Plemeniti ili inertni plinovi su elementi nulte grupe Periodnog sistema elemenata. Kako imaju popunjen poslednji energetski nivo, gotovo uopšte ne reaguju. Helijum je element s najnižom tačkom topljenja. I ostali plemeniti plinovi imaju veoma niske tačke ključanja i topljenja u odnosu na atomsku masu. To je takođe posledica popunjenosti elektronskog omotača. Između atoma plemenitih plinova ne uspostavljaju se jače veze.U ovu grupu elemenata spadaju: helijum (He), neon (Ne), argon (Ar), kripton (Kr), ksenon (Xe) i radon (Rn).

2. Opšta svojstva elemenata u grupi

Zbog vrlo stabilne konfiguracije elementi ne mogu primiti nijedan elektron, a da se ne počne popunjavati novi elektronski nivo. Popunjene elektronske orbitale ne daju mogućnost međusobnog spajanja atoma ovih elemenata, te su u sva tri agregatna stanja monoatomi. Plemeniti plinovi imaju vrlo visoke vrednosti za energiju jonizacije tako da teško mogu otpustiti elektron. Među atomima postoje samo Van Der Valsove privlačne sile. One rastu sa porastom atomskog broja, a sa njima temperatura topljenja i ključanja. Plemeniti plinovi nemaju miris i ukus, a u vodi se slabo rastvaraju. Za helijum koji ima samo 2 elektrona vrednosti topljenja i ključanja su najmanja. Helijum nije dobijen u čvrstom stanju. Plemeniti plinovi ulaze u sastav atmosfere. Dobijaju se frakcionom destilacijom tečnog vazduha.

3. Plemeniti plinovi

Elementi O grupe nazivaju se još i plemenitim plinovma, dok su se ranije nazivali inertnim plinovima jer se verovalo da se nulto valentni i da ne grade jedinjenja. Otuda potiče naziv same grupe. Sada se u hemijskoj literaturi ova grupa sve češće naziva VIIIa grupom. Ovi elementi su počeli da se primenjuju tek 1910. kada je otkriveno da električna struja pri prolasku kroz ove elemente daje obojenu svetlost. Do 1910. godine plemeniti plinovi su imali samo teoretski značaj. Zajednička oznaka za elektronsku konfiguraciju ove grupe je ns2 np6 (sa izuzetkom helijuma čija je konfiguracija ns2 )sa popunjenim valentnim orbitalama.

3.1. Jedinjenja plemenitih plinova

Plemeniti plinovi mogu da grade jedinjenja iako imaju veoma stabilnu elektronsku konfiguraciju. Prvo jedinjenje plemenitig plina je napravljeno 1962. godine. Pri sobnoj temperaturi izvršeno je mešanje tamnocrvenih para platine heksafluorida PtF6 sa viškom ksenona; nastalo je čvrsto žuto kompleksno jedinjenje ksenon-heksafluoroplatinat, XePtF6

Do danas je napravljeno više stotina jedinjenja ksenona:
npr. sa fluorom XeF2 , XeF4 , XeF6 ; sa kiseonikom XeO3. Neka od njih su veoma stabilna, kao na primer Rb2XeF8 koji se ne razlaže ni na 400°S. Dobijena su i neka jedinjenja kriptona i radona.

Jedinjenja plemenitih plinova nemaju praktičnu primenu, te njihovo dobijanje ima samo teorijsku vrednost.

Reakcije

Plemeniti plinovi ne reaguju pri običnim uslovima. Pri određenoj temperaturi i pritisku mogu ipak stvarati jedinjenja. Većinom su to jedinjenja sa fluorom kao najreaktivnijim elementom. Naime, porastom atomske težine inertnog gasa, elektroni mu postaju sve udaljeniji od jezgra. Pri posebnim uslovima oni mogu nagraditi neke komplekse. Tako je prvo poznato jedinjenja plemenitog plina bio kompleks ksenona sa platinaheksafluoridom (XePtF6). Uspelo je "natrati" i helijum, kripton i radon da reaguju.

Helijum u stanju plazme reaguje sa fluorom, folframom, živom, sumporom, jodom, fosforom.

Kripton reaguje sa flurom na temperaturi bliskoj tački ključanja azota.
Kr + F2 -> KrF2
Pri pritisku od 6 atmosfera ksenon reaguje sa fluorom.
Xe + F2 -> XeF2

Xe + 2F2 -> XeF4

Xe + 3F2 -> XeF6
Radon gradi RnF2 i RnF6.

3.2. Helijum

Helijum je drugi po rasprostranjenosti element u vasioni, ali na Zemlji se javlja samo u tragovima (4 × 10-7% u gornjim slojevima Zemlje). Helijum se na Zemlji uglavnom javlja u atmosferi (5,2 × 10-4% u vazduhu). U litosferi helijuma ima u veoma malim količinama. Praktično sav helijum koji je postojao na Zemlji nije mogao da gradi jedinjenja sa drugim elementima pa je zbog male mase napustio atmosferu Zemlje. Helijum služi za ispitivanje materije pri vrlo niskim temperaturama. Pretpostavlja se da je tečan i pri apsolutnoj nuli.

3.2.1. Izotopi i osobine

Javlja se u obliku 2 postojana izotopa — 3He i 4He kao i 4 nepostojana: 5He, 6He, 7He i 8He.
Helijum je plemeniti plin, najneaktivniji hemijski element, sa veoma velikom energijom jonizacije. Nema nikakav biološki značaj.

3.2.2. Upotreba

Helijum se u tečnom obliku koristi za hlađenje tamo gde su potrebne veoma niske temperature, zbog njegove niske tačke ključanja.

Tečni helijum koristi se za magnetne rezonance.

Kao najlakši siguran plin (nezapaljiv) koristio se za punjenje balona. Sada se sve ređe koristi zbog velikih troškova pri dobijanju, a umesto njega se najčešće koristi zagrejan vazduh.

Zbog male rastvorljivosti u krvi koristi se kao sastojak mešavine za ronjenje na velikim dubinama.

3.2.3. Dobijanje helijuma

Helijum se dobija uglavnom iz zemnog plina koji je bogat ovim elementom. Ovog bogatog helijumom plina najviše ima u SAD. Helijum se dobija i frakcionom destilacijom tečnog vazduha.

Svetska produkcija helijuma iznosi oko 4500 tona u toku godine.

3.2.4. Način isporuke u industriji

Isporučuje se u plinovitom i tečnom stanju.
Plinoviti helijum se isporučuje komprimovan u čeličnim bocama, zapremine 6 m³; 7,5 m³ i 10 m³.
Postoji nekoliko vrsta čistoća: balon -gas 4.6; 5.0 i 6.0
Tečni helijum čistoće 5.0 se isporučuje u posudama, zapremina 50, 100, 250, 380 i 450 litara.

3.2.5. Biološki efekti

Brzina zvuka u helijumu je tri puta brža od brzine zvuka u vazduhu. Pošto je osnovna frekvencija plinom popunjenih šupljina proporcionalna brzini zvuka u plinu, udisanjem helijuma dolazi do odgovarajućeg povećanja visine tona rezonantne frekvencije vokalnog trakta. Ovo dovodi do stvaranja plina visokog tona, nalik na pačji.

Prekomerno udisanje helijuma može biti opasno jer je helijum prosti asfiksijant koji zamenjuje kiseonik potreban za normalno disanje. Konstatno udisanje čistog helijuma dovodi do smrti za nekoliko minuta zbog asfiksacije (gušenja). Udisanje čistog helijuma iz cilindara pod pritiskom je izuzetno opasno, jer visok protok može dovesti do barotraume i fatalnog cepanja plućnog tkiva. Smrt uzrokovana helijumom nije česta, ali su u Sjedinjenim Državama između 2000. i 2004. zabeležena dva smrtna slučaja..

3.3. Neon (Ne, latinski - neon)

Neon јe plemeniti plin. On se nalazi u gornjim sloјevima Zemlje u količini od 5 × 10-7%. Neon ne ulazi u hemiјske reakciјe. Stabilni izotopi su mu: 20Ne, 21Ne i 22Ne
Neon nema nikakav biološki značaј . Ovaј element јe otkriven od strane Wiliama Ramsaya i Morrisa W. Traversa 1898 godine. Ime elementa potiče od grčke reči neos. Neon јe plin bez ukusa i mirisa.
Neon se upotrebljava za punjenje reklamnih svetlećih cevi. Ako pod smanjenim pritiskom dođe do električnog pražnjenja kroz neon javlja se narandžasto-ljubičasta svetlost. Ukoliko se doda živina para i argon boja se menja do tamnoplave i zelene.

3.4. Argon (Ar, latinski - argon)

Argon je plemeniti plin (ne stupa skoro ni u kakve hemijske raekcije). Godine 2000. je dobijeno prvo jedinjenje argona, HArF Stabilni izotopi su mu: 36Ar, 38Ar i 40Ar.
Argon koji se javlja na Zemlji ima veću atomsku masu od kalijuma koji se javlja posle njega. To je prouzrokovano tim da nepostojan izotop kalijuma 40K prelazi u argon (skoro sav argon na zemlji je postao na taj način), dok je dominantan izotop kalijuma 39K stabilan.

3.4.1. Zastupljenost

Pošto od nastanka Zemlje na njoj postoji dosta kalijuma, a veoma malo plemenitih plinova, argon koji nastaje iz kalijuma svojom količinom nekoliko puta prevazilazi ostale plemenite plinove. Zastupljen je u atmosferi u količini od 0,934%.

3.4.2. Osobine

Pod normalnim uslovima je u plinovitom agregatnom stanju. Inertan je i ne reaguje ni pod kojim standardnim tehnološkim uslovima. Na -186 °C i 1,013 bar je u tečnom stanju

3.4.3. Primena

U hemijskim reakcijama za dobijanje nereaktivne atmosfere (ako je i atmosfera azota suviše reaktivna.
U tehnici zavarivanja, čist ili u plinskim smesama sa CO, CO2, H2 i N2 ;
U metalurgiji za termičku obradu i proizvodnju visokolegiranih čelika, za zaštitu odlivaka, za desulfurizaciju ...
U elektronici za proizvodnju poluprovodnika, u proizvodnji rasvetnih sredstava instrumentalnoj analitici, nuklearnoj tehnici ...

3.4.4. Način proizvodnje i isporuke

Dobija se rektifikacijom tečnog vazduha (kiseonične frakcije) na temperaturi ispod -185 °C.

U čeličnim sudovima - bocama, pod pritiskom od 150 bara. Boce su pojedinačne ili u baterijama - paletama sa zajedničkim ventilom za punjenje i pražnjenje, u baterijama sudova - boca trajno ugrađenim na transportno vozilo ili u tečnom agregatnom stanju specijalnim transportnim vozilima do rezervoara korisnika argona

3.4.5. Osobine, primene I postupak sa plinom

Pod normalnim uslovima je u plinovitom agregatnom stanju. Inertan i ne reaguje ni pod kojim standardnim tehnološkim uslovima. Na -186°C i 1,013 bar je u tečnom stanju

Primenju je se u:

U tehnici zavarivanja, čist ili u plinskim smesama sa CO, CO2, H2 i N2;
U metalurgiji za termičku obradu i proizvodnju visokolegiranih čelika, za zaštitu odlivaka, za desulfurizaciju itd.
U elektronici za proizvodnju poluprovodnika, u proizvodnji rasvetnih sredstava instrumentalnoj analitici, nuklearnoj tehnici itd.
U plinovitom stanju pod pritiskom, u tečnom stanju se treba pridržavati propisanih normi i mera zaštite.

3.5. Kripton (Kr, latinski - krypton)

Kripton ima nekoliko izotopa čije se atomske mase nalaze između 72-94. Postojani izotopi su: 78, 80, 82, 83, 84 i 86.

Zastupljena je u zemljinoj atmosferi u količini od oko 1,14 ppm (eng. parts per million), takođe je zastupljen i kao jedan od produkata raspada uranijuma i plutonijuma Otkriven je 1898 godine od strane William Ramsaya i Morris William Traversa.

Kripton je nereaktivan plemeniti plin, poznat je veoma mali broj njegovih jedinjenja.

Biološki značaj - nema.

Kripton je bezbojan. Reaguje sa plinovitim fluorom pod visokim pritiskom gradeći fluoride. Jedini praktični značaj je njegova detekcija koja omogućava pronalaženje ruda uranijuma.

3.6. Ksenon (Xe, latinski - xenon)

Ime potiče od grčke reči ksénos što znači stran. Količina ksenona u vazduhu iznosi 0,085 ppm (engl. parts per million).

Ksenon su 1898. godine otkrili Ser Vilijam Remsej i Moris V. Travers (Engleska). Ksenon je bezbojan plin bez mirisa koji se dobija iz tečnog vazduha. Inertan je prema svim elementima i hemikalijama, osim plinovitog fluora s kojim stvara ksenon-fluorid.[2] Iz ovih veza se mogu stvoriti mnoge druge veze poput oksida, kiselina i soli. Ksenon ima malu komercijalnu upotrebu, ali se u istraživanjima koristi kao superkritična tečnost.

Ksenon se dobija frakcijskom destilacijom tečnog vazduha. Koristi se u prostorijama za testiranje raketnih pogona dizajniranih za rad u vakuumu, tj. za istraživanja svemira.

Kao i kripton, može se dobiti + frakcijskom destilacijom tečnog vazduha (kiseonika) ili selektivnom adsorpcijom na aktivnom ugljeniku.

Ksenon je jednoatoman plin bez boje, mirisa i ukusa. Nije potpuno inertan element i pod određenim uslovima može dati više veza. Tako npr. pod pritiskom od 0,1 MPa i pri temperaturi od 0°C lakše stvara hidrate od argona.

Primene ksenona ograničene su samo na specijalne namene. Upotrebljava se za punjenje posebnih lampi. Električni odvodnik u vakumskim cevima daje plavo svetlucanje što ukazuje na položaj hemijskih linija u spektru zračenja. Zbog velike mase atoma pogodan je za punjenje mehuričastih komora za detekciju jonizirajućeg zračenja. Iz istog razloga je posebno interesantan kao radni plin u budućim jonskim propulzivnim motorima. Izotop 133Xe koristi se kao radioizotop u radiološkim istraživanjima.

3.7. Radon (Rn, latinski - radon)

Ime je dobio po hemijskom elementu radijumu. Poznato je 27 radonovih izotopa , koji nastaju usled raspada radioaktivnog urana 238U, 235U i torijuma 232Th. Većina tih izotopa ima veoma kratko vreme polu raspada (manje od 1 sat). Izuzetak su 3 izotopa radona: 222Rn - 3,8 dana, 211Rn - 14,7 sati i 210Rn - 2,5 sati. Najopasniji po životnu sredinu je izotop 222Rn. On predstavlja 80% svih radonovih izotopa.

Radon za vreme svog raspada emituje alfa zrake (emituje i beta zrake ali u maloj količini) velike jonizacione moći. Radon je radioaktivan sa poluvremenom raspadanja od 3,8 dana.

3.7.1. Radon i zdravlje

Radon ima štetan uticaj na zdravlje ljudi. Štetna delatnost se ogleda u poremećajima ćelijske strukture DNK zbog visoko energetskog, kratkotrajnog produkta raspada radona 222Rn, izazivajući razvoj kancerogenih ćelija. Često izaziva rak pluća kod rudara. Mnoge države imaju norme koje ograničavaju koncentraciju radona u vazduhu.

Zaključak

Plemeniti plinovi su zbog svoje elektronske strukture sjajni otpornici. Tako i uz vrlo slabu struju možemo dobiti izuzetno visoke napone. Zbog toga i zbog toga što svetle u različitim bojama (neon - narandžasto, argon-plavo), se koriste za svetleće reklame i lampe. Helijum se upotrebljava za punjenje balona i za pripravljanje veštačkog vazduha (oko 80% He, 20% O2).

Literatura

(1) Arsenijević, , Opšta i neorganska hemija, Naučna knjiga- Beograd, 1998
(2) D Poleti , Opšta hemija II dio- Hemija elemenata , TMF, Beograd 2003.

PROČITAJ / PREUZMI I DRUGE SEMINARSKE RADOVE IZ OBLASTI:

preuzmi seminarski rad u wordu » » »

Besplatni Seminarski Radovi