비활성 기체

그룹 18의 요소는 고귀한 가스 (헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 크세논 및 라돈)입니다. 그들은 valence 껍질을 채웠기 때문에 비반응으로 추정되었기 때문에 “고귀한”이라는 이름을 얻었습니다. 1962년 브리티시 컬럼비아 대학의 닐 바틀렛 박사는 이 가정이 거짓임을 입증했습니다.

이러한 요소는 소량의 대기에 존재한다. 일부 천연 가스는 질량에 의해 1-2 %의 헬륨을 포함합니다. 헬륨은 응축성 성분을 액화하여 천연 가스로부터 분리되어 헬륨만 가스로 남습니다. 라돈은 다른 방사성 원소에서 온다. 최근에는 이 방사성 가스가 토양과 광물에서 매우 적은 양으로 존재하는 것으로 관찰되었습니다. 그러나 잘 절연된 밀폐된 건물에 축적된 것은 주로 폐암으로 인해 건강에 해의 위험이 있습니다.

고귀한 가스의 끓는 점과 융점은 유사한 원자 또는 분자 질량의 다른 물질에 비해 매우 낮습니다. 이는 약한 런던 분산력만 존재하기 때문이며, 이러한 힘은 매우 낮은 온도이기 때문에 분자 운동이 매우 경미한 경우에만 원자를 함께 보유할 수 있기 때문이다.

원자 쉘의 전체 s와 p 궤도는 고귀한 가스에 안정성을 추가합니다. 이러한 원소는 전자의 제거가 어렵다는 것을 나타내는 가장 큰 첫 번째 이온화 에너지를 가지고 있습니다. 그룹을 내려가면 원자 반경이 증가하고 이온화 에너지가 감소합니다. 이 요소의 양극 친화성 값은 전자뿐만 아니라 얻을 가능성이 있음을 보여줍니다. 표 1은 고귀한 가스의 특성을 요약합니다.

표 1: 고귀한 가스의 특성.

아르곤은 가스가 채워진 전구의 제조에 유용하며, 열전도도와 화학적 불활성으로 인해 텅스텐 필라멘트의 기화를 억제하고 전구의 수명을 연장하는 질소가 바람직하다. 형광관은 일반적으로 아르곤과 수은 증기의 혼합물을 함유하고 있습니다. 아르곤은 건조한 공기에서 세 번째로 풍부한 가스입니다.

헬륨은 연소되지 않기 때문에 풍선과 공기보다 가벼운 공예를 채우는 데 사용되므로 수소보다 사용하기가 더 안전합니다. 액체 헬륨 (비등점, 4.2 K)은 극저온 연구에 필요한 저온에 도달하는 중요한 냉각수이며 강력한 자석 및 기타 장치에 사용되는 기존의 초전도 재료에서 초전도를 생산하는 데 필요한 저온을 달성하는 데 필수적입니다.

네온은 네온 램프와 표지판의 구성 요소입니다. 저압에서 네온이 들어있는 튜브를 통해 전기 불꽃을 전달하면 네온의 익숙한 붉은 빛이 생성됩니다. 아르곤 또는 수은 증기를 네온과 혼합하거나 특수 색상의 유리 튜브를 활용하여 빛의 색상을 변경할 수 있습니다.

크립톤-크세논 플래시 튜브는 고속 사진을 찍는 데 사용됩니다. 이러한 튜브를 통한 전기 방전은 1/50,000 초동안 지속되는 매우 강렬한 빛을 줍니다. 크립톤은 실온에서 열적으로 불안정한 불플루오라이드를 형성한다.

크세논이 불소와 반응할 때 크세논 형태의 안정적인 화합물. 제논 디플루오라이드, XeF_2는불소 가스로 과잉의 크세논 가스를 가열한 후 냉각한다. 재료는 건조한 분위기에서 실온에서 안정되는 무색 결정을 형성합니다. 제논 테트라플루오라이드, 제일파_4,제논 헥사플루오라이드, XeF_6은각각 음불의 궤양과 불소의 과잉으로 유사하게 제조된다. 산소를 가진 화합물은 산소로 크세논 불소에 있는 불소 원자를 대체하여 제조됩니다.

XeF_6이 물과 반응하면 XeO₃ 의 용액과 크세논은 +6 산화 상태로 남아 있습니다. 건조하고 단단한 크세논 삼산화물, XeO_3은매우 폭발적입니다 – 그것은 자발적으로 폭발합니다.

낮은 온도에서 아르곤 형태의 불안정한 화합물, 하지만 헬륨과 네온의 안정적인 화합물은 알려져 있지 않다.

이 텍스트는 Openstax, 화학 2e, 섹션 18.2: 발생, 준비 및 고귀한 가스의 속성에서 적용됩니다.