Что такое благородные газы?

Все благородные газы встречаются в атмосфере. Фактически, воздух на 0,934% состоит из аргона, в то время как другие элементы группы 18 присутствуют в гораздо меньших количествах. Большая часть этого аргона в воздухе возникает в результате распада радиоактивного калия-40. Неон составляет 0,0018% воздуха, гелий 0,00052%, криптон 0,00011% и ксенон 0,000009%.

Свойства и применение благородных газов
Благородные газы не имеют вкуса, запаха, цвета, негорючи и в основном не реагируют. Эти одноатомные газы также проводят электричество и могут флуоресцировать. Из-за их нереактивности один химик-органик даже назвал их “ленивыми элементами”. Однако Нил Бартлетт показал нам другую сторону этих элементов в 1962 году, открыв соединение ксенона.

Все благородные газы имеют очень низкие температуры плавления и кипения из-за их слабых межмолекулярных взаимодействий. Все они очень близки к идеальным газам. В отличие от галогенов, благородные газы являются одноатомными, что означает, что они не образуют молекулы из нескольких атомов – каждая “молекула” газа представляет собой всего один атом. Гелий - единственный элемент, который не замерзает при атмосферном давлении, независимо от того, насколько низкая температура.

Гелий используется для создания дирижаблей и воздушных шаров, а также для глубоководных погружений (он же технический дайвинг) в смеси с кислородом. Большая часть гелия поступает из природного газа, и некоторые люди беспокоятся, что однажды у нас может закончиться гелий. Аргон используется в лампах накаливания, а неон используется в вывесках. Как гелий, так и неон используются в качестве криогенных хладагентов.

Ксенон является анестетиком, хотя и дорогостоящим. Радон является продуктом радиоактивного разложения соединений радия.

Благородные газы часто используются в люминесцентных и газоразрядных лампах. Это потому, что они легко испускают электромагнитное излучение. Если электрический разряд проходит через благородный газ при низком давлении, газ будет светиться, как видно на изображении ниже. Каждый благородный газ светится другим цветом: например, неон красновато-оранжевый, как в неоновых вывесках. Аргон светится синим, а криптон светится беловато-фиолетовым.

Список всех благородных газов
Список всех благородных газов включает гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радон. Потенциальное дополнение к списку появилось в 2006 году, когда исследователи из Объединенного института ядерных исследований в России синтезировали Оганессон с атомным номером 118. Это также может быть благородный газ, но поскольку ученые могут синтезировать его только в течение коротких периодов времени, его свойства все еще в значительной степени неизвестны.

История благородных газов
Когда лорд Рэлей и Уильям Рамзи открыли аргон в 1895 году, они удивили научный мир. Они не предсказывали, что какие-либо элементы могут находиться между галогенами и щелочными металлами. В последующие три года Рамзи открыл гелий, неон, криптон и ксенон. Вскоре после этого, в 1900 году, немецкий химик Фридрих Эрнст Дорн открыл радон, первоначально назвав его нитоном.

Первоначально эти элементы назывались инертными газами, или редкими газами. Фраза "благородный газ" происходит от немецкого слова Edelgas, впервые использованного в 1898 году Хуго Эрдманном, в том же году, когда был впервые обнаружен радон. Теперь мы знаем, что некоторые из этих элементов довольно распространены на Земле. Гелий является вторым по распространенности элементом во Вселенной после водорода. Также теперь известно, что многие газы не являются полностью инертными.

Благородный газ внутри молекулы бакминстерфуллерена,
Атом благородного газа содержится в молекуле бакминстерфуллерена, которая состоит из 60 атомов углерода. Перевод Хьюго Алехандро Хименеса Васкеса
Химия благородных газов

Долгое время химики думали, что эти газы не могут связываться с другими элементами. Теперь мы знаем, что это неверно, на самом деле, чем дальше вы спускаетесь по группе, тем более реактивными становятся благородные газы. Ксенон может образовывать несколько соединений с фтором. Однако получить ксенон и криптон с образованием соединений довольно сложно.

Лайнус Полинг предсказал в 1933 году, что ксенон и криптон могут образовывать соединения, и он был прав. В 1962 году Нил Бартлетт использовал гексафторид платины для образования соединения между ксеноном, платиной и фтор – ксеноновым гексафторплатинатом, Xe[PtF6]. Интересно, что это было твердое соединение горчично-желтого цвета. С тех пор было образовано много соединений ксенона, а также некоторые соединения криптона и, с большим трудом, фторгидрид аргона – HArF. XeF2, XeF4 и XeF6 появились вскоре после того, как было объявлено о первом соединении ксенона.

Захваченный в фуллерен
Было обнаружено, что атомы благородного газа могут быть “заключены в клетку” внутри молекулы бакминстерфуллерена. Молекула фуллерена, изображенная на изображении выше, состоит из большого количества атомов углерода в многогранной форме, при этом структура из 60 углерода особенно стабильна. Благородный газ проникает внутрь молекулы при нагревании до 6500 градусов Цельсия при давлении одного из газов 3000 атмосфер. С атомом, захваченным в центре, он становится “эндоэдрическим фуллереном”.

Почему благородные газы неактивны?
Все благородные газы имеют полную внешнюю оболочку с максимальным количеством валентных электронов. Эта электронная конфигурация чрезвычайно стабильна, и для удаления электрона из этой стабильной конфигурации требуется большое количество энергии.

Интересный факт о благородных газах
В Антарктиде становится так холодно, что радон там может быть жидким.
Все благородные газы растворимы в воде, а радон хорошо растворим
Криптон получил свое название от греческого слова “Криптос”, что означает “скрытый”.

Неоновые вывески содержат чистый неон, только если они оранжевого цвета, в противном случае они содержат другие газы

Ксенон является более мощным анестетиком, чем закись азота, и позволяет пациенту быстрее восстанавливаться

Из-за того, как мы определяем электроотрицательность, она не определена или близка к нулю для благородных газов