Jakie są szlachetne gazy?
Gazy szlachetne, czasami nazywane gazami obojętnymi, są pierwiastkami, które składają się na 18. grupę układu okresowego pierwiastków. Elementy w grupach na układzie okresowym mają zwykle wiele właściwości chemicznych. Na przykład gazy szlachetne zwykle nie mają koloru ani zapachu; nie są łatwopalne; i w większości przypadków jest mało prawdopodobne, aby weszły w reakcje chemiczne. Wszystkie te właściwości mają szczególne zastosowanie w normalnych warunkach temperatury i ciśnienia, ponieważ różne właściwości mogą pojawić się w ekstremalnych warunkach temperatury lub ciśnienia. Na przykład w skrajnie niskiej temperaturze i wysokim ciśnieniu członkowie grupy 18 stają się ciekli i mogą być wykorzystywani jako silne kriogeniczne czynniki chłodnicze.
Pierwsze sześć szlachetnych gazów z grupy 18 występuje w naturze, a niektóre z nich należą do najbardziej rozpowszechnionych pierwiastków znanych człowiekowi. Hel i neon, pierwsze dwa ze szlachetnych gazów, są drugim i czwartym najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem w znanym wszechświecie. Każdy kolejny gaz szlachetny ma mniej rozpowszechniony charakter niż poprzedni. Jednak obfitość gazów na Ziemi nie odzwierciedla ich względnej obfitości w pozostałej części znanego wszechświata. Na przykład hel jest drugim najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem w znanym wszechświecie, ale tylko trzecim najczęściej występującym gazem szlachetnym w atmosferze ziemskiej.
Jedną z najbardziej znaczących właściwości gazów szlachetnych jest niska reaktywność chemiczna wykazana w większości warunków. Właściwości atomowe pierwiastków z grupy 18 można wykorzystać do wyjaśnienia niskiej reaktywności. Każdy z gazów szlachetnych ma pełną powłokę walencyjną, co oznacza, że wszystkie wolne przestrzenie dla elektronów są zajęte. Atom z pełną walencyjną powłoką elektronową nie ma szczególnej skłonności do reagowania z innymi atomami lub cząsteczkami, ponieważ reakcje obejmują dzielenie lub wymianę elektronów. Reakcje chemiczne zwykle mają miejsce, ponieważ dzielenie się lub wymiana elektronów przybliża zaangażowane atomy do „konfiguracji gazu szlachetnego” z pełną powłoką walencyjną - gaz szlachetny ma już taką konfigurację, więc jest mało prawdopodobne, aby reagowała chemicznie.
Wiele różnych procesów naukowych i przemysłowych wykorzystuje różne gazy szlachetne. Na przykład ciekły hel i ciekły neon występują w temperaturach zbliżonych do zera absolutnego, więc można je wykorzystać jako potężne czynniki chłodnicze dla nadprzewodników i innych urządzeń, które działają tylko w niskich temperaturach. Hel jest również powszechnie mieszany z gazami używanymi przez nurków do oddychania, ponieważ nie jest łatwo wchłaniany przez ludzką tkankę, jak inne gazy, takie jak azot. Gazy szlachetne są również wykorzystywane do zapewniania pływalności balonom i sterowcom, do wytwarzania świateł oraz jako elementy potężnych laserów.