Vzácne plyny – prvky  p6

- prvky 18. skupiny:

Hélium - He, Neón - Ne, Argón - Ar, Kryptón - Kr, Xeón - Xe, Radón - Rn


Elektrónová konfigurácia:

ð vzácne plyny sa nachádzajú sa v p – bloku PSP, 18. skupina, (VIII. A skupina). Na valenčnej vrstve majú 8 elektrónov v orbitáloch s a p

ð ich všeobecná elektrónová konfigurácia valenčnej vrstvy je ns2 np6 → valenčné elektróny úplne obsadzujú poslednú vrstvu elektrónového obalu, sú mimoriadne stabilné, nezlúčivé, nereaktívne (inertné)

ð všetky sú nekovy

 

Fyzikálne a chemické vlastnosti:

ð za bežných podmienok sú plynné látky, zložené z jednotlivých nezlúčených atómov

ð voľné tvoria 0,9% obj. čistého vzduchu v atmosfére (väčšinu Ar, menej Xe, Rn)

ð vyznačujú sa mimoriadnou nízkou schopnosťou vytvárať chemické zlúčeniny = túto vlastnosť nazývame inertnosť

ð sú ťažko skvapalniteľné = nízke teploty topenia a varu (He- -262°C/ -269°C; Rn- najvyššie) a to v dôsledku veľmi slabých príťažlivých síl medzi jednoatómovými

 

Výskyt vzácnych plynov:

ð v malom množstve sa vyskytujú v atmosfére Zeme (najviac zastúpený Ar 1,28%, najmenej Xe 3,6 x 10-5 %, Rn 4 x 10-17 %)

ð vo vesmíre je najrozšírenejší He (atmosféra niektorých planét, atmosféra Slnka)

Výroba:

ð získavajú sa niekoľkonásobnou frakčnou destiláciou skvapalneného vzduchu

ð sú vedľajším produktom pri výrobe kyslíka a dusíka

ð Hélium sa získava zo zemného plynu

 

Zlúčeniny vzácnych plynov:

ð prvé zlúčeniny boli pripravené až v roku 1962 – zlúčeniny Xenónu – tvorí najviac zlúčenín:

·      v zlúčeninách má oxidačné číslo II, IV, VI, VIII

·      najviac preštudovaná zlúčenia Xe = oxid xenónový XeO3 (v tuhom stave je veľmi explozívny, jeho vodný roztok je silným oxidovačným činidlom)

·      dvojprvkové zlúčeniny s fluórom (XeF2, XeF6, XeF4)

·      známa zlúčenina - kyselina xenónová (H2XeO4) – používala sa ako oxidačné činidlo v organickej chémii.

ð zlúčeniny neónu, argónu, a hélia nie sú dodnes známe

 

Charakteristika a použitie vzácnych plynov:

 

Hélium (helium) He

Ø  v prírode sa vyskytuje veľmi vzácne, v menšom množstve sa nachádza v zemnom plyne

Ø  vo vesmíre je druhým najviac zastúpeným prvkom (po vodíku); vyskytuje sa vo všetkých svietiacich hviezdach, aj na Slnku

Ø  používa sa ako náplň do balónov aj ako náplň do vzducholodí

Ø  zmesou dusíka, hélia a kyslíka sa plnia tlakové fľaše určené do veľkých hĺbok pre potápačov, čím sa zmenšuje riziko dusíkového opojenia, pretože hélium na rozdiel od dusíka nemá pri väčšom tlaku narkotické účinky

Ø  s héliom sa spája jav, ktorý nazývame supratekutosť

Ø  kvapalné hélium sa vyskytuje v dvoch formách ako hélium I a hélium II. Hélium I pri teplotách 2,1768–4,21 K a hélium II pri teplotách nižších ako 2,1768 K.

Ø  Hélium I sa chová ako bežná kvapalina, ale hélium II nemá žiadne vnútorné trenie preto veľmi rýchlo tečie

Ø  Hélium často ostáva v mineráloch, pomocou čoho sme schopný určiť vek minerálu.

 

Neón (neon) Ne

Ø  bezfarebný plyn, bez chuti a zápachu

Ø  používa sa ako náplň niektorých typov laserov

Ø  elektrickým výbojom v blízkosti neónu vzniká intenzívne žiarenie, čo sa využíva pri výrobe neóniek

Ø  skvapalnený neón sa používa ako kryogénne chladivo, tiež vo vákouových, TV a vlnometrových tubách

 

Argón (argon) Ar

Ø  bezfarebný plyn, bez chuti a zápachu

Ø  v ovzduší je zo všetkých vzácnych plynov najviac zastúpený

Ø  získame pri výrobe amoniaku z vodíka a vzdušného dusíka – je vlastne odpadom

Ø  Argón v oceľových fľašiach je určených na zváranie v inertnej atmosfére

Ø  používa sa na plnenie žiaroviek (argónky)

 

Kryptón (krypton) Kr

Ø  bezfarebný plyn, bez chuti a zápachu

Ø získava sa frakčnou destiláciu skvapalneného vzduchu

Ø  používa sa v žiarivkách

 

Xenón (xenon) Xe

Ø  bezfarebný, veľmi ťažký vzácny plyn, bez zápachu

Ø  prvý synteticky vyrobený vzácny plyn

Ø  používa sa v xenónových lampách, ktoré sú súčasťou bleskov fotoaparátov

Ø  používa sa aj pri celkovej anestézii a v miestach, kde je vyžadovaná vysoká molekulová hmotnosť a inertnosť, napr. v nukleárnej energetike

Ø  je preferovaný ako palivo na iónový pohon vďaka svojej vysokej molekulárnej hmotnosti

 

Radón (radon) Rn

Ø  bezfarebný plyn, bez chuti a zápachu

Ø  je rádioaktívny a nemá žiadny stabilný izotop

Ø  vzniká ako produkt rádioaktívneho rozpadu rádia a Uránu

Ø  je veľmi dobre rozpustný vo vode (51% svojho objemu)

Ø  podobne ako ostatné vzácne plyny ionizuje a v ionizovanom stave žiari. Táto vlastnosť by sa dala využívať pri výrobe osvetlenia, ale nie je to možné kvôli vysokej rádioaktivite.

Ø  vydáva jasné biele svetlo



Zopakujte si:
1. Ktoré chemické prvky patria medzi vzácne plyny?
2. Aké sú chemické a fyzikálne vlastnosti vzácnych plynov?
3. Kde sa vyskytujú vzácne plyny?
4. Aké zlúčeniny môžu vytvárať vzácne plyny?
5. Kde sa používa Kryptón a Xenón?


Použitá literatúra:
KOTLÍK, B. – RUŽIČKOVÁ, K.: Chémia v kocke I. Pre stredné školy. vyd. 1. Bratislava: ART AREA spol. s.r.o., 2002. 55-57 s. ISBN 978-88879-96-5
KMEŤOVÁ, J. – SKORŠEPA, M. – MAČKO, P.: Chémia pre 2. ročník gymnázia so štvorročným štúdiom a 6. ročník gymnázia s osemročným štúdiom. vyd.1. Bratislava: EXPOL PEDAGOGIKA s.r.o., 2012. 69 s. ISBN 978-80-8091-271-0
https://sk.wikipedia.org/wiki/Krypt%C3%B3n
https://sk.wikipedia.org/wiki/Xen%C3%B3n
https://sk.wikipedia.org/wiki/Rad%C3%B3n