Благородные газы

Благородные газы

БЛАГОРОДНЫЕ ГАЗЫ, химические элементы, образующие нулевую группу периодической системы элементов, а именно: гелий (Не), неон (Ne), аргон (Аr или А), криптон (Кr), ксенон (X или Хe); к этой же группе следует отнести также и эманации радия, тория и актиния, называемые еще радоном (Rn), тороном (Tn) и актиноном (An); эманация радия иначе называется также нитоном (Nt) (см. Радиоактивность, Радий). Благородные газы являются элементами совершенно инертными, ни при каких условиях не вступающими в химическое соединение как между собой, так и с какими-либо другими элементами. Это объясняется тем, что их атомы не имеют валентных электронов: внешние орбиты заполнены весьма устойчивой системой из восьми электронов. Вследствие этого молекулы благородных газов всегда состоят из одного атома даже тогда, когда благородные газы находятся в жидком состоянии, и для них понятия «атом» и «молекула» равноценны. Гелий является одним из продуктов распада тяжелых радиоактивных элементов; многие из них при своем распаде выбрасывают α-частицы, несущие по два положительных заряда; эти частицы, потеряв свою живую силу при столкновении с молекулами воздуха и нейтрализовав свои положительные заряды, переходят в более спокойные атомы гелия. Поэтому гелий всегда присутствует в минералах, содержащих радиоактивные элементы. Он может быть весь выделен при сплавлении этих минералов с содой или бисульфатом.

Все благородные газы содержатся в атмосфере; гелий, кроме того, выделяется из некоторых минеральных источников, содержится в нефти и включен (окклюдирован) в некоторых минералах. В воздухе благородные газы содержатся в следующих количествах:

В воздухе благородные газы содержатся в следующих количествах

Обычно из воздуха получается нечистый аргон либо путем фракционированной перегонки жидкого воздуха, либо путем химического поглощения из воздуха СО2, Н2О, О2, N2 и Н2, т. е. всего за вычетом благородных газов. Этот нечистый аргон содержит в себе все благородные газы (за исключением эманаций), т. е. Не - 0,05%, Ne - 0,16%, Аr- 99,785%, Кr- 0,0005% и Хе - 0,00006%; из него фракционировкой можно выделить отдельные благородные газы. Другой метод разделения благородных газов основан на способности угля, приготовленного из скорлупы кокосового ореха, адсорбировать газы при низкой температуре тем лучше, чем легче они конденсируются в жидкость. Уже при сравнительно незначительном охлаждении кокосовый уголь поглощает все благородные газы, кроме Ne и Не; при охлаждении кокосового угля жидким воздухом адсорбируется Ne, и остается непоглощенным один Не. При охлаждении жидким водородом Ne даже затвердевает, и совершенно чистый Не остается один в газообразном состоянии. Один объем Н2О поглощает следующие объемы Не при температуре

Один объем воды поглощает следующие объемы гелия при температуре

В бензоле и в спирте Не нерастворим. Гелий, в отличие от других благородных газов, диффундирует при высокой температуре через стенки кварцевых сосудов. Кокосовый уголь адсорбирует при 0° - 2 объема, при - 185° - 15 объемов гелия.

Гелий содержится в громадных количествах в атмосфере солнца, от которого и получил свое наименование (blagorodnye gazy 3 - солнце). Для спектра гелия очень характерна линия λ = 5875,98 Å. На земле гелий содержится в атмосфере, в минералах (в 1 г уранинита 13,5 см3, клевеита - 6,1 см3, брёггерита - 1,8 см3, монацита - до 1,5 см3, самарскита - до 1,5 см3) и в воде и газах некоторых минеральных источников (Баден-Баден - 0,85%; Вильдбад в Шварцвальде - 0,71 % и др.). Газы литиевого источника Santenay (Кот д’Op) содержат 10,16% Не, источника Карно - 9,77%, источника Fontaine Salee- 8,4%. Гелий содержится также и в метеоритном железе.

Аргон содержится в атмосфере и в газах некоторых минеральных источников, в минерале малаконе (вместе с гелием). Благородные газы добываются из жидкого воздуха путем фракционировки жидкого азота или методом химического поглощения из воздуха всех газов, кроме благородных газов. Вода поглощается H24 или СаСl2; СO2 - натронной известью или концентрированным раствором NaOH; О2 - пропусканием через трубку, наполненную раскаленной медью или раствором пирогалловой кислоты; азот поглощается нагретыми металлами Са, Ва или цианамидом кальция, который может одновременно связывать и О2; Н2 сжигается при пропускании через трубку с СuО (см. Анализ газов). Остается один т. н. «сырой» Аr, содержащий в себе все остальные благородные газы, гл. обр. Не (0,25 %). Аргон применяется для наполнения термометров и лампочек накаливания с ванадиевой или титановой нитью. Эти металлы связывают последние следы азота в эвакуированных лампочках, а присутствие Аr обеспечивает необходимое для функционирования лампочки минимальное давление газа.

Неон содержится в атмосфере. Он применяется для наполнения нового типа электрических ламп (трубки Мура), обыкновенно в смеси с гелием. Для устранения красноватого оттенка, свойственного светящемуся Ne, в эти лампы вводятся, кроме того, пары ртути. Неоном же выполнены лампы Вотан (тип 9), которые на 40% превосходят по силе света обыкновенные и мерцающие лампы. Благодаря красноватому оттенку света Ne непригоден для домашнего освещения, но применяется для сигнализации (см. Аэромаяк), для театральных эффектов, для световых реклам и т. д. По новейшим данным, для этих ламп должна применяться смесь 75% Не и 25% Ne, обладающая вдвое большей силой света сравнительно с чисто неоновой.

Криптон и ксенон в виду незначительности их содержания в воздухе технического значения не имеют.

Радон, нитон, эманация радия (Rn, или Nt, или RaEm) представляет собой радиоактивный благородный газ, распадающийся с выделением α-частиц и с образованием нового твердого радиоактивного элемента RaA.

Торон и актинон, эманации тория и актиния по химическим свойствам являются также благородными газами.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 2 - 1928 г.