18.12: Matukio, Maandalizi, na Mali ya Gesi Noble

Malengo ya kujifunza

• Eleza mali, maandalizi, na matumizi ya gesi vyeo

Mambo katika kikundi cha 18 ni gesi nzuri (heliamu, neon, argon, krypton, xenon, na radon). Walipata jina “vyeo” kwa sababu walidhaniwa kuwa wasio na tendaji kwa kuwa wamejaza maganda ya valence. Mwaka 1962, Dr. Neil Bartlett katika Chuo Kikuu cha British Columbia alithibitisha dhana hii kuwa ya uongo.

Mambo haya yapo katika anga kwa kiasi kidogo. Baadhi ya gesi asilia ina heliamu 1— 2% kwa wingi. Heliamu imetengwa na gesi asilia kwa kunyunyizia vipengele vya condensable, na kuacha heliamu tu kama gesi. Marekani ina zaidi ya ugavi wa kibiashara duniani wa elementi hii katika mashamba yake ya gesi yenye kuzaa heliamu. Argon, neon, krypton, na xenon hutoka kwenye sehemu ndogo ya hewa ya kioevu. Radon linatokana na mambo mengine ya mionzi. Hivi karibuni, ilibainika kuwa gesi hii ya mionzi iko kwa kiasi kidogo sana katika udongo na madini. Mkusanyiko wake katika majengo yaliyofungwa vizuri, yenye muhuri, hata hivyo, hufanya hatari ya afya, hasa kansa ya mapafu.

Pointi ya kuchemsha na pointi za kuyeyuka za gesi nzuri ni ndogo sana kuhusiana na yale ya vitu vingine vya raia wa atomiki au Masi. Hii ni kwa sababu vikosi dhaifu tu vya utawanyiko vya London vilipo, na vikosi hivi vinaweza kushikilia atomi pamoja tu wakati mwendo wa Masi ni mdogo sana, kama ilivyo kwenye joto la chini sana. Heliamu ni dutu pekee inayojulikana ambayo haina kuimarisha juu ya baridi kwa shinikizo la kawaida. Inabakia kioevu karibu na sifuri kabisa (0.001 K) kwa shinikizo la kawaida, lakini huimarisha chini ya shinikizo la juu.

Heliamu hutumika kwa kujaza balloons na hila nyepesi kuliko hewa kwa sababu haina kuchoma, na kuifanya kuwa salama kutumia kuliko hidrojeni. Heliamu katika shinikizo la juu sio narcotic kama nitrojeni. Hivyo, mchanganyiko wa oksijeni na heliamu ni muhimu kwa watu mbalimbali wanaofanya kazi chini ya shinikizo kubwa. Kutumia mchanganyiko wa helium-oksijeni huepuka hali ya akili iliyochanganyikiwa inayojulikana kama narcosis ya nitrojeni, kinachojulikana kama kunyakua kwa kina. Heliamu ni muhimu kama anga ya inert kwa kuyeyuka na kulehemu kwa metali rahisi oxidizable na kwa michakato mingi ya kemikali ambayo ni nyeti kwa hewa.

Kioevu heliamu (kiwango cha kuchemsha, 4.2 K) ni baridi muhimu kufikia joto la chini linalohitajika kwa utafiti wa cryogenic, na ni muhimu kwa kufikia joto la chini linalohitajika kuzalisha superconduction katika vifaa vya jadi vya superconducting vinavyotumiwa katika sumaku za nguvu na vifaa vingine. Uwezo huu wa baridi ni muhimu kwa sumaku zinazotumiwa kwa imaging resonance magnetic, utaratibu wa kawaida wa uchunguzi wa matibabu. Baridi nyingine ya kawaida ni nitrojeni ya kioevu (kiwango cha kuchemsha, 77 K), ambayo ni ya bei nafuu sana.

Neon ni sehemu ya taa za neon na ishara. Kupitisha cheche ya umeme kupitia tube iliyo na neon kwenye shinikizo la chini huzalisha mwanga wa nyekundu unaojulikana wa neon. Inawezekana kubadili rangi ya mwanga kwa kuchanganya mvuke ya argon au zebaki na neon au kwa kutumia zilizopo za kioo za rangi maalum.

Argon ilikuwa muhimu katika utengenezaji wa balbu za umeme zilizojaa gesi, ambapo conductivity yake ya chini ya joto na inertness kemikali alifanya hivyo vyema kwa nitrojeni kwa kuzuia uvukizi wa filament ya tungsten na kuongeza muda wa maisha ya bulb. Vipande vya fluorescent huwa na mchanganyiko wa mvuke wa argon na zebaki. Argon ni gesi ya tatu tele katika hewa kavu.

Vipande vya Krypton-xenon hutumiwa kuchukua picha za kasi. Utoaji wa umeme kupitia tube hiyo hutoa mwanga mkali sana unaoendelea tu\(\dfrac{1}{50,000}\) ya pili. Krypton huunda difluoride, KrF ₂, ambayo ni thermally imara katika joto la kawaida.

Misombo imara ya fomu ya xenon wakati xenon inakabiliwa na fluorine. Xenon difluoride, xEF ₂, huunda baada ya kupokanzwa gesi ya xenon na gesi ya fluorine na kisha baridi. Vifaa huunda fuwele zisizo na rangi, ambazo ni imara kwenye joto la kawaida katika anga kavu. Xenon tetrafluoride, xEF ₄, (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)) na xenon hexafluoride, xEF ₆, huandaliwa kwa njia sawa, na kiasi cha stoichiometric cha fluorine na ziada ya fluorine, kwa mtiririko huo. Misombo na oksijeni huandaliwa kwa kuchukua nafasi ya atomi za fluorine katika fluorides ya xenon na oksijeni.

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Mnamo Oktoba 2, 1962, Argonne alitangaza kuundwa kwa xenon tetrafluoride, kiwanja cha kwanza cha xenon, gesi yenye heshima sana inayofikiriwa kuwa inert ya kemikali. Uumbaji ulifungua zama mpya kwa ajili ya utafiti wa vifungo vya kemikali. (Domain Umma; Argonne Maabara ya Taifa)

Wakati xEF ₆ inakabiliwa na maji, suluhisho la matokeo ya XEO ₃ na xenon inabakia katika hali ya 6+-oxidation:

\[\ce{XeF6}(s)+\ce{3H2O}(l)⟶\ce{XeO3}(aq)+\ce{6HF}(aq) \nonumber \]

Kavu, imara xenon trioxide, XEO ₃, ni mlipuko sana-itakuwa kuwaka detonate. Wote XeF ₆ na Xeo _{3 tofauti} katika suluhisho la msingi, huzalisha xenon, oksijeni, na chumvi za ion ya perxenate\(\ce{XeO6^4-}\), ambayo xenon inakaribia kiwango cha juu cha oxidation ya 8+.

Radon inaonekana aina RnF ₂ -ushahidi wa kiwanja hiki linatokana na mbinu radiochemical tracer.

Misombo isiyojumuisha ya fomu ya argon kwa joto la chini, lakini misombo imara ya heliamu na neon haijulikani.

Muhtasari

Mali muhimu zaidi ya gesi nzuri (kikundi 18) ni kutokuwa na uwezo wao. Zinatokea katika viwango vya chini katika angahewa. Wanapata matumizi kama anga ya ajizi, ishara za neon, na kama baridi. Gesi tatu zenye nguvu zaidi huguswa na fluorine ili kuunda fluorides. Fluorides ya xenon ni bora zaidi kama vifaa vya kuanzia kwa misombo mengine ya gesi yenye sifa nzuri.

faharasa

halidi

kiwanja kilicho na anion ya kipengele cha kikundi 17 katika hali ya oksidi ya 1 (fluoride, F ^-; kloridi, ^{Cl -}; bromidi^{, Br -}; na iodidi, I ^-)

interhalogen

kiwanja sumu kutoka halogens mbili au zaidi tofauti