ИНЕРТНЫЕ ГАЗЫ

ИНЕРТНЫЕ ГАЗЫ (син. благородные газы) — хим. элементы главной подгруппы восьмой группы периодической системы Д. И. Менделеева; отличаются от других хим. элементов высокой хим. инертностью, благодаря чему находят широкое применение в различных областях техники; используются при составлении дыхательных смесей в анестезиологии.

К И. г. относятся гелий (греч, helios солнце; He), неон (греч, neos новый; Ne), аргон (греч, argos недеятельный; Ar), криптон (греч, kryptos скрытый; Kr), ксенон (греч, xenos чужой; Xe), радон (первоначально назывался эманацией радия — Em и нитоном Ni;Rn). В таблице приведены основные характеристики И. г.

Таблица. ОСНОВНЫЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИНЕРТНЫХ ГАЗОВ

При обычных условиях И. г.— это газы, состоящие из одноатомных молекул.

Рэлей (J. W. Rayleigh) в конце 19 в. установил, что плотность азота, полученного из воздуха, на 0,0067 г•л^-1 больше плотности азота, полученного из его хим. соединений. Рамзай (W. Ramsay) предположил, что это отклонение объясняется наличием в воздухе неизвестного тяжелого газа. В 1894 г. Рамзай и Рэлей открыли аргон и получили его из воздуха. В 1895 г. Рамзай выделил из минерала клевеита гелий, обнаруженный еще в 1868 г. Жансеном (Р.-J.-С. Janssen) спектроскопически в атмосфере Солнца. В 1898 г. Рамзай и Траверс (М. W. Travers) фракционной перегонкой жидкого воздуха открыли и получили неон, криптон и ксенон. Радон был обнаружен в продуктах распада радия Дорном (F. Dorn) в 1900 г.

Основная масса И. г. находится в воздухе (ок. 1% по объему); больше всего в воздухе аргона (0,934 об.%), менее всего — радона (5*10^-8 об. %). Гелий содержится также в качестве примеси в некоторых природных газах (от 0,85—1,8 об. %), в минеральных водах и минералах как продукт радиоактивного распада радиоактивных элементов. По данным спектрального анализа, гелий содержится в атмосфере Солнца, туманностях и в составе вещества некоторых звезд.

И. г. бесцветны, не имеют вкуса. Гелий относится к числу наиболее трудно сжижаемых газов; при охлаждении до —271° и при давлении 38,0 мм рт. ст. из своего обычного состояния (гелий I) он переходит в другое (гелий II), в к-ром приобретает такое необычное свойство, как сверхтекучесть (вязкость гелия II в 1010 раз меньше вязкости воды) и высокую теплопроводность, превышающую в 100 раз теплопроводность меди.

И. г. растворимы в воде, причем растворимость их возрастает с увеличением атомного веса (массы). Так, напр., в 100 мл воды при 0° растворяется 0,94 мл гелия, 5,6 мл аргона и 51 мл радона. Растворимость И. г. в органических растворителях в ряде случаев выше, чем в воде.

И. г. по сравнению с другими газами хорошо проводят электрический ток. При низких температурах И. г. образуют с водой бесцветные кристаллы, состав которых может быть выражен формулой Э*6H₂O, где Э — атом Ar, Kr, Xe или Rn. Устойчивость этих гидратов возрастает с увеличением атомного веса (массы) И. г., но даже наиболее стабильный из них — Rn*6H₂O — распадается при повышении температуры до 0°. И. г. имеют характерные спектры поглощения, что служит основой аналитического определения И. г.

Долгое время полагали, что И. г. не способны к образованию химических соединений, о чем свидетельствует и их название, однако позже были получены хим. соединения криптона, ксенона и радона с фтором (KrF₂, KrF₄, XeF₂, XeF₄, RnF₄) и ксенона с кислородом (XeO₃, XeO₄). Большинство этих соединений представляют собой кристаллические вещества, устойчивые при обычной температуре.

И. г. получают фракционной перегонкой жидкого воздуха. Большие количества гелия получают также из природных гелиеносных газов, которые наряду с гелием иногда содержат аргон и небольшие количества неона. Радон получают кипячением или откачиванием р-ров солей радия, в которых радон накапливается в результате распада радия.

При вдыхании высших И. г. в смеси с кислородом у человека и высших животных наблюдается состояние, сходное с опьянением алкоголем.

Наркотизирующее и анестезирующее действие И. г. возрастает с увеличением атомного веса (массы) газа. Аргон, гелий и криптон оказывают анестезирующее действие только при их использовании под повышенным давлением (наибольшего давления требует аргон). Ксенон оказывает незначительное наркотизирующее действие при обычном давлении. В концентрации 60% в смеси с кислородом ксенон вызывает аналгезию, в концентрации 80% — вызывает потерю сознания на 2—3-й мин. вдыхания смеси. Однако практического применения кислородно-ксеноновая смесь пока не находит.

И. г. находят самое разнообразное применение. Гелий используют для получения очень низких температур и для приготовления искусственного воздуха, в к-ром азот заменен гелием (см. Бальнеотерапия) широко применяют лечение природными и искусственно приготовленными радоновыми водами в виде ванн, орошений, ингаляций и др.

Ионы гелия (альфа-частицы) широко используют для проведения ядерных реакций. Неон и аргон применяют для изготовления рекламных и сигнальных газосветных ламп. Аргоном заполняют обычные электролампы; при этом уменьшается расход энергии и увеличивается срок службы нитей накаливания. Аргон применяют также в качестве химически инертной среды при изучении различного рода процессов. Гелий применяют для наполнения воздухоплавательных аппаратов (радиозондов и т. п.). Хотя его подъемная сила на 8% меньше, чем подъемная сила водорода, он негорюч и не образует, подобно водороду, взрывчатых смесей с воздухом.

Библиография: Глинка Н. Л. Общая химия, Л., 1977; К e e з о м В. Гелий, пер. с англ., М., 1949; Кемпбел Дж. А. Современная общая химия, пер. с англ., т. 1, М., 1975; P e м и Г. Курс неорганической химии, пер. с нем., т. 1, М., 1972.

В. П. Мишин.