);
• криптон (Kr);
• ксенон (Xe);
• радиоактивный радон (Rn).

Они довольно широко представлены во вселенной. По современным подсчетам космическая масса вселенной состоит на 76% из водорода, на 23% из гелия и только 1% приходится на другие элементы.

Водород и гелий ученые относят к элементам первичной материи вселенной. В атмосфере Земли благородных газов около одного процента. В основном это аргон. Их открытие — одна из увлекательнейших страниц истории науки.Содержание инертных газов в природе:

В космосе особенно много гелия, образующегося там из водорода в результате термоядерной реакции. После водорода, это самый распространенный элемент. На Земле гелий можно обнаружить в составе природных горючих газов.

• Неон присутствует в атмосфере и в земной коре — 0,00005 г/т.
• Аргон — это самый распространенный на планете инертный газ. (в земной коре его ничтожно мало, а в атмосфере почти один процент).
• Криптон, ксенон и радон обнаруживается в земной атмосфере и в отдельных минералах, содержащих уран.
• Радон относится к радиоактивным элементам, среди всех он один из самых тяжелых, он определяет степень естественной радиоактивности воздуха.

Первым из этих элементов был открыт гелий. В 1868 году его обнаружили в солнечном спектре. В Парижской академии газ назвали гелий или «солнечный». Британский химик Уильям Рамзай открыл гелий и на Земле, но уже после того, как был открыт аргон.

В 1892 году в Лондоне химик Джон Уильям Стретт (лорд Рэлей) опубликовывает обращение к ученым в журнале «Природа». Он обнаружил, что азот, полученный из воздуха, имеет больший вес, чем азот, полученный химическим путем. Как объяснить это явление — задал Рэлей вопрос своим коллегам?

Рамзай высказал предположение: в азоте воздуха содержится неизвестный газ. Два года совместных исследований привели к сенсационным результатам. Был открыт новый газ, он оказался инертным. Он стал называться аргон — «медленный» или «неактивный».

Благородные (инертные) газы

Благородные газы ( инертные либо редкие газы ) — группа химических элементов с похожими свойствами: при нормальных условиях они являются одноатомными газами. Химия 7,8,9,10,11 класс, ЕГЭ, ГИА    Копировать ссылку     РаспечататьБлагородные газы (инертные либо редкие газы) — группа химических элементов с похожими свойствами: при нормальных условиях они являются одноатомными газами. Это химические элементы, которые образуют главную подгруппу 8-й группы периодической системы Менделеева.

При обычных условиях — это газы без цвета, вкуса и запаха, плохо растворимые в воде, не возгораются при нормальных условиях, с очень низкой химической реактивностью. Их температуры плавления и кипения закономерно увеличиваются с увеличением атомного номера.

Среди всех благородных газов лишь у Rn нет стабильных изотопов и только он является радиоактивным химическим элементом.

Редкими (инертными) газами являются:

• гелий (He) (атомный номер 2),
• неон (Ne) (10),
• аргон (Ar) (18),
• криптон (Kr) (36),
• ксенон (Xe) (54)
• радиоактивный радон (Rn) (86).

В последнее время к этой группе также причисляют унуноктий (Uuo) (118).

Все инертные газы собой завершают соответствующий период в Периодической системе и имеют полностью завершенный, устойчивый внешний электронный уровень.

У инертных газов электронная конфигурация ns2np6 (у гелия 1s2) и они образуют VIIIА группу. С возрастанием порядкового номера увеличиваются радиусы атомов и их способность к поляризуемости, что приводит к увеличению межмолекулярных взаимодействий, к увеличению Тпл и Ткип, к улучшению растворимости газов в воде и других растворителях. Для инертных газов существуют такие известные группы соединений: молекулярные ионы, соединения включения, валентные соединения.

Инертные газы относятся к последней при этом они занимают первые 6 периодов и относятся к 18-й группе в периодической таблице химических элементов. Флеровий — элемент 14-й группы показывает некоторые свойства благородных газов, поэтому он способен заменить в периодической таблице унуноктий. Благородные газы неактивны химически и могут принимать участие в химических реакциях только в экстремальных условиях.

Почему благородные газы так названы?

В период открытия этих элементов для их обозначения употреблялось понятие инертные и благородные газы. Последнее понятие предложил Рамзай.

Оно образовалось по аналогии с названием металлов, входящих в группу семейства платины, которые в то время образовывали 8 группу.

На сегодняшний день 0 группа в периодической таблице расформирована, а ее представители перенаправлены в главную подгруппу 8 группы.

Согласно еще одному мнению, такое название эти элементы получили из-за того, что в обычных условиях они не образуют никаких химических соединений, не вступают в реакции с иными веществами.
Однако они не пополняют ряды «химических мертвецов», так как при создании благоприятных условий на основе этих представителей можно получить оксиды, соли.

Чаще всего таким способом получают производные ксенона, радона и криптона.

Где применяются благородные газы?

Самыми применяемыми человеком инертными газами считаются аргон, гелий и неон, которые используются повсеместно от физики до медицины. Так, гелий используется при сварке металлов и в качестве хладоносителя при проведении лабораторных экспериментов. Неон и аргон часто применяются при изготовлении ламп накаливания и в металлургии, при изготовлении алюминиевых сплавов.

Благодаря своим уникальным свойствам, благородные газы нашли свое применение в разных отраслях науки

Остальные благородные газы чаще всего используются в медицине. Как уже упоминалось выше, радон находит свое применение в медицине, а ксенон и криптон используются в качестве наполнителя осветительных ламп.

Невидимость — как и путешествие во времени, телепортация, левитация и сверхскорость — является предметом обсуждения научной фантастики с самого ее появления….

Вселенная — волшебное окно времени, позволяющее нам заглянуть в прошлое. Чем дальше мы смотрим, тем дальше назад во времени мы видим. В отличие от наших мозг…

На сегодняшний день 21% воздуха, которым мы дышим, состоит из молекулярного кислорода. Но этот газ не всегда был в таком количестве, не всегда мог поддержива…

Цвета и спектры инертных газов

Цвета и спектры благородных газов. В первой строке таблицы изображены благородные газы в колбах, через которые пропущен ток, во второй — сам газ в трубке, в третьей — в трубках, которые изображают обозначение элемента в периодической таблице Менделеева.

Гелий	Неон	Аргон	Криптон	Ксенон

Распространенность инертных (редких) газов в природе

Из-за того, что инертные газы обладают химической инертностью, их довольно долго не получалось обнаружить, и их открытие состоялось лишь во 2-й половине XIX века.

Гелий – является вторым (после водорода) по распространенности элементом во Вселенной, в земной коре содержание гелия составляет лишь 1 · 10-6 масс. %. Гелий является продуктом радиоактивного распада и содержится в пустотах горных пород и в природном газе.

Все благородные газы являются составляющими воздуха. В 1 3м воздуха находится 9,3 л аргона, 18 мл неона, 5 мл гелия, 1 мл криптона и 0,09 мл ксенона. Солнце приблизительно на 10% состоит из гелия, образующийся из водорода по реакции ядерного синтеза:

(β+ — позитрон,  — антинейтрино). В спектре излучения Солн­ца довольно интенсивно проявляются линии гелия, которые были впервые обнаружены в 1868 г. На Земле гелий был найден только в 1895 г. при спектральном анализе газов, выделяющихся при растворении в кислотах минерала клевеита U2О3. Уран, входящий в состав минерала, самопроизвольно распадается по уравнению:

238U → 234Th + 4He.

В небольшом количестве они присутствуют в воздухе и некоторых горных породах, а также в атмосферах некоторых планет-гигантов.

Промышленное использование инертных газов основано на их низкой химической активности или специфических физические свойствах.

Некоторые характеристики элементов VIIIА подгруппы (инертных газов)

Уникальными физическими свойствами обладает гелий. Во первых, это — единственное из известных в природе веществ, которое остается жидким при самых низких температурах, вплоть до 0 К. Он кристаллизуется только под давлением 25 атм. Во-вторых, гелий имеет самую низкую из всех веществ температуру кипения. Наконец, самое интересное свойство гелия — сверхтекучесть. При температурах ниже 2,2 К жидкий 4Не существует в виде смеси двух жидкостей, одна из которых имеет обычные свойства, а другая — аномальные. Сверхтекучая компонента жидкого гелия имеет практически нулевую вязкость (в 10 млрд. раз меньше, чем у воды). Это вещество способно просачиваться через мельчайшие отверстия в пористом сосуде, оно самопроизвольно вытекает из непористого сосуда, поднимаясь вверх по его стенкам, и обладает сверхвысокой теплопроводностью.

Электронное строение благородных газов

Какие благородные газы используются для светотехники?

В большей части конструкций, характеризующихся наличием источников света, имеются инертные газообразные элементы таблицы Менделеева. Во время прохождения по их верхним слоям электрического тока, масса начинает светиться. Оттенок свечения может быть разным:

• неон обладает оранжево-красным свечением, из-за чего используется для создания световой рекламной продукции, газоразрядных лампочек;
• криптон может окраситься в зеленоватый или грязно-белесый оттенок, а при высоком напряжении дает сине-белый свет: широкое применение получил у фото-художников с целью формирования специфического освещения;
• гелий обладает синим, серым, зелено-голубым свечением, в некоторых ситуациях окрашивается в бело-оранжевый цвет: также применяется для создания освещения;
• аргон дает фиолетовый голубой оттенок;
• ксенон может давать серое, синеватое свечение: используется для фотовспышек, лампочек индикации;
• радон характеризуется синим светом: не имеет применения в газосветильных приборах из-за отсутствия стабильных изотопов.

Указанные характеристики инертных элементов таблицы Менделеева позволяют их широко применять в практических целях.

Существует множество научных исследований, дающих возможность использования веществ в медицине, строительстве, промышленности, а также художественной деятельности.

Как экономить воду по счетчику: подсказки и советы.

Как экономить воду на предприятии: советы и подсказки.

В этом видео рассказано о неоне. Не забывайте оставлять свои вопросы, пожелания и комментарии к статье.

Физические свойства

Менделеев открытие аргона расценивал как испытание периодического закона. Ведь если аргон существует, то он должен стоять на месте калия, однако это противоречило бы закону периодической повторяемости свойств элементов.

Испытание было выдержано с успехом. Открытие гелия на Земле позволило предположить наличие отдельной группы. Из-за инертности газов их выделили в нулевую группу. Рамзай был непоколебимым сторонником периодического закона Менделеева и, опираясь на него, предсказал, а потом уже открыл неон, криптон и ксенон.

Радон был обнаружен в 1900 году, как результат распада радиоактивного радия. Сам он также подвергался дальнейшему распаду. Превращаемость элементов, стала доказанным фактом и новые открытия, обусловленные развитием техники.

Инертные газы имеют следующие физические свойства:

• они не обладают ни цветом, ни запахом;
• их с трудом можно обратить в жидкое состояние;
• с возрастанием поляризуемости молекул от гелия к радону, повышается их способность растворяться в воде;
• они могут легко растворяться в органических растворителях, например, спирте или бензине;
• они способны адсорбироваться на поверхности активированного угля при низких температурах, что дает возможность проводить их очистку и разделение;
• у гелия очень высока способность проникать в другие химические элементы, он может просачиваться сквозь стенки различных сосудов (стеклянных, пластмассовых и некоторых металлических).

При помощи масс-спектрографа у всех инертных газов обнаружены изотопы. В природе у гелия наименьшее количество стабильных изотопов — 2, у ксенона — наибольшее 9. У радона стабильных изотопов не обнаружено.

Строение атомов

Причина инертности благородных газов в строении атомов. Исследования показали, что у них максимально заполненные энергетические уровни. Гелий обозначается как 1s2 элемент. Он имеет самую прочную структуру атома среди всех химических элементов.

Остальные благородные газы — это p элементы. Электронное строение атома определяет многие свойства этих газов. Их молекулы одноатомные. У них низкая энергия сродства к электрону.

Завершенность внешнего энергетического уровня обусловливает диамагнитность благородных газов. Высокие потенциалы ионизации, также прямое следствие замкнутости и устойчивости электронных оболочек атомов.

С ростом порядкового номера элемента его потенциал ионизации уменьшается. При сравнении видно, что начиная с криптона, у инертных газов ионизационный потенциал уже ниже, чем у кислорода и фтора. Это обусловливает возможность взаимодействия этих элементов.

Опровержение теории химической инертности

По плотности они делятся на легкие: гелий и неон и тяжелые — все остальные. Гелий самый легкий газ в природе, он легче воздуха в 7 раз. Аргон открывает группу тяжелых газов. Жидкий аргон тяжелее не только воздуха, но и воды.

С увеличением поляризуемости от гелия к радону, увеличиваются радиусы атомов, а также возрастает растворимость в воде и абсорбируемость. Газообразный гелий с трудом можно собрать в закрытый сосуд. Аргон, по сравнению с гелием, уже более вязкий. Его можно перелить из сосуда в сосуд. С увеличением атомной массы и радиуса атома у газов уменьшается теплопроводность, повышается температура кипения. Кроме того, увеличивается возможность деформации внешних электронных слоёв, а значит создается предпосылка химической связи.

Для сжижения благородных газов нужны сверхнизкие температуры, особенно для гелия. У жидкого гелия обнаружено уникальное свойство — сверхтекучесть.

Это подтверждается простым опытом. Если погрузить пробирку в сосуд с жидким гелием, то жидкость будет ползти вверх по наружной стенке пробирки и опускаться по внутренней. Если пробирку приподнять, то гелий начинает двигаться в обратную сторону, выравнивая уровни. Когда пробирку вынимают, то гелий продолжает стекать по ней и капать вниз.

Это свойство у гелия открыл советский физик, академик Петр Леонидович Капица. В 1962 году канадский химик Нил Бартлетт, наконец, опроверг теорию химической инертности благородных газов. Ему удалось в процессе гетерогенного катализа синтезировать соединение ксенона с гексафторидом платины (Xe+PtF6=Xe (PtF6)x).

Событие это было также сенсационно, как заявление Рамзая об инертности аргона. Это позволило инертным газам покинуть нулевую группу. Инертные газы в таблице Менделеева справедливо заняли свое место в восьмой группе.

Правда, еще до открытия Бартлетта были получены клатратные соединения тяжелых инертных газов. При относительно высоких давлениях молекулы газов, в этом случае криптона, плотно окружаются молекулами гидрохинона и включаются в них.

В клатратных соединениях связь молекулярная, валентные электроны в них не взаимодействуют. Клатраты нестойкие соединения, в растворах они быстро распадаются на составные части. Их можно использовать как удобные формы для хранения благородных газов.

Благородные, или инертные газы: свойства и применение

Инертные газы — группа элементов в таблице Менделеева, обладающих однотипными свойствами. Все эти вещества — одноатомные газы, с большим трудом взаимодействующие с другими веществами. Это объясняется тем, что их внешние атомные оболочки полностью «укомплектованы» (кроме гелия) восемью электронами и являются энергетически стабильными.

Эти газы еще называют благородными или редкими. В группу входят: гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радиоактивный радон. Некоторые исследователи сюда же относят и новый элемент оганессон.

Впрочем, он еще мало изучен, а теоретический анализ структуры атома предсказывает высокую вероятность того, что этот элемент будет твердым, а не газообразным.

На нашей планете благородные газы преимущественно содержатся в воздухе, но они есть в небольших количествах в воде, горных породах, природных газах и нефти.

Много гелия в космическом пространстве, это второй по распространенности элемент после водорода. В Солнце его почти 10%. Судя по имеющимся данным, благородных газов много в атмосферах крупных планет Солнечной системы.

Все газы, кроме гелия и радона, добывают из сжиженного воздуха фракционным разделением. Гелий получают как сопутствующий продукт при добыче природного газа.

Свойства

Газы без цвета, запаха и вкуса. Они всегда есть в атмосферном воздухе, но их невозможно увидеть или почувствовать. Плохо растворяются в воде. Не горят и не поддерживают горение.

Плохо проводят тепло. Хорошо проводят ток и при этом светятся. Практически не реагируют с металлами, кислородом, кислотами, щелочами, органическими веществами.

Химическая активность растет по мере увеличения атомной массы.

Гелий и неон вступают в реакции только при определенных, как правило, очень сложных условиях; для ксенона, криптона и радона удалось создать достаточно «мягкие» условия, при которых они реагируют, например, со фтором.

В настоящее время химики получили несколько сотен соединений ксенона, криптона, радона: оксиды, кислоты, соли. Большая часть соединений ксенона и криптона получают из их фторидов. Скажем, чтобы получить ксенонат калия, сначала растворяют фторид ксенона в воде.

К полученной кислоте добавляют гидроокись калия и тогда уже получают искомую соль ксенона. Аналогично получают ксенонаты бария и натрия.

Инертные газы не ядовиты, но способны вытеснять кислород из воздуха, понижая его концентрацию до смертельно низкого уровня.

Смеси тяжелых благородных газов с кислородом оказывают на человека наркотическое воздействие, поэтому при работе с ними следует использовать средства защиты и строго следить за составом воздуха в помещении.

Хранят газы в баллонах, вдали от источников пламени и горючих материалов, в хорошо проветриваемых помещениях. При транспортировке баллоны следует хорошо укрепить, чтобы они не бились друг о друга.

Применение

• В газовой и газово-дуговой сварке в металлургии, строительстве, автостроении, машиностроении, коммунальной сфере и пр. Для получения сверхчистых металлов.
• Нерадиоактивные благородные газы применяются в цветных газоразрядных трубках, часто используемых в уличных вывесках и рекламе, а также в лампах дневного света и лампах для загара.

Гелий

• Жидкий гелий — самая холодная жидкость на планете (кипит при +4,2 °К),  востребована для исследований при сверхнизких температурах, для создания эффекта сверхпроводимости в электромагнитах, например, ядерных ускорителей, аппаратов МРТ (магнитно-резонансной томографии).
• Гелий-газ применяют в смесях для дыхания в аквалангах. Он не вызывает наркотического отравления на больших глубинах и кессонной болезни при подъеме на поверхность.
• Так как он значительно легче воздуха, им заполняют дирижабли, воздушные шары, зонды. К тому же он не горит и гораздо безопаснее ранее использовавшегося водорода.
• Гелий отличается высокой проницаемостью — на этом свойстве основаны приборы поиска течи в системах, работающих при низком или высоком давлении.
• Смесь гелия с кислородом применяется в медицине для лечения болезней органов дыхания.

Неон

• Применяется в радиолампах. Смесь неона и гелия — рабочая среда в газовых лазерах.
• Жидкий неон используется для охлаждения, он обладает в 40 раз лучшими охлаждающими свойствами, чем жидкий гелий, и в три раза лучшими, чем жидкий водород.

Аргон

• Аргон широко применяется из-за своей низкой стоимости. Его используют для создания инертной атмосферы при манипуляциях с цветными, щелочными металлами, жидкой сталью; в люминесцентных и электрических лампах. Аргоновая сварка стала новым словом в технологии резки и сварки тугоплавких металлов.
• Считается лучшим вариантом для заполнения гидрокостюмов.
• Радиоактивный изотоп аргона применяется для проверки систем вентиляции.

Криптон и ксенон

• Криптон (как и аргон) обладает очень низкой теплопроводностью, из-за чего используется для заполнения стеклопакетов.
• Криптоном заполняют криптоновые лампы, используют в лазерах.
• Ксеноном заполняют ксеноновые лампы для прожекторов и кинопроекторов. Его используют в рентгеноскопии головного мозга и кишечника.
• Соединения ксенона и криптона со фтором являются сильными окислителями.

Радон

• Применяется в научных целях; в медицине, металлургии.

Свойства благородных газов

Физические свойства благородных газов приведены в табл. 17.

Физические свойства благородных газов. Таблица 17

Благородные газы не имеют запаха, вкуса, бесцветны во всех агрегатных состояниях. Из всех благородных газов уникальными свойствами обладает гелий.

Он в 7 раз легче воздуха, особенно трудно сжижается, крайне мало растворим в воде (в 100 объемах воды при нормальных условиях растворяется 1 объем гелия). В жидком состоянии гелий обладает сверхпроводимостью и сверхтекучестью.

Растворимость остальных газов повышается с возрастанием атомного веса и у радона достигает 50 объемов в 100 объемах воды. Остальные благородные газы также хорошо проводят электрический ток.

О химических свойствах благородных газов уже говорилось выше (§90). Наиболее полно изучены химические свойства ксенона, его фториды, оксиды и соединения с металлами платиновой группы.
Однако есть данные о соединениях криптона и радона.
Следует заметить, что благородные газы имеют очень характерные спектры.

Это позволяет легко обнаруживать их и различать между собой, что и используется для их аналитического определения.

Применение и получение благородных газов

Применение благородных газов связано с особенностью их свойств. Легкость и негорючесть гелия позволили использовать его первоначально в воздухоплавании при строительстве дирижаблей.

Низкая растворимость его в воде привела к использованию этого газа для изготовления газовой смеси для дыхания при кессонных и водолазных работах.
Широко применяются благородные газы в светотехнике. В газосветных разрядных лампах они светятся разными цветами: неон — розовым, аргон — синим, криптон — зеленым.

Это позволяет использовать их в световых рекламах, а неон — и на маяках. Наполняемые аргоном электрические лампочки накаливания долговечнее, чем наполняемые азотом. При заполнении ламп криптоном или ксеноном возрастает светоотдача, а колбы таких ламп можно делать значительно меньше.

В люминесцентные лампы также добавляют немного аргона или криптона для лучшей их работы. Благородные газы используются и в телевизионной аппаратуре.

В связи с химической инертностью благородные газы, главным образом аргон и гелий, используют для работы в их атмосфере с некоторыми металлами, к которым предъявляются требования особой чистоты и точности обработки.

Гелий имеет очень большое значение для получения сверхнизких температур.
Ксенон и радон нашли применение в медицине: ксенон — при рентгеноскопии головного мозга, радон — в физиотерапии (радоновые ванны).

Смесь криптона с кислородом оказывает наркотизирующее действие.

Применение благородных газов

Имеется 3 цилиндра. В одном из них находится кислород, в другом — азот, в третьем — аргон. Как распознать, в каком цилиндре какой газ? Каким реактивом при этом следует воспользоваться? Подтвердите свой ответ уравнениями реакций.
Благородные газы — неон, аргон, криптон и ксенон — получают из воздуха.

Для их полной очистки от примесей азота пользуются многократной фракционной перегонкой, пропусканием при нагревании над металлическим литием и пылевидным титаном. Разделение смеси благородных газов можно произвести при помощи активированного угля. Чем больше атомный вес газа, тем выше его поглощаемость углем.
Благородные газы содержатся в небольших количествах в земной атмосфере.

Больше всего (0,9% по объему) в ней содержится аргона. Аргон поступает в атмосферу из земной коры при радиоактивном распаде изотопа калия 40 К. Гелий встречается в составе залежей природных газов или впитывается рыхлыми горными породами, из которых его можно извлекать. Огромное количество гелия обнаружено на солнце.

Он и открыт был именно при спектроскопическом исследовании солнечного света. Радон встречается в воде минеральных источников в растворенном виде (Цхалтубо).

Преимущества

Разобравшись, что значит инертный газ, стоит понять, почему именно он так популярен в данной области. Это обусловлено рядом преимуществ, которые основаны на его свойствах. Естественно, что у каждого из них могут быть свои особенности, но в целом можно выделить следующие положительные моменты:

• Вещество практически не вступает в реакцию с металлами, с которыми ведется работа, кислородом, окружающей средой и так далее;
• Газы дают достаточно высокую температуру при сваривании, что обеспечивает проварку на большую глубину металла;
• Есть возможность регулировать сварочное пламя, его соотношение с кислородом для получения нужных параметров;
• Хранение и перевозка в сжиженном состоянии или под большим давлением, оказывается выгодным делом за счет компактности;
• Добыча некоторых газов может осуществляться непосредственно на рабочем месте благодаря специальным установкам генераторам.

Недостатки

Тем не менее, хоть для этой области газы и являются одним из наиболее качественных решений, их использование имеет определенные недостатки, среди которых основными являются следующие:

• Хранение и перевозка баллонов с газами является достаточно сложным делом, так как есть риск взрыва;
• Большинство веществ такого рода вызывают удушье, когда их концентрация в окружающем воздухе доходит до определенного значения;
• Некоторые из газов очень вредны для органов дыхания и могут вызывать профессиональные болезни за относительно короткий период времени, поэтому, обязательно нужно использовать индивидуальные средства защиты;
• Ацетилен и другие газы подобного рода могут иметь высокую стоимость, что делает процесс сварки более дорогостоящим.

Виды инертных газов

Аргон – не ядовитый, не имеет запаха и цвета. Он тяжелее воздуха почти в 1,5 раза. Газ не растворяется в металлах, как в твердом, так и в жидком состоянии. Для промышленности выпускается в виде высшего и первого сорта. Высший сорт содержит 99,993% чистого вещества и применяется при сваривании ответственных соединений. Первый сорт содержит 99,98% чистого вещества. В качестве добавок имеется азот и кислород. Хорошо подходит для сварки алюминия.

Аргон в баллонах

Гелий – не ядовитый, не имеет запаха и цвета. Он легче воздуха. Вещество выпускают по ГОСТ 20461-75. Это может быть технический газ чистотой 99,8% и сорт высшей чистоты 99,985%. В сварке используется не так часто, как аргон, так как он более дорогой и дефицитный. Он почти в 2 раза эффективнее, так как дуга выделяет с ним больше энергии и обеспечивается лучшая защита и более глубокая проварка. Основной сферой использования является сварка активных и химически чистых материалов на основе магния и алюминия.

Гелий в баллонах

Азот – не ядовитый, не имеет запаха и цвета. Применяется для сварки меди и сплавов из этого металла. Выпускается по ГОСТ 9293-74 и согласно данному стандарту выделяют 4 основных сорта. В высшем содержится 99,9% чистого материала, в первом – 99,5%, во втором – 99%, и в третьем – 97%.

Азот в баллонах

Инструкция по применению

При использовании инертных газов они в первую очередь пускаются в горелку, чтобы проверить ее работоспособность. Только после этого можно добавлять кислород. Пламя может использоваться для предварительного подогрева и постепенного остывания, а не только для сварки. При начале сваривания нужно выставить параметры соотношения газов и их подачу в нужный режим.

Важно!

Перед началом работ всегда нужно проверять все шланги на целостность, чтобы газ не выходил из них.

Меры безопасности

• Баллоны с газом должны находиться на расстоянии от 5 метров от источника пламени и легковоспламеняющихся веществ;
• Поблизости не должно быть масляных пятен;
• Во время работы баллоны должны быть надежно закреплены;
• Нужно всегда следить за состоянием загазованности помещения, чтобы не возникло удушья.

Хранение и транспортировка

Транспортировка должна проводиться на транспортном средстве с рессорами. Баллоны должны быть закреплены, чтобы исключить их удары друг о друга и падения. Хранение должно проводиться в проветриваемом помещении.