Inertinės dujos

Inertinės dujos

Kavendišas nusprendė, kad ore yra nereaguojančių dujų, kurios sudaro maždaug 1/120 oro tūrio. Po šimtmečio (1894 m.) Džonas Relėjus (John Rayleigh) ir Viljamas Ramzis (William Ramsay) išskyrė šias dujas ir pavadino jas argonu. Graikų kalbos žodis argos reiškia “tingus”, t. y. “inertiškas”. Argonas nereaguoja su kitomis medžiagomis ir nesudaro cheminių junginių. Tuometinėje periodinėje elementų lentelėje argonui nebuvo palikta vietos. Ramzis nusprendė, kad tokių inertiškų elementų turėtų būti daugiau, tad jiems paskyrė atskirą periodinės elementų lentelės grupę.

Ramzis pradėjo ieškoti kitų šios grrupės elementų. 1985 m. iš urano mineralų jam pavyko išskirti helį. Po kelerių metų, labai atsargiai distiliuodamas argoną, jis išskyrė dar trejas inertines dujas – neoną, kriptoną ir ksenoną. 1900 m. buvo atrastas paskutinysis inertinių dujų grupės elementas – radioaktyvusis radonas.

Paplitimas gamtoje

Inertinių dujų ore yra: 0,000524% He, 0,001818% Ne ir 0,934% Ar (tūrio dalimis). Kriptono ore yra tik apie 1×10-4%, o ksenono – 5×10-6%. Visos šios dujos (išskyrus helį) gaunamos iš oro. Helio yra kai kuriuose gamtinių dujų telkiniuose; pavyzdžiui, vakarinėje JAV dalyje esantys telkiniai turi iki 8 % tūrio Hee. Helį apsimoka išskirti net tada, kai jo tūrio dalis tesudaro 0,3%. Kai kurie radioaktyvūs Žemės plutos elementai skyla ir sudaro alfa daleles, kurios yra ne kas kita, kaip helio branduoliai. Radioaktyvusis skilimas papildo helio atsargas Žemės gelmėse. Žemėje helis yra re

etas elementas, o pagal paplitimą visatoje jis yra antrasis elementas po vandenilio.

Savybės ir naudojimas

Iš inertinių dujų plačiausiai naudojamos helis, neonas ir argonas. Helis pasižymi ypatingomis fizikinėmis savybėmis. Jis išlieka skystas net 0 K temperatūroje, o tuo tarpu visos kitos žinomos medžiagos tampa kietomis aukštesnėje temperatūroje, pavyzdžiui, vandenilis sustingsta 14 K temperatūroje.

Kai kuriuose metalurginiuose procesuose, suvirinant metalus, gaminant ypatingai gryną silicį ir germanį puslaidininkiams, medžiagas reikia apsaugoti nuo deguonies arba azoto poveikio. Tokiose vietose sudaroma helio arba argono atmosfera. Giliai vandenyje dirbantys narai kvėpuoja helio ir deguonies mišiniu, jis kartais naudojamas medicinoje. Elektros lempos, pripildytos argono ir azoto mišinio, yra ekonomiškesnės ir patvaresnės. Vykstant elektros iškrovai neone, dujos švyti būdinga raudona šviesa (neono šviesos). Kriptonas ir ksenonas naudojami lazeriuose ir fotoblykstėse .

Daug skysto heelio sunaudojama aušinimui. Stipriai atšaldyti metalai pasidaro superlaidūs, t.y., jų elektrinė varža pasidaro lygi nuliui. Branduoliniams skilimams tirti ir elementariosioms dalelėms greitinti reikia labai galingų elektromagnetų, kurių vijos aušinamos panardinus į skystą helį. Mokslinėse laboratorijose naudojamų MBR (magnetinio branduolių rezonanso) spektroskopų magnetai aušinami skystu heliu. Dujiniu heliu galima pripildyti oro balionus.
Tai pravartu žinoti .

Kodėl Žemės atmosferoje argono yra žymiai daugiau, nei kitų inertinių dujų?
Per ilgus amžius Žemės atmosferoje buvusios inertinės dujos išsisklaidė kosmose. Tik argono koncentracija ore išliko palyginti didelė. Ta

aip yra todėl, kad atmosfera pastoviai pasipildo argonu. Jis susidaro skylant radioaktyviajam izotopui 40K. Helio atsargos irgi nuolat pasipildo, nes jis susidaro dėl radioaktyviųjų izotopų alfa skilimo. Helio molinė masė yra 10 kartų mažesnė už argono molinę masę, todėl helis greičiau išsisklaido kosmose.

Inertinių dujų junginiai

Nors 8A grupės elementai buvo atrasti dar XIX a. pabaigoje, jų junginių nebuvo žinoma iki pat 1962 m. Dėl šios priežasties jiems prigijo inertinių dujų pavadinimas. Šiuo metu sužinojus, kad “inertinės” dujos nėra visiškai inertiškos, daugelyje kalbų šios grupės elementus imta vadinanti tauriosiomis dujomis, bet lietuvių kalboje šis pavadinimas nėra prigijęs. Tai, kad ilgą laiką nebuvo žinomi 8A grupės elementų junginiai, pasitarnavo Lewis ryšio teorija.

1962 m N. Bartlett ir D. H. Lohmann pastebėjo, kad O2 ir PtF6 gali jungtis moliniu santykiu 1:1, sudarydami junginį O2PtF6. Šio junginio savybės rodė, kad tai joninis junginys: [O2]+[PtF6]-. Įdomu, kad deguonies molekulės jonizacijos energija (1177 kJ/ mol) beveik tiksliai sutampa su Xe pirmąja jonizacijos energija (1170 kJ/mol). Xe atomo spindulys apytikriai lygus deguonies molekulės spinduliui. Tokie sutapimai piršo mintį, kad galėtų egzistuoti junginys XePtF6. Bartlett ir Lohmann pastebėjimas buvo apvainikuotas sėkme – jiems pavyko susintetinti pirmąjį “inertinio” elemento junginį – geltonos spalvos kristalinę medžiagą, kurios sudėtis XePtF6. (Vėliau paaiškėjo, kad gautojo junginio sudėtis šiek tiek sudėtingesnė, ne

ei manyta pradžioje. Teisingiau būtų rašyti tokią formulę Xe (PtF6)n, kur n yra tarp 1 ir 2.) Greitai po šio atradimo įvairiose pasaulio laboratorijose pavyko susintetinti ir daugiau 8A grupės elementų junginių. Buvo pastebėti tokie dėsningumai: lengviausiai susintetinami didesnio atominio numerio 8A grupės elementų junginiai, nes jų atomus lengviausia jonizuoti.
pageidautina, kad jungčių sudaryme dalyvautų labai elektroneigiamų elementų atomai (pvz. F arba O).

Pavyko susintetinti keturių ksenono oksidacijos laipsnių junginius.

+2 +4 +6 +8
Pavyzdžiai XeF2 XeF4, XeOF2 XeF6, XeO3 XeO4, H4XeO6

Ksenono fluoridai (XeF2, XeF4, XeF6) yra bespalvės kristalinės medžiagos, stabilios, jeigu nekontaktuoja su vandeniu. XeO3 yra sprogi balta kieta medžiaga, o XeO4 yra sprogios bespalvės dujos.

Inertinių dujų junginių atradimas metė iššūkį chemikams teoretikams. Reikėjo paaiškinti jungčių susidarymą dalyvaujant inertinių dujų atomams. Inertinių dujų junginių molekulių formas gerai prognozuoja valentinių elektronų porų atostūmio teorija (VEPAT). Bet tokios geometrinės formos reiškia, kad XeF2 junginyje ksenono hibridizacija sp3d, o XeF4 – sp3d2.

Inertinių dujų negalima matyti, nes jos yra bespalvės, nedegios. Iš inertinių dujų negalima pagaminti naujų medžiagų – jos yra neaktyvios, nereaguoja su kitomis medžiagomis. Pavyzdžiui, argonas nereaguoja su įkaitusia metalo vielute, esančia elektros lemputės viduje. Helio papildomi dirižabliai, nes jis yra lengvesnės už orą dujos, nedega. Pro neono dujas leidžiant elektros srovę, jos švyti raudonai, todėl naudojamos reklamai.

Leave a Comment