Физические свойства
Инертные газы имеют самые большие энергии ионизации.
Инертные газы бесцветны и не имеют запаха. В небольшом количестве они присутствуют в воздухе и некоторых горных породах, а также в атмосферах некоторых планет-гигантов.
Биологическое действие
Инертные газы неядовиты. Однако атмосфера с увеличенной концентрацией инертных газов и соответствующим снижением концентрации кислорода может оказывать удушающее действие на человека, вплоть до потери сознания и смерти[4][5]. Известны случаи гибели людей при утечках аргона.
Вдыхание радиоактивного радона может вызвать рак.
Инертные газы обладают биологическим действием, которое проявляется в их наркотическом воздействии на организм и по силе этого воздействия располагаются по убыванию в следующем порядке (в сравнении приведены также азот и водород): Xe — Кr — Ar — N2 — H2 — Ne — He. При этом ксенон и криптон проявляют наркотический эффект при нормальном барометрическом давлении, аргон — при давлении свыше 0,2 МПа (2 атм), азот — свыше 0,6 МПа (6 атм), водород — свыше 2,0 МПа (20 атм). Наркотическое действие неона и гелия в опытах не регистрируются, так как под давлением раньше возникают симптомы «нервного синдрома высокого давления» (НСВД)[6].
Применение
Благородные газы в вакуумных стеклянных колбах, через которые пропущен ток
Инертные газы имеют очень низкие точки кипения и плавления, что позволяет их использовать в качестве холодильного агента в криогенной технике. Так, жидкий гелий, который кипит при 4,2 К (−268,95 °C), используется для получения сверхпроводимости — в частности, для охлаждения сверхпроводящих обмоток электромагнитов, применяемых, например, для магнитно-резонансной томографии и других приложений ядерного магнитного резонанса. Жидкий неон, хотя и не достигает таких низких температур как жидкий гелий, также находит применение в криогенике, потому что его охлаждающие свойства (удельная теплота испарения) более чем в 40 раз лучше, чем у жидкого гелия, и более чем в три раза лучше, чем у жидкого водорода.
Гелий, благодаря его пониженной растворимости в жидкостях, особенно в липидах, используется вместо азота как компонент дыхательных смесей для дыхания под давлением (например, при подводном плавании). Растворимость газов в крови и биологических тканях растёт под давлением. В случае использования для дыхания обычного воздуха или других азотсодержащих дыхательных смесей это может стать причиной эффекта, известного как азотное отравление.
Благодаря меньшей растворимости в липидах, атомы гелия задерживаются клеточной мембраной, и поэтому гелий используется в дыхательных смесях, таких как тримикс и гелиокс, уменьшая наркотический эффект газов, возникающий на глубине. Кроме того, пониженная растворимость гелия в жидкостях тела позволяет избежать кессонной болезни при быстром всплытии с глубины. Уменьшение остатка растворённого газа в теле означает, что во время всплытия образуется меньшее количество газовых пузырьков; это уменьшает риск газовой эмболии. Другой инертный газ, аргон, рассматривается как лучший выбор для использования в качестве прослойки к сухому костюму[7] для подводного плавания.
Аргон, наиболее дешёвый среди инертных газов (его содержание в атмосфере составляет около 1 %), широко используется в газовой сварке и резке и других приложениях для изоляции от воздуха металлов, реагирующих при нагреве с кислородом (и азотом), а также для обработки жидкой стали.
После крушения дирижабля «Гинденбург» в 1937 году негорючий гелий заменил огнеопасный водород в качестве заполняющего газа в дирижаблях и воздушных шарах, несмотря на 8,6 % уменьшение плавучести, по сравнению с водородом.
ткрытие инертных газов.
Открытие инертных газов. Начало в истории исследования инертных газов положил английский физик и химик Генри Кавендиш, когда в 1785 году проводил опыты в своей лаборатории. Ученый наполнил V-образную стеклянную трубку смесью воздуха с кислородом, открытый конец которой поместил в мензурки, заполненные ртутью. Через смесь газов он пропускал электрические разряды, которые получал посредством электрофорной машины. Ртуть в одной мензурке, посредством металла была соединена с электрофорной машиной, а вторая с землей. В течение трех недель Кавендиш и его слуга проводили опыт, сменяя друг друга. В результате проведенных опытов, в трубке образовывались новые порции бурых окислов азота, которые исследователь периодически растворял в щелочи. Наконец, по истечении трех недель, бурая окраска в трубке перестала появляться. Кавендиш решил, что ртуть в обоих концах трубки должна сомкнуться, так как кроме азота и кислорода в трубке более ничего нет. Однако, между столбиками ртути ясно просматривалась светящаяся полоска газа. Объяснить природу этого явления Кавендиш так и не смог, да и непосильной для него была эта задача. Поэтому, свои результаты опытов он не опубликовал. Только спустя много лет английский физик Д.Максвелл собрал и обнародовал записи Г.Кавендиша, но итогам опытов не придал особого значения. Новым толчком в исследованиях неизвестных элементов в химии послужило открытие Д.И.Менделеевым периодической системы химических элементов. Химики многих стран пытались опытными путями опровергнуть или подтвердить периодический закон. Определением плотности газов и их молярных масс занялся английский физик Рэлей. В 1892 году к нему присоединился английский физик и химик Уильям Рамзай. Оба в своих лабораториях занялись исследованиями. 7 августа 1894 года оба ученых выступили с открытием нового элемента – газа, сами того не подозревая, что открыли целую плеяду неизвестных до того времени инертных газов, присутствующих в воздухе в ничтожно малых количествах. Десятки естествоиспытателей проверили опыты ученых. Сомнений не было. В воздухе содержится аргон. Чтобы доказать, что инертные газы существуют как группа, необходимо было несколько открытий. Это произошло спустя 26 лет. В 1904 году, в Стокгольме, Рамзай получил Нобелевскую премию за исследования группы инертных газов. Выдающийся ученый Рэлей оставил изучение химии и сосредоточил свои интересы на физических проблемах. В 1904 году ему так же была вручена Нобелевская премия. Приблизительно в то же время ученые астрономы обнаружили новый газ и назвали его гелием в честь Солнца. Химики долгое время не придавали этому значения, так как считали, что такой элемент вряд ли существует, а если и существует, то находится далеко от Земли и не представляет интереса. В 1881 году итальянец Пальмиерри, при исследовании вулканических газов обнаружил гелий. Однако, он описал свой опыт неясно, так что многие ученые отнеслись к этому открытию с недоверием. И только спустя многие годы, когда присутствие гелия и аргона в составе газов земной коры было признано бесспорным, стали изучать состав вулканических газов (фумарол), и обнаружили в их составе небольшие количества гелия и аргона. Интересный факт. Почему в названии гелий окончание «ий»? Если гелий газ, то логичнее было бы назвать гелиум. Дело в том, что Локьер, давая химическому элементу такое название сначала полагал, что это металл. Впоследствии название так осталось, хотя стало известно, что гелий – газ. Неон и криптон были случайно открыты Рамзаем и Траверсом, когда те пытались выделить из воздуха гелий. Неон своим именем (в переводе с греческого новый), был обязан двенадцатилетнему сыну Рамзая, когда тот вошел в лабораторию отца и увидел необычное ярко-красное свечение только что полученного газа. «Криптон» назван так за те трудности, которые ученым пришлось преодолеть, чтобы получить его в относительно чистом виде. Пятый инертный газ стали искать в высококипящей фракции жидкого воздуха. Его назвали «ксенон», что означает чужой. Итак, в конце Х1Х столетия были открыты пять элементов таблицы Менделеева. Открытие шестого газа связано с открытием радиоактивности, которая позволила по-новому посмотреть на строение атома и его ядра, положила начало изучения ядерной физики. Радон – наиболее долгоживущий и важнейший в практике изотоп. Название «радон» указывает на положение этого изотопа в периодической таблице – под ксеноном. |
\\