Хусусиятҳои физикӣ ва химиявии газҳои наҷиб
Газҳои наҷиб - гелий (He), неон (Ne), аргон (Ar), криптон (Kr), ксенон (Xe) ва радон (Rn) - дар гурӯҳи 18-уми ҷадвали даврӣ ҷойгиранд. Ин унсурҳо бо устувории истисноӣ ва набудани реактивӣ дар шароити стандартӣ фарқ мекунанд. Ин рафтори беназир аз қабатҳои электронии пурраи валентии онҳо вобаста аст, ки онҳоро ба ташаккули пайвандҳои кимиёвӣ хеле тобовар мегардонад. Ин мақола ба хосиятҳои физикӣ ва химиявӣ, ки ба рафторҳои хос ва аксар вақт ҷолиби газҳои наҷиб мусоидат мекунанд, бахшида шудааст.
Хусусиятҳои физикии газҳои наҷиб
1. Радиусҳои атомӣ ва ионӣ
Газҳои наҷиб афзоиши мунтазами радиусҳои атомиро ҳангоми ҳаракат дар гурӯҳ аз гелий ба радон нишон медиҳанд. Ин афзоишро метавон ба илова шудани қабатҳои электрон бо ҳар як унсури пайдарпай нисбат дод, ки боиси афзоиши ҳаҷми атом мегардад.
2. Нуқтаҳои ҷӯшиш ва обшавӣ
Газҳои наҷиб дар муқоиса бо дигар унсурҳо нуқтаҳои ҷӯшиш ва обшавии паст доранд. Дар байни онҳо, гелий пасттарин нуқтаи ҷӯшиш (-268.9 °C) ва нуқтаи обшавӣ (-272.2 °C) дорад, ки онро ягона унсуре мегардонад, ки дар ҳарорати пасттарин дар лаборатория моеъ боқӣ мемонад. Нуқтаҳои ҷӯшиш ва обшавӣ бо рақами атомӣ зиёд мешаванд. Масалан, ксенон дар -108.1 °C меҷӯшад ва дар -111.8 °C об мешавад. Ин тамоюл пеш аз ҳама ба қувваҳои зиёди ван дер Ваалс дар газҳои вазнинтари наҷиб вобаста аст, ки барои гузариш аз ҳолат ба ҳолати дигар энергияи бештарро талаб мекунад.
3. Зичӣ
Зичии газҳои наҷиб бо афзоиши рақами атомӣ меафзояд, ки ин асосан аз ҳисоби илова шудани масса ҳангоми гузаштан аз гелий ба радон ба вуҷуд меояд. Гелий махсусан сабук аст, ки тақрибан як ҳафтуми зичии ҳаворо ташкил медиҳад, ки онро барои пур кардани пуфакҳо ва ҳавопаймоҳои ҳавоӣ маъмул мегардонад.
4. Ҳалшавандагӣ
Газҳои наҷиб дар об каме ҳалшавандаанд. Гелий пасттарин ҳалшавандагӣ дорад, дар ҳоле ки ксенон баландтарин аст. Ин ҳалшавандагӣ, гарчанде ки ночиз аст, дар барномаҳо ба монанди анестезиология, ки дар он ҷо ҳалшавандагии ксенон дар моеъҳои биологӣ онро ҳамчун анестетик мувофиқ мегардонад, муҳим аст.
5. Гузаронидани гармӣ
Гелий дар муқоиса бо дигар газҳо гузаронандагии гармии баландро нишон медиҳад. Ин хосият дар барномаҳои махсуси хунуккунӣ, ба монанди криогеника ва дастгоҳҳои MRI истифода мешавад. Ҳангоми поён рафтани гурӯҳ, гузаронандагии гармӣ ба таври назаррас коҳиш меёбад.
Хусусиятҳои кимиёвии газҳои наҷиб
Газҳои наҷиб муддати тӯлонӣ ҳамчун инертӣ маъруф буданд, зеро қабатҳои электронии пурраи валентӣ доранд, ки одатан ба онҳо имкон намедиҳанд, ки пайвастагиҳои реактивӣ ташкил кунанд. Аммо, кашфиётҳо дар нимаи асри 20 нишон доданд, ки онҳо метавонанд дар шароити муайян пайвастагиҳо ташкил кунанд, ки обрӯи онҳоро барои инертии кимиёвӣ зери суол мебарад.
1. Реактивӣ
Фаъолияти реактивии газҳои наҷиб дар гурӯҳ меафзояд. Гелий ва неон дар шароити муқаррарӣ амалан ғайрифаъол мебошанд. Аммо, аргон, криптон, ксенон ва радон метавонанд пайвастагиҳо, асосан бо фтор ва оксиген, ба вуҷуд оранд. Ксенон, бахусус, пайвастагиҳои гуногун, ба монанди гексафториди ксенон (XeF6) ва тетроксиди ксенон (XeO4)-ро ба вуҷуд меорад. Афзоиши поляризатсия ва энергияи пасти ионизатсия дар газҳои вазнинтар ба ин реактивияти бештар мусоидат мекунанд.
2. Ташаккули пайвастагиҳо
– Пайвастагиҳои ксенон: Ксенон якчанд фтор ва оксидҳоро ташкил медиҳад, ки ҳам аз ҷиҳати химияи ҷолиб ва ҳам аз ҷиҳати истифодаи эҳтимолии худ муҳиманд. Масалан, дифториди ксенон (XeF2) ҳамчун агенти қавии фторкунанда дар синтези органикӣ истифода мешавад.
– Пайвастагиҳои криптон: Маълум аст, ки криптон дифториди криптон (KrF2)-ро ташкил медиҳад, ки пайвастагиест, ки қобилияти газҳои наҷибро барои пайвастани кимиёвӣ дар шароити сахт нишон медиҳад.
3. Пайвандии электронӣ ва энергияи ионизатсия
Газҳои олӣ дорои энергияҳои калони ионизатсия мебошанд, ки аз гелий то радон кам мешаванд. Энергияи ионизатсия энергияест, ки барои хориҷ кардани электрон аз атом ё иони газӣ зарур аст. Ин энергияи баланди ионизатсия хусусияти ғайриреактивии онҳоро тақвият медиҳад, зеро аз даст додани электронҳо барои онҳо аз ҷиҳати энергетикӣ номусоид аст. Дар натиҷа, газҳои олӣ дорои пайванди электронии хеле паст мебошанд, ки аксар вақт ба сифр наздиканд, ки ин нишон медиҳад, ки майли онҳо барои ба даст овардани электронҳо вуҷуд надорад.
Газҳои наҷиб дар татбиқи амалӣ
Ғайр аз фаҳмидани хосиятҳои дохилии худ, газҳои наҷиб доираи васеи татбиқ доранд, ки аз хусусиятҳои беназири онҳо бармеоянд.
1. Гелий
Гелий дар криогеника бинобар нуқтаи пасти ҷӯшишаш муҳим аст. Илова бар ин, табиати инертӣ ва зичии пасти он онро барои истифода дар пуфакҳо ва киштиҳои ҳавоӣ беҳтарин мегардонад. Дар ғаввосӣ дар баҳри амиқ, гелий нитрогенро дар газҳои нафаскашӣ иваз мекунад, то аз наркози нитроген пешгирӣ кунад.
2. Неон
Неон одатан дар аломатҳои равшан истифода мешавад, зеро он ҳангоми ионизатсия спектри дурахшони партовҳои худ дорад. Ғайр аз ин, он дар нишондиҳандаҳои баландшиддат ва лампаҳои вакуумӣ нақш мебозад.
3. Аргон
Аргон аксар вақт дар кафшер ва дигар равандҳои саноатии ҳарорати баланд барои таъмини фазои инертӣ ва пешгирии аксуламалҳои номатлуби кимиёвӣ истифода мешавад. Дар равшании тафсон ва флуоресцентӣ, гази аргон ба пешгирии оксидшавии ришта мусоидат мекунад.
4. Криптон ва Ксенон
Криптон ва ксенон дар равшанӣ ва аксбардорӣ истифода мешаванд. Криптон дар баъзе дурахшҳои аксбардорӣ истифода мешавад, дар ҳоле ки ксенон дар чароғҳои баландшиддат, аз ҷумла онҳое, ки дар маякҳои маяк ва проекторҳои филм истифода мешаванд, истифода мешавад. Хусусиятҳои анестезитикии ксенон дар муассисаҳои тиббӣ истифода мешаванд, гарчанде ки арзиши баланди он истифодаи васеъро маҳдуд мекунад.
5. Радон
Бо вуҷуди радиоактивӣ ва хатарҳои марбут ба саломатӣ, радон барои истифодаи терапевтӣ дар табобати саратон омӯхта шудааст. Аммо, аз сабаби эҳтимолияти он барои ба вуҷуд овардани саратони шуш, истифодаи он маҳдуд ва сахт танзим карда мешавад.
хулоса
Газҳои наҷиб бо хосиятҳои беназири физикӣ ва химиявии худ, мавзӯи таваҷҷӯҳи илмӣ ва муфиди амалӣ боқӣ мемонанд. Гарчанде ки реактивии онҳо ночиз аст, қобилияти газҳои наҷиби вазнинтар барои ташкил кардани пайвастагиҳо дар шароити мушаххас роҳҳои ҷолиберо барои таҳқиқоти кимиёвӣ мекушояд. Истифодаи онҳо, аз равандҳои саноатӣ то истифодаи тиббӣ, бо васеъ шудани фаҳмиши мо дар бораи ин унсурҳои пурасрор, таҳаввул меёбад. Дар натиҷа, омӯзиши газҳои наҷиб муҳим боқӣ мемонад ва пайваста ба пешрафтҳо дар соҳаҳои гуногуни илмӣ ва технологӣ мусоидат мекунад.
