گازهای نجیب در جدول تناوبی

گازهای نجیب کدامند؟ ویژگیها و موارد مصرف آنها چیست؟ همه شما باید در مورد فلزات نجیب مانند طلا، پلاتین یا نقره چیزهایی شنیده باشند. اما تعداد کمی از مردم می دانند که گازهایی به نام گاز نجیب نیز در جدول تناوبی وجود دارند. به عنوان مثال، لامپهای نئونی که در خیابانهای شهر وجود دارند با استفاده از گاز نجیبی به همین نام تولید شده اند. در اینجا تعدادی از حقایق کلیدی را در مورد این گازها برای شما آورده ایم.

گازهای نجیب چیست؟

گازهای نجیب به عنوان گازهای گروه هلیوم (از نام عنصر هلیوم) نیز شناخته می شوند؛ یعنی مواد فرار با وزن مولکولی کم. اگر نگاهی به مدلهای اتمی گازهای نجیب بیندازید، بلافاصله متوجه خواهید شد که ساختار بسیار ساده و تک اتمی دارند و توده ها یا مولکولهای بزرگی تشکیل نمی دهند. گازهای نجیب بیش از همه با سبکی و واکنش پذیری نزدیک به صفر خود از سایر عناصر جدول تناوبی متمایز می شوند. از سوی دیگر، مقادیر نسبتاً کمی از آنها بر روی کره زمین وجود دارد. آنها بیشتر در شرایط آزمایشگاهی و در مراکز تولید اختصاصی تولید می شوند. اما چگونه می توانیم گاز نجیب تهیه کنیم؟ برای این منظور، تکنسینهای آزمایشگاهی از روش تقطیر با هوای مایع استفاده می کنند.

این گروه در جدول تناوبی از 6 عنصر تشکیل می شوند:

• هلیوم (He)
• نئون (Ne)
• آرگون (Ar)
• کریپتون (Kr)
• زنون (Xe)
• رادون (Rn)

عناصر فوق می توانند بخشی از ترکیبات شیمیایی مختلف، اکسیدها و اکسی اسیدها باشند.

دانستنیها و خواص فیزیکی و شیمیایی گازهای نجیب

در مورد خواص فیزیکی و شیمیایی گازهای نجیب چه می دانید؟ همانطور که از نام آن پیداست، گازهای نجیب حالت فیزیکی فرار دارند و سبکتر از هوا هستند. گازهای گروه هلیوم چه ویژگیهای مشترکی دارند؟ ویژگیهای مشترک این عناصر را می توان شامل این موارد دانست: بی بو و بی رنگ و سبک هستند. مایع شدن آنها بسیار دشوار است (نقطه شبنم هلیوم 268.93- درجه سانتیگراد است!) و در دمای پایین ذوب می شوند و می جوشند.

آیا گازهای نجیب از نظر شیمیایی فعال هستند یا غیر فعال؟

جالب است بدانید که آنها در واکنشهای شیمیایی با عناصر دیگر شرکت نمی کنند؛ بنابراین آنها از نظر شیمیایی خنثی هستند. هر چه گاز سنگین تر باشد، توانایی آن برای واکنش با مولکولهای دیگر بیشتر است. چرا گازهای نجیب از نظر شیمیایی چندان فعال نیستند؟ این موضوع به این دلیل است که لایه ظرفیت آنها شامل مجموعه ای کامل از الکترونهای جفت شده است که به طور خودکار تشکیل جفتهای جدید را غیر ممکن می کند. وجود لایه های الکترونی پر شده همچنین توضیح می دهد که چرا گازهای نجیب الکترونگاتیوی ندارند. آنها پایدار هستند و الکترونهای خارجی را جذب نمی کنند.

آیا گازهای نجیب قابل اشتعال و رسانای الکتریسیته هستند؟

یکی از خواص شیمیایی کلیدی گازهای نجیب غیر قابل اشتعال بودن و عدم رسانایی انرژی الکتریکی است. بنابراین، این گازها حتی در سیستمهایی با خطر اشتعال و یا آتش سوزی، بسیار ایمن هستند. آنها رسانای عالی انرژی حرارتی هستند. می درخشند اما نمی سوزند. بنابراین، می توان از این گازها برای اهداف مختلف در زندگی روزمره استفاده کرد.

استفاده از گازهای نجیب

عناصر هلیوم، آرگون و نئون از قرن نوزدهم دانشمندان و سرمایه گذاران بسیاری را مجذوب خود کرده اند. بشریت دائماً به دنبال کاربردهای احتمالی گازهای نجیب است که ما فقط در قرن بیستم شروع به استفاده از آنها در مقیاس وسیع کرده ایم. در اینجا تجزیه و تحلیل مختصری از موارد استفاده از گازهای نجیب آورده شده است:

هلیوم

احتمالاً شما این گاز را با بادکنکهای کودکانه معلقی که در مراسمات مختلف بکار می روند، مرتبط می دانید. مطمئناً حق با شماست، چرا که هلیوم به عنوان گاز برای پر کردن بادکنکها فروخته می شود. این گاز باعث می شود که بالنهای رنگارنگ در ارتفاعات بسیار بالا به پرواز دربیایند. از هلیوم همچنین دراین موارد نیز استفاده می شود: در تولید مخلوط گازهای تنفسی برای غواصان حرفه ای، در تولید گاز طبیعی، در سیستمهای خنک کننده، در فرآیندهای جوشکاری، در ایجاد مسیر برای زپلینها و کشتی های هوایی مسافربری. هلیوم به عنوان سبکترین گاز نجیب در آزمایشگاه ها نیز در نقش حامل مواد مختلف استفاده می شود. این عنصر همچنین در صنعت برای تشخیص نشتی در سیستمها، مخازن و غیره استفاده می شود.

نئون

با شنیدن نام گاز نئون احتمالا در ذهن خود یک تابلوی نورانی از یک مغازه یا تابلوهای نئونی درخشان در شهر را تصور می کنید. در حالت کلی از این گاز عمدتاً برای تولید موارد زیر استفاده می شود: روشنایی (لامپ)، فتودیودها، لیزر و اجزای مختلف تلویزیون.

آرگون

گاز آرگون در اواخر قرن نوزدهم کشف شد. در حال حاضر از آن در تولید لامپهای کم مصرف، پنجره ها و نیمه هادیها استفاده می شود. استفاده از این گاز همچنین در آزمایشگاهها و کروماتوگرافی بسیار ارزشمند است. در فرآیندهای مربوط به جداسازی مواد مختلف نیز از گاز آرگون استفاده می شود.

زنون، کریپتون و رادون

عناصر بعدی در گروه گازهای نجیب عبارتند از: زنون، کریپتون و رادون. استفاده از این عناصر در صنعت و پزشکی بسیار چشمگیر است. در اینجا مروری کوتاه بر کاربردهای این گازها داریم. زنون در ساخت لامپهای زنون خودرو، فلاش های عکاسی و استروبوسکوپها استفاده می شود. این گاز در پزشکی به عنوان یک بیهوش کننده و همچنین به عنوان یک عامل کمکی در غلبه بر اثرات هیپوترمی استفاده می شود. کریپتون بیشتر برای پر کردن لامپهای سنگین استفاده می شود و در ساخت لوله های نور و واحدهای شیشه ای (جایی که به عنوان عایق عمل می کند) مفید است. رادون عمدتاً در پرتودرمانی (درمان سرطان) استفاده می شود.

دانشمندان و بازرگانان به کشف خواص و کاربردهای جدید گازهای نجیب ادامه می دهند. تحقیقاتی روی گازهای گروه هلیوم در حال انجام هستند که برای صنایع پزشکی و هوانوردی، صنعت خودروسازی و حتی حمل و نقل بین سیاره ای بسیار ارزشمند است. این گازهای سبک و غیر قابل واکنش پتانسیل بسیار بالایی دارند و بدون شک یکی از امیدوارکننده ترین موارد از مواد خام بسیاری از صنایع در آینده هستند.

سوالات متداول گازهای نجیب در جدول تناوبی

1- منبع اصلی تولید هلیوم چیست؟

منبع اصلی تولید He را می توان پروسه جداسازی برودتی گاز طبیعی درنظر گرفت. با این حال پیش بینی می شود که این گاز در آینده از سیارات دیگری چون مشتری که دارای فراوانی بالایی از آن هستند، تامین شود.

2- گازهای نجیب در اتمسفر به صورت تک اتمی وجود دارند یا همچون گازهای دیگری نظیر اکسیژن و نیتروژن دو اتمی هستند؟

این گازها در اتمسفر به مقدار کم وجود داشته و تک اتمی هستند.

3- از بین گازهای نجیب، فراوانی کدام یک در هواکره بیشتر است؟

فراوان ترین گاز نجیب موجود در هواکره آرگون است. این گاز یک درصد از هواکره یا همان اتمسفر را تشکیل می دهد.

4- علاوه بر آرگون از کدام گاز نجیب می توان در تولید پنجره های دوجداره استفاده کرد؟

علاوه بر آرگون، گاز نجیب کریپتون نیز می تواند در پروسه تولید پنجره های دوجداره به عنوان گاز پر کننده محفظه بین لایه ها مورد استفاده قرار گیرد.

5- متداول ترین گاز نجیب حامل برای استفاده در کروماتوگرافی گازی کدام است؟

گاز نجیب هلیوم متداول ترین گاز حامل در طی انجام پروسه های کروماتوگرافی گازی محسوب می شود.