Элементы группы 18

p-блок включает в себя увлекательную группу элементов, известных как благородные газы. Эти элементы находятся в группе 18 периодической таблицы. Благородные газы - это отличительная группа элементов, которые проявляют уникальные характеристики благодаря полностью заполненной валентной оболочке электронов. Эта статья исследует эти элементы, их свойства и области применения.

Введение в благородные газы

Благородные газы, также называемые инертными газами, включают в себя гелий (He), неон (Ne), аргон (Ar), криптон (Kr), ксенон (Xe) и радиоактивный радон (Rn). Эти газы характеризуются отсутствием химической активности при стандартных условиях, так как имеют полную октетную оболочку электронов.

Свойства благородных газов

Физические свойства

Благородные газы бесцветны, без запаха и вкуса при стандартных условиях. Они существуют в виде одноатомных газов и имеют относительно низкие точки кипения и плавления. Отсутствие цвета, вкуса и запаха можно подчеркнуть с помощью простой атомной модели:

Эта SVG показывает электронные оболочки без специальных электронов, символизируя полностью заполненную внешнюю оболочку благородных газов.

Химические свойства

У благородных газов полная валентная оболочка представлена как 1s^2 для гелия и ns^2np^6 для других элементов, часто представляемая как октет. Эта полная оболочка делает эти газы высоко стабильными и химически инертными или неактивными.

Гелий: 1s²
Неон: [He]2s²2p⁶
Аргон: [Ne]3s²3p⁶
Криптон: [Ar]3d¹⁰4s²4p⁶
Ксенон: [Kr]4d¹⁰5s²5p⁶
Радон: [Xe]4f¹⁴5d¹⁰6s²6p⁶
    

Распространенность благородных газов

Существует несколько источников благородных газов:

• Гелий: Находится в природных газовых месторождениях, образующихся в результате радиоактивного распада тяжелых элементов в коре Земли.
• Неон, аргон, криптон и ксенон: Эти газы добываются путем фракционной дистилляции жидкого воздуха.
• Радон: Естественно встречающийся радон является продуктом распада радия, обнаруживается в следовых количествах в атмосфере.

Использование благородных газов

Инертная природа благородных газов делает их подходящими для различных приложений в разных областях.

Гелий (He)

Гелий легче воздуха и не воспламеняется, что делает его идеальным для использования в самолетах и воздушных шарах.

• Криогеника: Низкая температура кипения гелия позволяет использовать его в качестве хладагента для сверхпроводников и в криогеники.
• Прессуризация и очистка: Благодаря своей инертности, гелий используется в различных газовых давлениях.

Неон (Ne)

Способность неона излучать свет при электризации делает его использование в неоновых знаках возможным.

• Неоновое освещение: Неоновые огни используются для освещения вывесок, особенно в рекламе.
• Высоковольтные индикаторы: Свечение неона полезно в высоковольтных приложениях.

Аргон (Ar)

Аргон часто используется в ситуациях, где требуется неактивность.

• Сварка: Аргонная дуга создаёт защитную атмосферу для сварки и резки.
• Сохранение: Он используется для сохранения ламп накаливания и флуоресцентных ламп и исторических документов.

Криптон (Kr)

Уникальное свечение криптона используется в различных решениях для освещения.

• Освещение: Криптон используется в высокопроизводительном освещении, таком как огни взлётно-посадочных полос аэропортов.
• Фотография: Используется в некоторых фотосоединителях для высокоскоростной фотографии.

Ксенон (Xe)

Ксенон используется в приложениях, требующих ламп высокой мощности.

• Вспышковые лампы: Ксенон используется в вспышковых лампах для ламп высокоинтенсивного разряда.
• Медицинская визуализация: Он используется в медицинской визуализации, особенно в компьютерной томографии (КТ).

Радон (Rn)

Хотя радон радиоактивен и имеет ограниченное применение, он особенно используется в геологических исследованиях.

• Геологические исследования: Измерения концентрации радона используются в исследованиях прогнозирования землетрясений, отслеживании выбросов в земной коре.
• Лечение рака: Радон использовался в радиотерапии для лечения рака, однако его использование в настоящее время ограничено из-за рисков для здоровья.

Заключительные мысли

Благодаря своим стабильным электронным конфигурациям, благородные газы занимают уникальное положение в химии. Они находят много практических применений благодаря своей инертности и способности излучать свет при определенных условиях. Хотя многие новые техники продолжают использовать свойства благородных газов, особую осторожность следует проявлять при обращении с определенными газами, такими как радон, из-за их радиоактивной природы. Понимание благородных газов предоставляет ключ к пониманию баланса и разнообразия периодической таблицы, которая является важным инструментом в изучении и применении химии.

Комментарии