Gazy szlachetne


Helowce w encyklopedii

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii (Przekierowano z Gazy szlachetne) Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania Helowce

Helowce (gazy szlachetne) – pierwiastki chemiczne ostatniej, 18 (daw. 0 lub VIII głównej) grupy układu okresowego. Do pierwiastków tych zalicza się hel, neon, argon, krypton, ksenon i radon. Prawdopodobnie gazem szlachetnym jest również syntetyczny pierwiastek oganesson.

Spis treści

Właściwości | edytuj kod

Wszystkie helowce są bezbarwnymi, bezwonnymi, słabo rozpuszczającymi się w wodzie gazami. Mają niskie temperatury topnienia.

*Pod ciśnieniem normalnym.
**Hel pod normalnym ciśnieniem nie przechodzi w stan stały nawet w najniższej osiągalnej temperaturze.
***Najtrwalszy znany izotop.

Pierwiastki te są wysoce niereaktywne. Wynika to z faktu, że nie zawierają one żadnych częściowo zapełnionych elektronami orbitali[a], które mogłyby uczestniczyć w tworzeniu wiązań chemicznych. W dół grupy powoli zwiększa się reaktywność tych pierwiastków. Spowodowane jest to tym, że zwiększa się ich rozmiar, a z nim odległość elektronów walencyjnych od środka jądra.

Pomimo bardzo niskiej reaktywności lżejszych helowców, znane są nietrwałe związki helu: cząsteczka He2[1], jon HeH+[2] i LiHe[3]. Na przełomie 2016/2017 doniesiono o otrzymaniu pierwszego stałego związku helu, Na2He, który jest trwały termodynamicznie pod ciśnieniem powyżej 113 GPa (ok. 1,1×106 atm). Tworzy kryształy o strukturze fluorytu[4].

Znany jest też związek argonufluorowodorek argonu, otrzymany w temperaturze około 40 K.

Krypton i ksenon tworzą większą liczbę związków, lecz są one często trudne do uzyskania i niekiedy nietrwałe w temperaturze pokojowej. Działając ksenonem na heksafluorek platyny Neil Bartlett (opierając się na wcześniejszym odkryciu wraz z Lohmannem heksafluoroplatynianu dioksygenylu) otrzymał trwały czerwonopomarańczowy związek, heksafluoroplatynian ksenonu.

Stosunkowo najbardziej reaktywny jest radon. Istnieje trwały chemicznie związek – fluorek radonu RnF2. Powstaje on z mieszaniny fluoru i radonu w temperaturze ok. 400 °C. Cząstka ta rozpada się jednak ze względu na radioaktywność radonu.

Hel, neon, argon i ksenon występują w niewielkich ilościach w powietrzu i dlatego podstawowym sposobem ich otrzymywania jest destylacja frakcyjna powietrza. Krypton i radon są produktami rozpadu promieniotwórczego uranu i toru i towarzyszą zwykle złożom rud tych metali, dzięki czemu można te złoża stosunkowo łatwo wykrywać.

Gazy szlachetne w niskich temperaturach tworzą kryształy związane słabymi oddziaływaniami van der Waalsa. Hel przy zerowym ciśnieniu nie krystalizuje nawet w temperaturach bliskich 0 K; dominującą rolę odgrywa tu energia drgań zerowych, która destabilizuje kryształ. Drgania zerowe powodują też zmniejszenie wartości energii kohezji kryształów w porównaniu z sumaryczną energią oddziaływań van der Waalsa. Ze względu na zależność energii drgań zerowych od masy to zmniejszenie jest tym większe, im mniejsza jest masa atomu (np. dla neonu zmniejsza ją o wartość 28%, a dla ksenonu – o 4%). Skutkuje to również różną wartością stałej sieci dla kryształów różnych izotopów danego gazu szlachetnego. Gazy szlachetne, z wyjątkiem helu, krystalizują w strukturze regularnej gęstego upakowania (fcc)[5].

Gazy szlachetne emitujące światło widzialne pod wpływem wyładowań elektrycznych Gazy szlachetne emitujące światło widzialne w silnym polu elektrycznym

Zastosowanie | edytuj kod

Gazów szlachetnych używa się m.in. w neonach reklamowych. Na zdjęciu lampa z zastosowaniem neonu, popularnie nazywana neonówką.

Gazy szlachetne wykorzystuje się wszędzie tam, gdzie potrzebna jest obojętna, beztlenowa atmosfera zapobiegająca reakcjom utleniania. Stosuje się je do napełniania żarówek, do prowadzenia reakcji wymagających obojętnych warunków i do spieniania tworzyw sztucznych.

Żaden z nich nie uczestniczy w procesach biologicznych, dlatego często używa się ich jako obojętnych gazów zapobiegających starzeniu się materiałów pochodzenia organicznego. Dla przykładu, oryginał Konstytucji oraz Deklaracji niepodległości Stanów Zjednoczonych przechowuje się w szczelnej gablocie wypełnionej helem.

Zobacz też | edytuj kod

Uwagi | edytuj kod

  1. Tzn. w stanie podstawowym wszystkie orbitale są albo wypełnione całkowicie, albo puste.

Przypisy | edytuj kod

  1. W. Schöllkopf, J.P. Toennies. Nondestructive Mass Selection of Small van der Waals Clusters. „Science”. 266 (5189), s. 1345–1348, 1994. DOI: 10.1126/science.266.5189.1345. PMID: 17772840
  2. Hogness, T. R., Lunn, E. G. The Ionization of Hydrogen by Electron Impact as Interpreted by Positive Ray Analysis. „Physical Review”. 26 (1), s. 44–55, 1925. DOI: 10.1103/PhysRev.26.44
  3. N. Tariq, N. Al Taisan, V. Singh, J.D. Weinstein. Spectroscopic detection of the LiHe molecule. „Phys Rev Lett”. 110 (15), s. 153201, 2013. DOI: 10.1103/PhysRevLett.110.153201. PMID: 25167262
  4. Dong, Xiao, Oganov, Artem R., Goncharov, Alexander F., Stavrou, Elissaios i inni. A stable compound of helium and sodium at high pressure. „Nat Chem”. advance online publication, 2017. DOI: 10.1038/nchem.2716
  5. Charles Kittel: Wstęp do fizyki ciała stałego. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 1999, s. 75–83. ISBN 83-01-12706-6.
Kontrola autorytatywna (grupa układu okresowego):
Na podstawie artykułu: "Gazy szlachetne" pochodzącego z Wikipedii
OryginałEdytujHistoria i autorzy