فهرس المحتويات
صفات الغازات النبيلة كيميائياً
تمتاز الغازات النبيلة بعدة سمات كيميائية فريدة تجعلها مميزة:
- ليس لها رائحة.
- غير قابلة للاحتراق.
- شفافة وعديمة اللون.
- جميعها موصلة للكهرباء باستثناء غاز النيون.
- تعتبر من المواد قليلة الذوبان في الماء.
- تميل إلى عدم التفاعل مع العناصر الأخرى لتكوين روابط كيميائية، ويعود السبب في ذلك إلى استقرار تركيبها الإلكتروني الخارجي، مما يجعلها لا تميل إلى فقد أو اكتساب الإلكترونات. ومع ذلك، يُعرف الزينون بقدرته على تشكيل مركبات مع الفلور أو الأكسجين تحت ظروف معينة.
الصفات الفيزيائية للغازات النبيلة
تتصف الغازات النبيلة بخصائص فيزيائية مميزة نذكر منها:
- يقل جهد التأين داخل المجموعة كلما اتجهنا إلى الأسفل.
- يزداد حجم الذرة للعناصر كلما تحركنا إلى أسفل المجموعة.
- توجد جميع العناصر النبيلة في الحالة الغازية عند الظروف القياسية.
- تعتبر درجتا الانصهار والغليان للغازات النبيلة منخفضة جداً.
- تمتلك الغازات النبيلة أعلى طاقة ضرورية للتأين.
- تتميز بكثافة منخفضة.
- موصلة ضعيفة للحرارة.
يوضح الجدول التالي بعض الخصائص الكيميائية والفيزيائية لكل عنصر:
| العناصر | الرمز | العدد الذري | درجة الانصهار (درجة مئوية) | درجة الغليان (درجة مئوية) | طاقة التأين (كيلوجول/ مول) | الكثافة (غم/ سم3) | الكهرسلبية |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| الهيليوم | He | 2 | 272.2- | 268.75- | 2372 | 0.1786 | |
| النيون | Ne | 10 | 248.45- | 245.85- | 2080 | 0.9002 | |
| الأرجون | Ar | 18 | 189.55- | 185.75- | 1520 | 1.7818 | |
| الكريبتون | Kr | 36 | 157.35- | 151.65- | 1351 | 3.708 | |
| الزينون | Xe | 54 | 111.45- | 106.55- | 1170 | 5.851 | |
| الرادون | Ra | 86 | 70.95- | 61.65- | 1037 | 9.97 |
نبذة عن الغازات النبيلة
تعرف الغازات النبيلة أيضاً بالغازات الخاملة، وهي مجموعة العناصر التي لا تشارك عادةً في التفاعلات الكيميائية مع العناصر الأخرى الموجودة في الجدول الدوري. تحتل هذه الغازات المجموعة الثامنة عشرة (18) في الجدول الدوري. يرجع الفضل في اكتشاف هذه المجموعة من العناصر إلى العالمين الكيميائيين ويليام رامزي وجون ويليام، اللذين أعلنا في عام 1894 عن اكتشافهما للأرجون، الذي يعتبر أول الغازات النبيلة التي تم تحديدها.
في عام 1895، قام الكيميائي الفرنسي هنري مويسان بمحاولة لتفعيل الأرجون، وذلك عن طريق مفاعلته مع الفلور، العنصر الأكثر نشاطًا في الجدول الدوري. ومع ذلك، باءت جهود العلماء في أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين في تحضير مركبات الأرجون بالفشل الذريع.
ما هي الغازات النبيلة
تتألف الغازات النبيلة من سبعة عناصر، ستة منها توجد في الطبيعة وهي:
- الهيليوم
- النيون
- الأرجون
- الكريبتون
- الزينون
- الرادون
بينما العنصر السابع، الأوغانيسون، هو عنصر اصطناعي تم تصنيعه في المختبر.
مصادر الحصول على الغازات النبيلة
يعتبر الهيليوم من بين العناصر الأكثر وفرة في الكون، ويتم إنتاجه بشكل تجاري من حقول الغاز الطبيعي. بالإضافة إلى ذلك، تتواجد جميع الغازات النبيلة في الغلاف الجوي للأرض، باستثناء الهيليوم والرادون اللذين يوجدان بكميات قليلة في الهواء. يتم استخلاص هذه الغازات عبر عملية التقطير التجزيئي للهواء السائل. أما الرادون، فهو ينتج عن طريق التحلل الإشعاعي لمركبات الراديوم، حيث تتحلل نوى ذرات الراديوم تلقائيًا مطلقةً طاقة وجسيمات ونواة الهليوم (جسيمات ألفا).
مجالات استخدام الغازات النبيلة
تتميز الغازات النبيلة بتطبيقاتها المتنوعة، وفيما يلي لمحة عن استخدامات كل عنصر منها:
الهيليوم
يستخدم الهيليوم في المجالات التالية:
- توفير بيئة خاملة وواقية في صناعة الألياف البصرية وأشباه الموصلات.
- الحفاظ على برودة أجهزة الأقمار الصناعية.
- يستخدم خليط مكون من 80٪ هيليوم و20٪ أكسجين كجو اصطناعي للغواصين في الأعماق.
- تبريد الأكسجين والهيدروجين السائلين.
النيون
يستخدم النيون في تطبيقات مختلفة، بما في ذلك:
- صناعة الليزر، أضواء النيون، وإشارات التحذير الضوئية.
- تصنيع مانعات الصواعق ومعدات الغوص.
الأرجون
يستخدم الأرجون في العديد من التطبيقات، مثل:
- يستخدم في ملء إطارات السيارات للحفاظ على المطاط وتقليل الضوضاء.
- صناعة أنابيب الفلورسنت والمصابيح الموفرة للطاقة.
- إنتاج التيتانيوم.
- عمليات اللحام لحماية المواد من التآكل الناتج عن الأكسجين.
الكريبتون
يستخدم الكريبتون في:
- تعبئة المصابيح الموفرة للطاقة.
- مصابيح الفلاش المستخدمة في التصوير الفوتوغرافي.
- صناعة بعض أنواع الليزر.
الزينون
يستخدم الزينون في تطبيقات متنوعة، بما في ذلك:
- مصابيح الفلاش الإلكترونية عالية السرعة.
- تستخدم مصابيح الزينون كمبيدات للجراثيم في تحضير ومعالجة الأغذية.
- مصابيح الزينون تستخدم في معالجة الياقوت بالليزر.
- أحد مركباته يستخدم في تصنيع أدوية لعلاج أنواع معينة من السرطان.
الرادون
يستخدم الرادون في:
- الاستفادة من تحلل عنصر الرادون في علاج السرطان.
- علاج الأورام عن طريق توجيهه نحو الورم مباشرة.