ก๊าซมีตระกูลคืออะไร?

ก๊าซมีตระกูลบางครั้งเรียกว่าก๊าซเฉื่อยเป็นองค์ประกอบที่ประกอบขึ้นเป็นกลุ่มที่ 18 ของตารางธาตุ องค์ประกอบในกลุ่มบนตารางธาตุมีแนวโน้มที่จะแบ่งปันคุณสมบัติทางเคมีจำนวนมาก ตัวอย่างเช่นก๊าซมีตระกูลมักไม่มีสีหรือกลิ่น ไม่ติดไฟ และในสถานการณ์ส่วนใหญ่ไม่น่าจะเข้าสู่ปฏิกิริยาเคมี คุณสมบัติทั้งหมดเหล่านี้ใช้เฉพาะในอุณหภูมิและสภาวะความดันปกติเนื่องจากคุณสมบัติที่แตกต่างกันสามารถเกิดขึ้นได้ในอุณหภูมิสูงหรือสภาวะความดัน ที่อุณหภูมิต่ำมากและความดันสูงเช่นสมาชิกของกลุ่ม 18 กลายเป็นของเหลวและสามารถใช้เป็นสารทำความเย็นที่อุณหภูมิสูง

ก๊าซมีตระกูลหกชนิดแรกในกลุ่มที่ 18 เกิดขึ้นตามธรรมชาติและบางส่วนเป็นองค์ประกอบที่พบมากที่สุดที่มนุษย์รู้จัก ฮีเลียมและนีออนซึ่งเป็นก๊าซที่มีเกียรติสองชนิดแรกเป็นธาตุที่แพร่หลายมากที่สุดอันดับสองและสี่ในเอกภพที่รู้จัก ก๊าซมีตระกูลต่อเนื่องแต่ละชนิดมีความแพร่หลายในธรรมชาติน้อยกว่าก๊าซก่อนหน้า อย่างไรก็ตามความอุดมสมบูรณ์ของก๊าซบนโลกไม่ได้สะท้อนความอุดมสมบูรณ์ของสัมพัทธ์ในส่วนที่เหลือของเอกภพที่รู้จัก ยกตัวอย่างเช่นฮีเลียมเป็นองค์ประกอบที่แพร่หลายมากที่สุดเป็นอันดับสองในจักรวาลที่รู้จัก แต่มีเพียงก๊าซมีตระกูลที่พบมากที่สุดอันดับสามในชั้นบรรยากาศของโลก

หนึ่งในคุณสมบัติที่โดดเด่นที่สุดของก๊าซมีตระกูลคือปฏิกิริยาทางเคมีต่ำที่แสดงในสภาพส่วนใหญ่ คุณสมบัติอะตอมมิกของกลุ่ม 18 องค์ประกอบสามารถนำมาใช้เพื่ออธิบายปฏิกิริยาต่ำ ก๊าซมีตระกูลแต่ละชนิดมีเปลือกวาเลนซ์แบบเต็มซึ่งหมายถึงว่ามีช่องว่างสำหรับอิเล็กตรอนทั้งหมด อะตอมที่มีวาเลนซ์อิเล็กตรอนแบบเต็มจะไม่มีความโน้มเอียงใด ๆ ที่จะทำปฏิกิริยากับอะตอมหรือโมเลกุลอื่น ๆ เพราะปฏิกิริยาเกี่ยวข้องกับการแบ่งปันหรือแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอน ปฏิกิริยาทางเคมีมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นเนื่องจากการแบ่งปันหรือแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอนทำให้อะตอมที่เกี่ยวข้องเข้าใกล้กับ "โครงสร้างก๊าซชั้นสูง" ด้วยเปลือกวาเลนซ์แบบเต็ม - ก๊าซมีตระกูลมีคุณสมบัติเช่นนี้อยู่แล้วจึงไม่น่าจะตอบสนองทางเคมี

กระบวนการทางวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรมที่แตกต่างกันทำให้ใช้ก๊าซมีตระกูลหลากหลายชนิด ยกตัวอย่างเช่นฮีเลียมเหลวและนีออนเหลวอยู่ที่อุณหภูมิใกล้ศูนย์สัมบูรณ์ดังนั้นจึงสามารถใช้เป็นสารทำความเย็นที่ทรงพลังสำหรับตัวนำยิ่งยวดและอุปกรณ์อื่น ๆ ที่ทำงานที่อุณหภูมิต่ำเท่านั้น ฮีเลียมมักผสมกับก๊าซที่ใช้โดยนักดำน้ำเพื่อการหายใจเพราะมันไม่ได้ถูกดูดซับโดยเนื้อเยื่อของมนุษย์อย่างก๊าซอื่น ๆ เช่นไนโตรเจน ก๊าซมีตระกูลใช้เพื่อพยุงลูกโป่งและเรือบินเพื่อผลิตแสงและเป็นส่วนประกอบในเลเซอร์อันทรงพลัง