Общая характеристика

Благородными (инертными) газами называют элементы глав­ной подгруппы VIII группы: гелий Не, неон Nе, аргон Аr, крип­тон Кr, ксенон Хе и радон Rn (радиоактивный элемент). Каждый благородный газ завершает соответствующий период в Периодической системе и имеет устойчивый, полностью завершенный внешний электронный уровень.

Электронное строение благородных газов

Все благородные газы входят в состав воздуха. В 1 м³ воздуха содержится 9,3 л аргона, 18 мл неона, 5 мл гелия, 1 мл криптона и 0,09 мл ксенона. После водорода гелий является самым распространенным элементов во Вселенной. Солнце примерно на 10% состоит из гелия, который образуется из водорода по реакции ядерного синтеза:

(β⁺ — позитрон, — антинейтрино). В спектре излучения Солн­ца довольно интенсивно проявляются линии гелия, которые были впервые обнаружены в 1868 г. На Земле гелий был найден только в 1895 г. при спектральном анализе газов, выделяющихся при растворении в кислотах минерала клевеита U₂О₃. Уран, входящий в состав минерала, самопроизвольно распадается по уравнению:

²³⁸U → ²³⁴Th + ⁴He.

Если ядра урана распадаются в объеме образца, то образующий гелий застревает в пустотах кристаллической решетки и освобождается при растворении образца.

Остальные благородные газы были выделены из воздуха (это — основной способ их получения). Первым был открыт аргон. В 1893 г. У.Рамзай и Д.Рэлей обратили внимание на то, что один литр азота, выделенного из воздуха, весит 1,257 г, а литр азота, полученного химическим путем, например разложением нитрита аммония, весит 1,251 г. Этот результат означал, что азот из воздуха содержит примесь более тяжелого газа, который был выделен путем удаления азота и назван аргоном (от греч. недеятельный).

Все благородные газы состоят из одноатомных молекул. При обычных условиях — это газы без цвета и запаха, плохо растворимые в воде. Их температуры плавления и кипения закономерно увеличиваются с увеличением атомного номера.

Физические свойства благородных газов

Уникальными физическими свойствами обладает гелий. В первых, это — единственное из известных в природе веществ, которое остается жидким при самых низких температурах, вплоть до 0 К. Он кристаллизуется только под давлением 25 атм. Во-вторых, гелий имеет самую низкую из всех веществ температуру кипения. Наконец, самое интересное свойство гелия — сверхте­кучесть. При температурах ниже 2,2 К жидкий ⁴Не существует в виде смеси двух жидкостей, одна из которых имеет обычные свойства, а другая — аномальные. Сверхтекучая компонента жидкого гелия имеет практически нулевую вязкость (в 10 млрд. раз меньше, чем у воды). Это вещество способно просачиваться через мельчайшие отверстия в пористом сосуде, оно самопроиз­вольно вытекает из непористого сосуда, поднимаясь вверх по его стенкам , и обладает сверхвысокой теплопровод­ностью.