Какие газы существуют во вселенной

Самые легкие газы. Особенности водорода, кислорода и азота

Газ – одно из состояний вещества. Он не обладает конкретным объемом, заполняя собой всю емкость, в которой находится. Зато обладает текучестью и плотностью. Какие самые легкие газы существуют? Чем они характеризуются?

Самые легкие газы

Название «газ» было придумано ещё в XVII веке из-за созвучия со словом «хаос». Частицы вещества и вправду, хаотичны. Они движутся в произвольном порядке, меняя траекторию каждый раз, когда сталкиваются друг с другом. Они стараются заполнить все доступное пространство.

Молекулы газа слабо связаны между собой, в отличие от молекул жидких и твердых веществ. Большинство его видов невозможно ощутить при помощи органов чувств. Но газы обладают другими характеристиками, например, температурой, давлением, плотностью.

Их плотность увеличивается по мере возрастания давления, а при увеличении температуры они расширяются. Самым легким газом является водородом, тяжелым – гексафторид урана. Газы всегда смешиваются. Если действуют силы тяготения, то смесь становится неоднородной. Легкие поднимаются вверх, тяжелые, наоборот опускаются вниз.

Самые легкие газы – это:

Первые три относятся к нулевой группе таблицы Менделеева, о них и поговорим ниже.

Водород

Какой газ является самым легким? Ответ очевиден – водород. Это первый элемент периодической таблицы, который в 14,4 раза легче воздуха. Он обозначаете буквой Н, от латинского названия Hydrogenium (рождающий воду). Водород является наиболее распространенным элементом во Вселенной. Он входит в состав большинства звезд и межзвездной материи.

В нормальных условиях водород абсолютно безвреден и нетоксичен, не обладает запахом вкусом и цветом. В определенных условиях может значительно изменять свойства. Например, смешиваясь с кислородом, этот газ запросто взрывается.

Может растворяться в платине, железе, титане, никеле и в этаноле. От воздействия больших температур он переходит в металлическое состояние. Его молекула двухатомная и обладает большой скоростью, что обеспечивает отличную теплопроводность газа (в 7 раз выше, чем у воздуха).

На нашей планете водород находится в основном в соединениях. По своей важности и задействованности в химических процессах он является вторым после кислорода. Водород содержится в атмосфере, входит в состав воды и органических веществ в клетках живых организмов.

Кислород

Кислород обозначается буквой О (Oxygenium). Он также не обладает запахом, вкусом и цветом в нормальных условиях, и находится в газообразном состоянии. Его молекулу часто называют дикислород, так как она содержит два атома. Существует его аллотропная форма или же модификация – газ озон (О3), состоящий из трех молекул. Он имеет голубой цвет и отличается многими характеристиками.

Кислород и водород – самые распространенные и самые легкие газы на Земле. В коре нашей планеты больше кислорода, он составляет примерно 47 % её массы. В связанном состоянии в воде его содержится больше 80 %.

Газ является важнейшим элементом жизнедеятельности растений, животных, человека и многих микроорганизмов. В теле человека он способствует осуществлению окислительно-восстановительных реакций, попадая в наши легкие с воздухом.

Благодаря особым свойствам кислорода, его широко используют в медицинских целях. С его помощью устраняют гипоксию, патологии ЖКТ, приступы бронхиальной астмы. В пищевой промышленности его применяют в качестве упаковочного газа. В сельском хозяйстве кислород используют для обогащения воды, при разведении рыбы.

Как и два предыдущих газа, азот состоит из двух атомов, не обладает выраженными вкусовыми качествами, цветом и запахом. Символ для его обозначения – латинская буква N. Вместе с фосфором и мышьяком он относится к подгруппе пниктогенов. Газ очень инертный, за что и получил название azote, которое переводится с французского как «безжизненный». Латинское название Nitrogenium, то есть «рождающий селитру».

Азот содержится в нуклеиновых кислотах, хлорофилле, гемоглобине и белках, является основной составляющей воздуха. Его содержание в гумусе и земной коре многие ученые объясняют извержением вулканов, которые переносят его с мантии Земли. Во Вселенной газ существует на Нептуне и Уране, входит в состав солнечной атмосферы, межзвездного пространства и некоторых туманностей.

Человек использует азот в основном в жидком виде. Его применяют в криотерапии, в качестве среды для упаковки и хранения продуктов. Он считается наиболее эффективным для тушения пожаров, вытесняет кислород и лишает огонь «потпитки». Вместе с кремнием он образует керамику. Азот нередко используют для синтеза различных соединений, например, красителей, аммиака, взрывчатых веществ.

Заключение

Какой газ самый легкий? Теперь вы и сами знаете ответ. Самыми легкими считаются водород, азот и кислород, относящиеся к нулевой группе периодической системы. После них следуют метан (углерод+водород) и оксид углерода (углерод+кислород).

Источник

Почему некоторые газы называются «благородными»?

Даже если вы очень далеки от химии, скорее всего, вы хотя бы раз в своей жизни могли услышать выражение «благородные газы». К ним относятся всем известные неон, криптон, аргон, ксенон, гелий и радон. Так почему же именно газы стали называться благородными? И в чем же именно заключается их благородство? Давайте попробуем разобраться вместе.

Благородных газов в природе всего 6: Неон, Криптон, Аргон, Ксенон, Гелий и Радон

Что такое инертные газы?

Благородные газы, известные в химии благодаря своему уникальному свойству не смешиваться с другими веществами, также часто называют инертными. Как можно судить из названия, “благородство” инертных газов не позволяет им взаимодействовать с более простыми субстанциями и даже друг с другом. Такая избирательность благородных газов вызвана их атомным строением, которое проявляется в замкнутой внешней электронной оболочке, не позволяющей радону, гелию, ксенону, аргону, криптону и неону обмениваться своими электронами с атомами других газов.

Самым распространенным инертным газом в природе считают аргон, который занимает почетное третье место по содержанию в атмосфере Земли после азота и кислорода. У аргона нет вкуса, запаха и цвета, однако именно этот газ считается одним из самых распространенных во Вселенной. Так, наличие этого газа наблюдается даже в некоторых планетарных туманностях и в составе некоторых звезд.

При нагревании в газоразрядной трубке аргон приобретает розовый оттенок

Самым редким благородным газом в природе считают ксенон, который несмотря на свою редкость, содержится в атмосфере Земли наряду с аргоном. Ксенон обладает наркотическими свойствами и часто применяется в медицине в качестве анестезирующего средства. Кроме того, согласно данным Всемирного антидопингового агентства, ингаляции этого редкого газа имеют допинговый эффект, влияющий на физическое состояние применяющих его спортсменов. Заполнение ксеноном легких человека приводит к временному понижению тембра голоса, что является эффектом, обратным применению гелия.

При нагревании ксенон светится фиолетовым цветом

Четверо остальных благородных газов — Радон, Гелий, Неон и Криптон — также обладают своими уникальными свойствами. Все они не имеют какого-либо специфического вкуса, запаха или цвета, однако присутствуют в атмосфере Земли в небольших количествах и важны для нашего дыхания. Так, гелий считается одним из самых распространенных элементов в космосе, а его наличие в атмосфере Солнца, в составе других звезд Млечного Пути и некоторых метеоритов подтверждено научными данными.

Если вам нравится данная статья, приглашаю вас присоединиться к нашему каналу на Яндекс.Дзен, где вы сможете найти еще больше полезной информации из мира популярной науки и техники.

Неон, светящийся при нагревании красноватым оттенком, получается из воздуха при его глубоком охлаждении. Из-за сравнительно небольшой концентрации этого инертного газа в атмосфере планеты, неон чаще всего получают в качестве побочного продукта при добыче аргона.

Радон — радиоактивный инертный газ, который может представлять опасность для человеческого здоровья. Газообразный радон способен светиться голубым или синим светом, постепенно облучая человека и даже приводя к онкологическим заболеваниям. Несмотря на это, в медицине часто применяются так называемые радоновые ванны, которые позволяют добиться положительного эффекта при лечении болезней центральной нервной системы.

Радоновое озеро в селе Лопухинка Ленинградской области

И наконец, последний благородный газ, который можно найти в природе — криптон. Это один из самых редких благородных газов во Вселенной. В отличии от остальных инертных газов, этот газ при определенных условиях может испускать резкий запах, схожий с запахом хлороформа. Воздействие криптона на человека и животных крайне мало изучено из-за невероятной редкости этого газа.

Где применяются благородные газы?

Самыми применяемыми человеком инертными газами считаются аргон, гелий и неон, которые используются повсеместно от физики до медицины. Так, гелий используется при сварке металлов и в качестве хладоносителя при проведении лабораторных экспериментов. Неон и аргон часто применяются при изготовлении ламп накаливания и в металлургии, при изготовлении алюминиевых сплавов.

Благодаря своим уникальным свойствам, благородные газы нашли свое применение в разных отраслях науки

Остальные благородные газы чаще всего используются в медицине. Как уже упоминалось выше, радон находит свое применение в медицине, а ксенон и криптон используются в качестве наполнителя осветительных ламп.

Новости, статьи и анонсы публикаций

Свободное общение и обсуждение материалов

Он вокруг нас и позволяет нам видеть мир. Но спросите любого из нас, и большинство не сможет объяснить, что такое на самом деле этот свет. Свет помогает нам …

Ученые обнаружили совершенно особый класс световых волн, которые могут проникать в непрозрачные материалы. В будущем их можно будет использовать в диагностике заболеваний и даже заглянуть внутрь клеток ⛓

Слышали когда-нибудь фразу «эта снежинка — особенная», мол, потому что их обычно много и все они прекрасны, уникальны и завораживают, если присмотреться. Ста…

Источник

Что такое благородные инертные газы

В сварке нередко применяются так называемые инертные газы. К ним относится группа химических элементов, у которых оказываются схожие свойства. Инертный газ благородный при нормальных условиях является одноатомным. Практически все они не обладают ни цветом, ни запахом. Характерной отличительной особенностью является очень низкая химическая реактивность. Они практически не вступают в реакцию с металлами, что и требуется для нормальной работы. Такие газы занимают первые 6 периодов и относятся к восьмой группе химических элементов в периодической таблице.

Свойства инертных газов можно объяснить по теории об атомных структурах. У них получаются полные электронные оболочки из валентных электронов. Это создает условия, в которых вещество может участвовать лишь в небольшом количестве химических реакций. Стоит отметить, что различия в температурах кипения и плавления практически у всех благородных газов менее 10 градусов Цельсия.

Что такое инертные газы?

При нагревании в газоразрядной трубке аргон приобретает розовый оттенок

При нагревании ксенон светится фиолетовым цветом

Радоновое озеро в селе Лопухинка Ленинградской области

Область применения

Свойства инертных газов делают их очень востребованными в сварочной сфере. Основными местами применения являются газовая и газово-дуговая сварка. Они выполняют роль защитной среды, которая отгораживает сварочную ванну с расплавленным металлом от негативного воздействия различных факторов, в том числе и воздушной среды. Как правило, они применяются вместе с техническим кислородом, так как он повышает температуру их горения. При использовании инертных газов швы получаются более надежными и качественными, так как снижается вероятность возникновения брака во время работы.

Вещества используются на строительных площадках при соединении металлоконструкций, в особенности, несущих частей. Ими удобнее работать с тонкими деталями, трубами и прочими объектами, которые сложно поддаются электрической сварке. В ремонтных мастерских по восстановлению автомобилей и прочей сложной техники именно сварка инертными газами является основным методом соединения деталей, так как она обладает деликатным отношением к материалу. В коммунальной сфере, где речь идет о ремонте труб и прочих вещей эти разновидности также используются. При производстве металлических изделий самого различного типа, особенно из цветных сложно свариваемых металлов, инертный газ благородный выступает основным сырьем для работы.

Открытие и список инертных газов

Инертные газы относятся к 18-й группе химических элементов периодической таблицы Менделеева. Всего существует 6 элементов, которые имеют следующие названия и формулы:

гелий (He);
неон (Ne);
аргон (Ar);
криптон (Kr);
ксенон (Xe);
радиоактивный радон (Rn).

Они довольно широко представлены во вселенной. По современным подсчетам космическая масса вселенной состоит на 76% из водорода, на 23% из гелия и только 1% приходится на другие элементы.

Водород и гелий ученые относят к элементам первичной материи вселенной. В атмосфере Земли благородных газов около одного процента. В основном это аргон. Их открытие — одна из увлекательнейших страниц истории науки.Содержание инертных газов в природе:

В космосе особенно много гелия, образующегося там из водорода в результате термоядерной реакции. После водорода, это самый распространенный элемент. На Земле гелий можно обнаружить в составе природных горючих газов.

Неон присутствует в атмосфере и в земной коре — 0,00005 г/т.
Аргон — это самый распространенный на планете инертный газ. (в земной коре его ничтожно мало, а в атмосфере почти один процент).
Криптон, ксенон и радон обнаруживается в земной атмосфере и в отдельных минералах, содержащих уран.
Радон относится к радиоактивным элементам, среди всех он один из самых тяжелых, он определяет степень естественной радиоактивности воздуха.

Первым из этих элементов был открыт гелий. В 1868 году его обнаружили в солнечном спектре. В Парижской академии газ назвали гелий или «солнечный». Британский химик Уильям Рамзай открыл гелий и на Земле, но уже после того, как был открыт аргон.

В 1892 году в Лондоне химик Джон Уильям Стретт (лорд Рэлей) опубликовывает обращение к ученым в журнале «Природа». Он обнаружил, что азот, полученный из воздуха, имеет больший вес, чем азот, полученный химическим путем. Как объяснить это явление — задал Рэлей вопрос своим коллегам?

Рамзай высказал предположение: в азоте воздуха содержится неизвестный газ. Два года совместных исследований привели к сенсационным результатам. Был открыт новый газ, он оказался инертным. Он стал называться аргон — «медленный» или «неактивный».

Благородные (инертные) газы

Благородные газы ( инертные либо редкие газы ) — группа химических элементов с похожими свойствами: при нормальных условиях они являются одноатомными газами. Химия 7,8,9,10,11 класс, ЕГЭ, ГИА Копировать ссылку РаспечататьБлагородные газы (инертные либо редкие газы) — группа химических элементов с похожими свойствами: при нормальных условиях они являются одноатомными газами. Это химические элементы, которые образуют главную подгруппу 8-й группы периодической системы Менделеева.

При обычных условиях — это газы без цвета, вкуса и запаха, плохо растворимые в воде, не возгораются при нормальных условиях, с очень низкой химической реактивностью. Их температуры плавления и кипения закономерно увеличиваются с увеличением атомного номера.

Среди всех благородных газов лишь у Rn нет стабильных изотопов и только он является радиоактивным химическим элементом.

Редкими (инертными) газами являются:

гелий (He) (атомный номер 2),
неон (Ne) (10),
аргон (Ar) (18),
криптон (Kr) (36),
ксенон (Xe) (54)
радиоактивный радон (Rn) (86).

В последнее время к этой группе также причисляют унуноктий (Uuo) (118).

Все инертные газы собой завершают соответствующий период в Периодической системе и имеют полностью завершенный, устойчивый внешний электронный уровень.

У инертных газов электронная конфигурация ns2np6 (у гелия 1s2) и они образуют VIIIА группу. С возрастанием порядкового номера увеличиваются радиусы атомов и их способность к поляризуемости, что приводит к увеличению межмолекулярных взаимодействий, к увеличению Тпл и Ткип, к улучшению растворимости газов в воде и других растворителях. Для инертных газов существуют такие известные группы соединений: молекулярные ионы, соединения включения, валентные соединения.

Инертные газы относятся к последней при этом они занимают первые 6 периодов и относятся к 18-й группе в периодической таблице химических элементов. Флеровий — элемент 14-й группы показывает некоторые свойства благородных газов, поэтому он способен заменить в периодической таблице унуноктий. Благородные газы неактивны химически и могут принимать участие в химических реакциях только в экстремальных условиях.

Почему благородные газы так названы?

В период открытия этих элементов для их обозначения употреблялось понятие инертные и благородные газы. Последнее понятие предложил Рамзай.

Оно образовалось по аналогии с названием металлов, входящих в группу семейства платины, которые в то время образовывали 8 группу.

На сегодняшний день 0 группа в периодической таблице расформирована, а ее представители перенаправлены в главную подгруппу 8 группы.

Согласно еще одному мнению, такое название эти элементы получили из-за того, что в обычных условиях они не образуют никаких химических соединений, не вступают в реакции с иными веществами.
Однако они не пополняют ряды «химических мертвецов», так как при создании благоприятных условий на основе этих представителей можно получить оксиды, соли.

Чаще всего таким способом получают производные ксенона, радона и криптона.

Где применяются благородные газы?

Благодаря своим уникальным свойствам, благородные газы нашли свое применение в разных отраслях науки

Невидимость — как и путешествие во времени, телепортация, левитация и сверхскорость — является предметом обсуждения научной фантастики с самого ее появления….

Вселенная — волшебное окно времени, позволяющее нам заглянуть в прошлое. Чем дальше мы смотрим, тем дальше назад во времени мы видим. В отличие от наших мозг…

На сегодняшний день 21% воздуха, которым мы дышим, состоит из молекулярного кислорода. Но этот газ не всегда был в таком количестве, не всегда мог поддержива…

Цвета и спектры инертных газов

Цвета и спектры благородных газов. В первой строке таблицы изображены благородные газы в колбах, через которые пропущен ток, во второй — сам газ в трубке, в третьей — в трубках, которые изображают обозначение элемента в периодической таблице Менделеева.

Гелий	Неон	Аргон	Криптон	Ксенон

Распространенность инертных (редких) газов в природе

Из-за того, что инертные газы обладают химической инертностью, их довольно долго не получалось обнаружить, и их открытие состоялось лишь во 2-й половине XIX века.

Гелий – является вторым (после водорода) по распространенности элементом во Вселенной, в земной коре содержание гелия составляет лишь 1 · 10-6 масс. %. Гелий является продуктом радиоактивного распада и содержится в пустотах горных пород и в природном газе.

Все благородные газы являются составляющими воздуха. В 1 3м воздуха находится 9,3 л аргона, 18 мл неона, 5 мл гелия, 1 мл криптона и 0,09 мл ксенона. Солнце приблизительно на 10% состоит из гелия, образующийся из водорода по реакции ядерного синтеза:

(β+ — позитрон, — антинейтрино). В спектре излучения Солнца довольно интенсивно проявляются линии гелия, которые были впервые обнаружены в 1868 г. На Земле гелий был найден только в 1895 г. при спектральном анализе газов, выделяющихся при растворении в кислотах минерала клевеита U2О3. Уран, входящий в состав минерала, самопроизвольно распадается по уравнению:

238U → 234Th + 4He.

В небольшом количестве они присутствуют в воздухе и некоторых горных породах, а также в атмосферах некоторых планет-гигантов.

Промышленное использование инертных газов основано на их низкой химической активности или специфических физические свойствах.

Некоторые характеристики элементов VIIIА подгруппы (инертных газов)

Элемент	Радиус атома, нм	Первый потенциал ионизации, эВ	Tпл., K	Tкип., K	Относительная поляризуемость атома, усл. ед.	Энергия возбужденного электрона, эВ
Гелий, He	0,122	24,58	–	4,18	1	–
Неон, Ne	0,160	21,56	24	27,18	2	16,6
Аргон, Ar	0,192	15,76	34	97,29	3	11,5
Криптон, Kr	0,198	14,00	116	120,26	12	9,9
Ксенон, Xe	0,218	12,13	162	166,06	20	8,3

Уникальными физическими свойствами обладает гелий. Во первых, это — единственное из известных в природе веществ, которое остается жидким при самых низких температурах, вплоть до 0 К. Он кристаллизуется только под давлением 25 атм. Во-вторых, гелий имеет самую низкую из всех веществ температуру кипения. Наконец, самое интересное свойство гелия — сверхтекучесть. При температурах ниже 2,2 К жидкий 4Не существует в виде смеси двух жидкостей, одна из которых имеет обычные свойства, а другая — аномальные. Сверхтекучая компонента жидкого гелия имеет практически нулевую вязкость (в 10 млрд. раз меньше, чем у воды). Это вещество способно просачиваться через мельчайшие отверстия в пористом сосуде, оно самопроизвольно вытекает из непористого сосуда, поднимаясь вверх по его стенкам, и обладает сверхвысокой теплопроводностью.

Электронное строение благородных газов

Название	Электронная конфигурация	Радиус атома, нм	Потенциал ионизации, эВ	Степени окисления
Гелий Не	1s2	0,122	24,6
Неон Ne	[Не]2s22p6	0,160	21,6
Аргон Аr	[Nе]3s23p6	0,191	15,8
Криптон Кr	[Ar]3d104s24р6	0,198	14,0	+2,+4
Ксенон Хе	[Кr]4d105s25p6	0,209	12,1	+2,+4,+6,+8
Радон Rn	[Хе]4f145d106s26р6	—	10,8	+2,+4,+6

Какие благородные газы используются для светотехники?

В большей части конструкций, характеризующихся наличием источников света, имеются инертные газообразные элементы таблицы Менделеева. Во время прохождения по их верхним слоям электрического тока, масса начинает светиться. Оттенок свечения может быть разным:

неон обладает оранжево-красным свечением, из-за чего используется для создания световой рекламной продукции, газоразрядных лампочек;
криптон может окраситься в зеленоватый или грязно-белесый оттенок, а при высоком напряжении дает сине-белый свет: широкое применение получил у фото-художников с целью формирования специфического освещения;
гелий обладает синим, серым, зелено-голубым свечением, в некоторых ситуациях окрашивается в бело-оранжевый цвет: также применяется для создания освещения;
аргон дает фиолетовый голубой оттенок;
ксенон может давать серое, синеватое свечение: используется для фотовспышек, лампочек индикации;
радон характеризуется синим светом: не имеет применения в газосветильных приборах из-за отсутствия стабильных изотопов.

Указанные характеристики инертных элементов таблицы Менделеева позволяют их широко применять в практических целях.

Существует множество научных исследований, дающих возможность использования веществ в медицине, строительстве, промышленности, а также художественной деятельности.

Как экономить воду по счетчику: подсказки и советы.

Источник