Cesko.wiki Vzácné plyny
Author
Albert FloresVzácné plyny (neboli ušlechtilé plyny) jsou členy 18. skupiny periodické tabulky. Mezi vzácné plyny patří helium, neon, argon, krypton, xenon a radon. Někdy se k nim připojuje ještě oganesson, který patří do stejné skupiny, ale jehož vlastnosti zatím nejsou známy.
Tyto prvky jsou velmi málo reaktivní, ale nejsou zcela netečné, takže označení netečné či inertní plyny je nepřesné. Příčinou nízké reaktivity a dalších specifických chemických vlastností je dokonalé zaplnění vnější elektronové slupky, protože atom se zaplněným valenčním orbitalem jen velmi těžko přijímá či ztrácí vazebný elektron.
Objevitelem většiny ušlechtilých plynů byl britský chemik William Ramsay, první sloučeniny vzácných plynů vytvořil v laboratoři angloamerický chemik Neil Bartlett.
Vlastnosti
Všechny jsou plynné látky, bez barvy a zápachu. Velmi dlouho se předpokládalo, že se nezúčastňují žádných chemických reakcí. +more V šedesátých letech minulého století se však podařilo vytvořit některé sloučeniny např. fluorid a oxyfluoridy kryptonu, xenonu a radonu, i kyslíkové sloučeniny (xenoničelany). Chemická reaktivita těchto plynů je přesto velmi malá, protože mají zcela zaplněné valenční orbitaly s2p6 (helium pouze s2). V souvislosti s tím mají také velmi vysokou ionizační energii. Všechny se vyskytují v podobě jednoatomových částic. Mají nízké teploty tání a varu (helium dokonce za normálního tlaku nelze převést do tuhého stavu).
Svými vlastnostmi je unikátní helium, které za atmosférického tlaku za velmi nízkých teplot kapalní, ale neztuhne - přejde ve supratekutou kapalinu. Další základní informace k vzácným plynům jsou uvedeny v tabulce.
| Vlastnost | Helium | Neon | Argon | Krypton | Xenon | Radon | Oganesson | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Protonové číslo | 2 | 10 | 18 | 36 | 54 | 86 | 118 | |
| Počet přirozených izotopů | 2 | 3 | 3 | 6 | 9 | (1) | 0 | |
| Atomová hmotnost | 4,002 | 20,179 | 39,948 | 83,8 | 131,29 | (222,018) | (294) | |
| Obsah v suchém vzduchu/ppm obj. | 5,24 | 18,18 | 9340 | 1,14 | 0,087 | Proměnlivá stopová množství | 0 | |
| Obsah ve vyvřelých horninách | 3×10−3 | 7×10−5 | 4×10−2 | - | - | 1,7×10−10 | 0 | |
| Elektronová konfigurace vnější sféry | 1s2 | 2s22p6 | 3s23p6 | 4s24p6 | 5s25p6 | 6s26p6 | 7s27p6 | |
| První ionizační energie/kJ*mol−1 | 2 372 | 2 080 | 1 520 | 1 351 | 1 170 | 1 037 | 820-1130 | |
| Teplota varu/K | 4,215 | 27,07 | 87,29 | 119,7 | 165,04 | 211 | 320-380 | |
| Teplota varu/°C | -268,93 | -246,06 | -185,86 | -153,35 | -108,13 | -62 | 50-110 | |
| Teplota tání/K | Za normálního tlaku není tuhé | 24,55 | 83,78 | 115,90 | 161,30 | 202 | . +more | |
| Teplota tání/°C | Za normálního tlaku není tuhé | -248,61 | -189,37 | -157,20 | -111,80 | -71 | . | |
| ΔHvýp/kJ*mol−1 | 0,08 | 1,74 | 6,52 | 9,05 | 12,65 | 18,1 | (19,4) | |
| Hustota za standardních podmínek/mg*cm−3 | 0,178 | 0,9 | 1,784 | 3,749 | 5,897 | 9,73 | (13,65) | |
| Tepelná vodivost při 0 °C/J*s−1*m−1*K−1 | 0,143 | 0,046 | 0,016 | 0,008 | 0,005 | . | . | |
| Rozpustnost ve vodě při 20 °C/cm3*kg−1 | 8,61 | 10,5 | 33,6 | 59,4 | 108,1 | 230 | . |
Výskyt v přírodě
Všechny vzácné plyny se vyskytují ve vzduchu. Nejzastoupenější je argon, který tvoří přibližně 0,93 objemových % zemské atmosféry. +more Kromě vzduchu se zejména helium vyskytuje v zemním plynu (až 25 %). Helium je druhým nejrozšířenějším prvkem vesmíru a jako takové se vyskytuje ve všech hvězdách. Radon v přírodě vzniká radioaktivním rozpadem radia, které je součástí hornin. Z těchto hornin se poté radon postupně uvolňuje, což může být problém pro obyvatele dané lokality, z hlediska zvýšeného množství radioaktivity.
Získávání a výroba
| Plyny | Ceny za rok 2004(USD/m3) |
|---|---|
| Helium (průmyslová výroba) | 4,20-4,90 |
| Helium (laboratorní výroba) | 22,30-44,90 |
| Argon | 2,70-8,50 |
| Neon | 60-120 |
| Krypton | 400-500 |
| Xenon | 4000-5000 |
Využití
Všechny vzácné plyny, kromě radonu, se využívají v osvětlovací technice jako výplň výbojek. Helium se kromě toho také využívá při plnění balónů, balónků, vzducholodí a dalších nafukovacích předmětů - je lehčí než vzduch a na rozdíl od vodíku není výbušné. +more Dále se helium využívá v analytické chemii jako nosič v plynové chromatografii, dále při hmotnostní spektrometrii a při rentgenové fluorescenci. Kapalné helium se využívá při NMR (nukleárně magnetická rezonance). Navíc mimořádně nízká teplota varu předurčuje kapalné helium jako jedno ze základních médií pro kryogenní techniky, především pro výzkum i praktické využití supravodivosti a supratekutosti různých materiálů. Díky inertnosti se dají vzácné plyny použít jako inertní atmosféra - zejména argon ve směsi s dusíkem. Vzácné plyny se používají k hašení, zejména ve stabilních hasicích zařízeních. Nejčastěji používanými hasebními plyny v budovách jsou čistý dusík, Argonit a Inergen.
Odkazy
Reference
Literatura
F. A. +more Cotton - G. Wilkinson, Anorganická chemie, 1. vyd. , Academia, 1973 * Jursík F. : Anorganická chemie nekovů. 1. vyd. 2002. ([url=http://vydavatelstvi. vscht. cz/knihy/uid_isbn-80-7080-417-3/pages-img/anotace. html]elektronická verze[/url]) * Dr. Heinrich Remy, Anorganická chemie 1. díl, 1. vydání 1961 * N. N. Greenwood - A. Earnshaw, Chemie prvků 1. díl, 1. vydání 1993.
Související články
Mnemotechnické pomůcky - chemie