헬륨은 왜 비활성 기체입니까? (+ 알아야 할 3가지 사항)

헬륨 은 외부 전자 껍질이 완전히 채워져 매우 안정적이고 반응성이 없기 때문에 희소 가스 입니다. 즉, 두 개의 전자가 있는 완전한 원자가 껍질을 갖고 있어 다른 원자와 화학 결합을 형성하는 경향이 매우 낮습니다.

뭐, 그냥 간단한 대답이었습니다. 하지만 이 주제에 대해 개념을 매우 명확하게 하기 위해 알아야 할 몇 가지 사항이 더 있습니다.

그럼 바로 시작해 보겠습니다.

헬륨은 완전한 최외각 전자 껍질을 갖고 있어 안정적이고 반응성이 없기 때문에 비활성 기체입니다.
헬륨은 원자 크기가 작고 전자 친화도가 낮기 때문에 모든 희가스 중에서 가장 안정적입니다.
헬륨은 매우 비활성이지만 특정 조건에서는 다른 원자나 분자 와 약한 상호 작용을 형성할 수 있습니다.
헬륨의 불활성 및 비반응성 특성으로 인해 냉각, 용접, 누출 감지, 가스 크로마토그래피, 풍선, 스쿠버 다이빙과 같은 광범위한 산업 및 과학 응용 분야에서 유용합니다. 해양 및 우주 탐사.

설명: 헬륨은 왜 희가스인가?

헬륨은 가장 바깥쪽 전자껍질이 두 개의 전자로 완전히 채워져 매우 안정적이고 반응성이 없기 때문에 비활성 기체입니다.

원소의 원자는 가장 바깥쪽 전자 껍질을 채우고 안정성을 얻기 위해 전자를 얻거나 잃거나 공유하는 경향이 있습니다.

헬륨은 이미 완전한 최외각 전자 껍질을 갖고 있으므로 안정성을 달성하기 위해 다른 원자와 화학 결합을 형성할 필요가 없습니다. 이로 인해 헬륨은 반응성이 매우 낮거나 불활성인 가스가 됩니다.

즉, 헬륨의 전자는 원자가 그 구성에 만족하고 더 안정되기 위해 다른 원자와 전자를 공유하거나 교환할 필요가 없는 방식으로 배열됩니다.

이로 인해 헬륨이 다른 원소와 결합하여 화합물을 형성할 가능성이 거의 없으므로 희가스로 간주됩니다.

요약하면, 헬륨은 전자 구성이 매우 안정적이기 때문에 희귀한 비반응성 가스입니다. 즉, 헬륨이 더 안정되기 위해 다른 원자와 화학 결합을 형성할 필요가 없다는 의미입니다.

헬륨은 주기율표의 희가스 그룹의 첫 번째 원소이며 모든 희가스 중에서 가장 안정적인 것으로 알려져 있습니다. 실제로, 희가스 중에서 원자 크기가 가장 작고 전자 친화도가 가장 낮아 불활성 및 비반응성이 높습니다.

네온, 아르곤, 크립톤, 크세논, 라돈과 같은 다른 비활성 가스도 완전히 외부 전자 껍질로 인해 안정적인 전자 구성을 가지고 있습니다.

그러나 헬륨에서 라돈으로 그룹이 아래로 이동함에 따라 원자 크기가 증가하고 전자 친화도가 더 음수가 됩니다.

이는 외부 전자가 핵에서 더 멀리 떨어져 있고 다른 원자에 더 쉽게 끌리므로 희귀 가스의 반응성이 더 커진다는 것을 의미합니다.

헬륨은 희귀 가스 중에서 가장 안정적이지만 완전히 불활성이 아니며 특정 조건에서 다른 원자나 분자와 약한 상호 작용을 형성할 수 있습니다.

예를 들어, 헬륨은 다른 원자나 분자와 함께 전자 밀도의 변동으로 인해 발생하는 인력인 약한 반 데르 발스 힘을 형성할 수 있다는 것이 발견되었습니다.

전반적으로 헬륨은 원자 크기가 작고 전자 친화도가 낮기 때문에 비활성 기체 중에서 가장 안정하여 불활성 및 비반응성이 높습니다.

그러나 완전히 불활성이 아니며 다른 원자나 분자와 약한 상호 작용을 형성할 수 있습니다.

헬륨의 불활성 및 비반응성 특성으로 인해 헬륨은 광범위한 산업 및 과학 응용 분야에서 유용합니다. 헬륨의 일반적인 용도는 다음과 같습니다.

냉각수: 헬륨의 낮은 끓는점과 높은 열 전도성으로 인해 원자로 및 MRI 기계와 같은 다양한 산업 응용 분야에 이상적인 냉각수입니다.
용접에서: 헬륨은 용접을 약화시킬 수 있는 산화물과 질화물의 형성을 방지하는 불활성 분위기를 제공하기 때문에 용접 공정에 자주 사용됩니다.
누출 감지: 헬륨은 작은 누출에도 쉽게 침투할 수 있는 작은 분자이므로 냉동, 공조, 가스 파이프라인과 같은 다양한 시스템의 누출을 감지하는 데 유용합니다.
가스 크로마토그래피에서: 헬륨은 낮은 원자량과 관성으로 인해 화학 물질의 복잡한 혼합물을 분리하고 분석하기 위해 분석 화학에서 사용되는 기술인 가스 크로마토그래피에 이상적인 운반 가스입니다.
풍선: 헬륨의 밀도가 낮고 독성이 없기 때문에 풍선, 비행선 및 기타 공기보다 가벼운 차량을 채우는 데 이상적입니다.
스쿠버 다이빙에서: 헬륨은 질소 마취 및 감압병의 위험을 줄이기 때문에 스쿠버 다이빙용 호흡 혼합물의 구성 요소로 사용되기도 합니다.
우주 탐사에서: 헬륨은 우주 망원경과 극저온에서 작동하는 기타 장비의 냉각제로 사용됩니다.

전반적으로 헬륨의 불활성 및 비반응성 특성으로 인해 헬륨은 다양한 중요한 응용 분야에서 귀중한 자원이 됩니다.