وهي موجودة في الحياة اليومية وتظهر بطرق مختلفة، لذلك يكاد يكون من المستحيل أن نتساءل ما هي الغازات النبيلة . الاستخدام الأكثر شيوعًا هو نفخ البالونات، بحيث تطفو وتزيّن البيئة، لكنها أكثر من ذلك بكثير. نتعرف في هذا المقال على ما يسمى بالغازات النادرة أو الخاملة ونسلط الضوء على بعض خصائصها الرئيسية.
ما هي الغازات النبيلة؟
يتم تعريف الغازات النبيلة على أنها العناصر الكيميائية التي تنتمي إلى المجموعة 18 من الجدول الدوري . تتميز هذه العناصر بجوانب متشابهة جدًا مع بعضها البعض، ومن بينها انخفاض تفاعلها، والذي يترجم إلى قدرة منخفضة على تكوين مركبات وهياكل جزيئية معقدة. في الظروف العادية، تكون هذه الغازات عديمة اللون والرائحة والطعم ويمكن العثور عليها في الطبيعة.
العناصر التي يتكون منها هي الهيليوم (He)، والنيون (Ne)، والأرجون (Ar)، والكريبتون (Kr)، والزينون (Xe)، والرادون المشع (Rn)، والأوجانيسون الاصطناعي (Og). وهي مواد أحادية الذرة، أي أنها تحتوي على ذرة واحدة فقط . على الرغم من تفاعله المنخفض وحقيقة وجود عدد قليل من المركبات المعقدة التي تحتوي على هذه العناصر، فإنه يجد تطبيقًا واسعًا في الصناعة.
عناصر تنتمي إلى مجموعة الغازات النبيلة
خصائص الغازات الخاملة
تسمى الغازات النبيلة أيضًا بالغازات النادرة أو الخاملة ، قياسًا على المعادن النبيلة مثل الذهب أو الفضة. وهي تقع على يمين الجدول الدوري، في المجموعة 18 وتتكون من 7 عناصر معروفة. الخصائص الأخرى التي تحددهم هي:
- تم اكتشافها في القرن التاسع عشر عندما كان الخبراء يدرسون الشمس، وكان الهيليوم أول من تم وصفه واسمه يعني ملك الفلك. وفي وقت لاحق، أمكن التعرف على الكريبتون والنيون والأرجون في الهواء، ولكن لم يبدأ إنتاجها إلا في القرن العشرين.
- مثال على الغاز النبيل هو الهيليوم الناتج عن اندماج الهيدروجين. وهذا أخف بكثير من الهواء، لذا فهو يميل إلى الارتفاع ومن المعروف أنه يغير صوت الإنسان.
- وهي غازات ذات ثبات كيميائي كبير ، لذلك لا تشكل مركبات معقدة. ويرجع ذلك إلى تكوينه الإلكتروني، حيث أن غلاف التكافؤ مكتمل، فلا يقبل ولا يتخلى عن الإلكترونات.
- إنهم غير متفاعلين، أي أنهم لا يستجيبون بسهولة . لديهم نقاط انصهار وغليان منخفضة جدًا، ولهذا السبب يمكن الحصول عليها دائمًا تقريبًا في حالة غازية. تحوله إلى سائل يخضع لدرجات حرارة محددة للغاية.
وفيما يتعلق بمستويات السمية، فهذه الغازات مستقرة جدًا وغير قابلة للاشتعال ويتم استنشاقها بكميات صغيرة يوميًا. لكن بكميات كبيرة يمكن أن تسبب الاختناق، حيث أن لها القدرة على استبدال الأكسجين ويموت الشخص في غياب الأكسجين.
استخدام وتطبيقات الغازات النادرة
تتمتع الغازات النبيلة بقوى جزيئية ضعيفة جدًا مما يجعلها منخفضة التفاعل ونقاط انصهارها أو غليانها منخفضة جدًا. فهي أحادية الذرة في ظل الظروف القياسية وتظهر استقرارًا عاليًا. الجوانب الأخرى التي يجب أخذها في الاعتبار هي:
- على المستوى الفيزيائي، يزداد نصف القطر الذري للغازات النبيلة من فترة إلى أخرى بسبب زيادة عدد الإلكترونات. لديهم قدرة تأين كبيرة، مما يدل على تكوينهم الإلكتروني ويولد نقصًا في التفاعل.
- وفي الجزء الذري، تتصرف هذه الغازات بشكل مثالي في ظل الظروف العادية لدرجة الحرارة والضغط. ومع ذلك، فإن ميولها الشاذة لقانون الغازات النبيلة تسمح بدراسة تفاعلاتها.
- كيميائيا، الغازات النبيلة عديمة اللون والطعم والرائحة وغير قابلة للاشتعال في الظروف العادية. بالإضافة إلى ذلك، فإنها يمكن أن تشكل أيونات جزيئية مستقرة في شكل غازي.
- أحد الاستخدامات الأكثر شيوعًا للغازات النبيلة هو استخدامها كعزل، حيث أن عدم تفاعلها يقلل من مستويات الخطر في العديد من المناطق. يتم استخدامها كمبردات مبردة ويتم مزجها مع غازات أخرى لصنع مكونات التنفس لمختلف الأغراض.
- التطبيقات الأكثر شيوعًا هي نفخ البالونات والمناطيد لأنها أكثر أمانًا من الهيدروجين. إنه مثالي لصنع المصابيح الكهربائية الملونة ولصنع الليزر.
باختصار، الغازات النبيلة هي تلك التي تشكل المجموعة 18 من الجدول الدوري وتوجد في الطبيعة، في الهواء. لديهم تفاعل منخفض على المستوى الكيميائي، وبالتالي لا يتم استخدامها لتكوين مركبات معقدة. وهي ليست سامة ولا خطيرة، ولكنها تحل محل الأكسجين، الذي يمكن أن يكون خانقا.