Группа 18 — полностью заполненные внешние оболочки и почти ничего не нужно доказывать
Гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, радон и оганесон имеют полностью заполненные внешние оболочки и поэтому почти не вступают в химические реакции. В течение шестидесяти лет считалось, что они совершенно инертны. Они освещают наши вывески, наполняют наши лампы, охлаждают наши магниты — и один из них вызывает рак лёгких.
Выделено в периодической таблице
Каждый элемент
Что их определяет
Восемь внешних электронов (два у гелия) — это конфигурация, которой стремятся достичь все остальные элементы. Уже имея такую конфигурацию, благородные газы не получают никаких преимуществ от образования связей — отсюда огромные энергии ионизации и близкое к нулю сродство к электрону.
Только они в периодической таблице существуют в виде отдельных атомов, а не молекул. Поскольку заметная химическая связь между ними отсутствует, их удерживают лишь слабые дисперсионные силы, поэтому у них самые низкие температуры кипения в своих периодах.
В 1962 году Neil Bartlett получил гексафтороплатинат ксенона и положил конец эпохе «инертных газов». Ксенон и криптон образуют настоящие соединения с фтором и кислородом; даже аргон удалось соединить с фтористым водородом с образованием HArF при 40 K. Чем тяжелее атом, тем слабее он удерживает свои электроны и тем больше возможностей для химии.
Периодические закономерности
Вниз по группе повышаются температура кипения, плотность и поляризуемость; энергия ионизации уменьшается, а реакционная способность — насколько она вообще проявляется — возрастает. Гелий является крайним случаем по всем параметрам: у него самая низкая температура кипения среди всех веществ, и это единственный элемент, который не затвердевает при атмосферном давлении, как бы сильно его ни охлаждали.
В мире
Охлаждение сверхпроводящих магнитов в каждом МРТ-сканере, наддув топливных баков ракет и обнаружение утечек. А ещё воздушные шары — поразительно легкомысленное использование ограниченного ресурса, который навсегда покидает Землю.
Оранжево-красное свечение классической вывески. Любой другой цвет в вывеске «неон» создаётся другим газом или люминофорным покрытием.
Дешёвая инертная атмосфера: защитные газы при сварке, наполнение лампочек и пространство между стёклами стеклопакетов.
Высокоэффективное заполнение окон и специализированное освещение. С 1960 по 1983 год метр определялся длиной волны излучения криптона-86.
Фотовспышки, мощные лампы, ионные двигатели космических аппаратов для дальнего космоса и настоящий общий анестетик.
Ничего — это опасность, а не ресурс.
Обращение
Химически безвредны, но все они вытесняют кислород: опасность удушья в замкнутых пространствах, причём без каких-либо предупреждающих симптомов. Вдыхание гелия из баллона под давлением приводило к смерти людей. Радон также является исключением с химической точки зрения: он радиоактивен, просачивается из гранитной коренной породы, накапливается в подвалах и занимает второе место среди причин рака лёгких после курения.
Полезно знать
Часто задаваемые вопросы
Не совсем. Ксенон и криптон образуют хорошо изученные соединения с фтором и кислородом — тетрафторид ксенона представляет собой устойчивое белое кристаллическое твёрдое вещество. Радон достаточно реакционноспособен, чтобы образовывать фториды, хотя его радиоактивность затрудняет изучение. Гелий, неон и аргон остаются практически инертными в обычных условиях.
Почти весь земной гелий образуется при альфа-распаде урана и тория в горных породах, накапливаясь в месторождениях природного газа в течение сотен миллионов лет. Высвободившись, он поднимается через атмосферу и навсегда улетучивается в космос — вернуть его невозможно. На любом человеческом временном масштабе его запасы действительно ограничены, поэтому торговля воздушными шарами вызывает споры.
Это не меняет ваши голосовые связки, а изменяет среду. В гелии звук распространяется примерно в три раза быстрее, чем в воздухе, поэтому резонансные частоты голосового тракта смещаются вверх. Высота звука голосовых связок не меняется — изменяется тембр, поэтому эффект звучит мультяшно, а не просто высоко.
Продолжить