希ガスとは何なのか、いつ発見されたのか、どのように分類されるのかについて説明します。また、その特徴や性質は何ですか。
希ガスとは何ですか?
希ガスまたは不活性ガスは、元素周期表の18 族 (VIIIA) を構成する一連の化学元素として知られており、一連の共通の特性を持っています。最も重要なのは、反応性が非常に低いことです。化合物を形成し、複雑な分子を構造化する能力が低い。これらの元素を含む化合物はわずかしかありません。
希ガスは、常温常圧の条件下では、色、匂い、風味のない単原子ガスであり、大気中や自然界のその他の状況にさまざまな割合で存在します。
希ガスはその低い反応性にもかかわらず、あるいは正確にはその反応性の結果として、人間の産業においてさまざまな用途があり、大量生産されています。
参照:理想気体
希ガスの歴史
これらの化学元素のほとんどは、ピエール ヤンセンとジョゼフ ノーマン ロッキャーが太陽を調べていた19 世紀頃に発見されました。ヘリウムの名前はギリシャ語で太陽を意味する言葉に由来しています。
その後、空気の化学研究によってクリプトン、ネオン、アルゴンが発見され、19 世紀の終わりに向けて、レイリー卿とウィリアム ラムゼイは希ガスの存在を仮定し、ノーベル物理学賞と化学賞を受賞しました。
その特殊性と用途がさらに発見されるにつれて、大規模な工業生産が開始されるまで、 20 世紀まで待たなければなりませんでした。
希ガスの例
希ガスには次の 7 種類があります。
- ヘリウム (He) 。これは宇宙で 2 番目に豊富な元素であり、水素の融合による星の中心部での核反応によって生成されます。吸入すると人間の声が変化することと、空気よりもはるかに軽いため常に声が上昇する傾向があるため、非常に人気があります。
- ネオン (Ne) 。宇宙に非常に豊富に存在し、蛍光灯の光に赤い色を与えているものです。チューブ (ネオン) 照明やテレビ技術で使用されます。
- アルゴン (Ar) 。大気中に一般的に存在し、産業やさまざまなレーザーを取得する際の絶縁体として広く使用されている元素です。
- クリプトン (Kr) 。希ガスであるにもかかわらず、フッ素や強い電気陰性度を持つ他のいくつかの元素と反応することが知られています。非常に明るい緑色とオレンジ色の光を発します。 6 つの安定同位体と 17 の放射性同位体を持っています。
- キセノン (Xe) 。これは非常に重いガスであり、地球の表面には微量しか存在しません。これは最初に合成された希ガスでした。
- ラドン (Rn) 。これは、ラジウム 226 やアクチニウム (当時はアクチノンと呼ばれていました) などの放射性元素の崩壊によって発生し、貴だが放射性ガスとなり、その最も安定な同位体 ( 222 Rn) の半減期は 3.8 日です。ポロニウム 218 に崩壊します。
- オガネソン (Og) 。エカラドン、ウヌノクチウム (Uuo)、または元素 118 とも呼ばれる、合成の高放射性元素です。彼らの発見の結果は、2006 年に最終的に発表されました。
なぜ希ガスと呼ばれるのでしょうか?
発見された当初、これらの元素は化学的に不活性で宇宙では希少であると考えられていたため、不活性ガス または 希ガス と呼ばれていました。
どちらの考えも誤りであることが判明したため、 「希ガス」の使用が好まれています。これは、フーゴ・エルドマンが 1898 年に彼らに洗礼を授けたドイツ語の用語「エーデルガス」の翻訳です。
この名前は、金などの「貴金属」から借用されたもので、その化学的挙動も反応性がほとんどない、つまり化合物を形成しない傾向を示します。
希ガスまたは不活性ガス?
不活性ガスという用語は、一般に希ガスと同義で使用されますが、後者の用語が好まれます。
これは、特定の状況下では、希ガスの一部でなくても不活性に振る舞うことができる他のガスが存在するためです。たとえば、高温でのみ反応性が増加する窒素の場合です。
希ガスの電子配置
希ガスの反応性がそれほど高くない理由は、その最外殻または価電子殻が常に完全であり、電子を受け入れたり放棄したりする必要がないため、その電子配置によって説明できます。
これは、一部の例外を除いて、希ガスはそれ自体が非常に安定しているため、化学反応に参加して化合物を形成しないことを意味します。
希ガスの反応性
希ガスはあまり反応性が高くありません。つまり、実際には化合物を形成しません。これは、分子を形成する酸素(O 2 ) や水素 (H 2 ) などの二原子ガスのように、他の物質とはあまり反応せず、同じガスの原子間で反応することさえないことを意味します。ヘリウムとネオンは特に不活性であり、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドンがそれに続きます。
この規則の例外はほとんどなく、一般に、六フッ化クリプトン (KrF6) やキセン酸 (H 2 X e O 4 ) など、フッ素や酸素と化合物を形成できるキセノンやラドンなどのより重い希ガスが含まれます。
特定の温度条件下 (それぞれ -60 ℃ および -90 ℃) では、クリプトンは窒素および酸素と安定して結合できます。現在まで宇宙でネオン化合物は確認されていません。
希ガスの用途
希ガスには人間にとってさまざまな用途がありますが、その主な用途の 1 つは、反応性が低いため絶縁体として機能することです。
さらに、核磁気共鳴画像法で使用される超電導磁石などの精密機械に不可欠な冷却剤として使用するために液化されることもよくあります。極低温プロセスでも使用されます。
一方、ヘリウムは宇宙飛行士やダイバーの呼吸用成分として他のガスと混合して使用されます。これは、ダイバーが深海から急速に上昇すると死に至る可能性がある「深酔い」の麻薬効果を軽減するためです。 。
ヘリウムのもう 1 つの用途は、可燃性の高い水素に代わる、膨張可能な気球や飛行船用のガスとしての用途です。
ネオン、キセノン、クリプトンは、ランプの寿命を延ばすことに加えて、白熱電球を満たして特定の色の光を生成するため、照明に非常に一般的に使用されます。
また、手術や産業処置で使用されるレーザーの製造にも使用されます。
希ガスの物性
希ガスはほとんどの場合気体ですが、特定の圧力と温度の条件下では液化し、その後固化することがあります。分子間力が非常に弱いため、融点と沸点が低く、ほぼ同じ範囲内にあります。
ヘリウムは特別です。ヘリウムは既知の中で最も融点と沸点が低い元素であり、超流動である唯一の元素です。さらに、ヘリウムは低温では固化できず、特殊な圧力条件下でのみ固化します。
一方、放射性のラドンを除くすべての希ガスは安定同位体を持ち、最も安定な同位体 (ラドン 222) は 3.8 日後に崩壊してポロニウム 218 になります。
豊富な希ガス
希ガスは、原子番号が減少するにつれて宇宙に豊富に存在します。ヘリウムのように、軽ければ軽いほど、より多く存在します。実際、星の中で水素の原子核融合が起こると、宇宙中のヘリウムの量が増加します。
ネオン、アルゴン、キセノン、クリプトンは私たちが呼吸する空気中に存在しており、液化や分別蒸留によって分離できます。一方、よりまれなラドンは、ラジウムや他の放射性物質の崩壊過程で出現します。
希ガスの危険性
希ガス自体は有毒でも危険でもありませんが、生物に対して機械的な危険をもたらします。希ガスは、私たちが呼吸する空気中の酸素を置換するため、窒息を引き起こす可能性のあるガスです。
したがって、希ガスが注入された部屋に閉じ込められた人は気を失い、その後空気中の酸素不足により窒息死する可能性があります。
さらに、ラドン、オガネソン、クリプトンの一部の同位体などの発がん性が高い放射性希ガスには、本質的な危険性があります。
役立つかもしれません:メタロイド
参考文献
- の「希ガス」。