Inertní plyn

<< Inertní plyny
Dřívější označení	VIII. A
Mezinárodní označení	18.
Obecná elektronová konfigurace	ns2 np6
Počet valenčních elektronů	8
Prvky Helium He Neon Ne Argon Ar Krypton Kr Xenon Xe Radon Rn Ununoctium Uuo

Inertní plyny (neboli ušlechtilé plyny, netečné plyny či vzácné plyny) jsou členy 8.A skupiny (dříve nulté skupiny) periodické tabulky. Mezi vzácné plyny patří helium, neon, argon, krypton, xenon, radon, a ununoctium - syntetický prvek, jehož byly zatím v urychlovačích vytvořeny pouze 3 atomy. Všechny mají plnou valenční slupku, která je příčinou jejich nízké reaktivity, ta ovšem není nulová, takže označení inertní plyny je nepřesné. Objevitelem většiny ušlechtilých plynů byl britský chemik William Ramsay. Důvodem chemických vlastností je dokonalé zaplnění vnější elektronové slupky a atom se zaplněným valenčním orbitalem jen velmi těžko přijímá či ztrácí vazebný elektron. Elementární dusík za standardních podmínek tvoří inertní dvouatomovou molekulu N₂, jejíž inertnost je dána přítomností velice silné trojné kovalentní vazby v této molekule.

Vlastnosti

Všechny jsou plynné látky, bez barvy a zápachu. Velmi dlouho se předpokládalo, že se nezúčastňují žádných chemických reakcí. V šedesátých letech minulého století se však podařilo vytvořit některé sloučeniny např. fluorid kryptonu, xenonu a radonu. Chemická reaktivita těchto plynů je přesto velmi malá, protože mají zcela zaplněné valenční orbitaly s²p⁶ (helium pouze s²). V souvislosti s tím mají také velmi vysokou ionizační energii. Všechny se vyskytují v podobě jednoatomových částic. Mají nízké teploty tání a varu (helium dokonce za normálního tlaku nelze převést do tuhého stavu).

Svými vlastnostmi je nejunikátnější helium, které za velmi nízkých teplot kapalní. V kapalném stavu má supratekuté a supravodivé vlastnosti. Jako jediný prvek nemá trojný bod (teplota při níž se látka může současně vyskytovat v plynném, kapalném a pevném stavu). Další základní informace k vzácným plynům jsou uvedeny v tabulce.

Vlastnost	Helium	Neon	Argon	Krypton	Xenon	Radon	Ununoctium
Atomové číslo	2	10	18	36	54	86	118
Počet přirozených izotopů	2	3	3	6	9	(1)	0
Atomová hmotnost	4,002	20,179	39,948	83,8	131,29	(222,018)	(294)
Obsah v suchém vzduchu/ppm obj.	5,24	18,18	9340	1,14	0,087	Proměnlivá stopová množství	0
Obsah ve vyvřelých horninách	3*10-3	7*10-5	4*10-2	-	-	1,7*10-10	0
Elektronová konfigurace vnější sféry	1s2	2s22p6	3s23p6	4s24p6	5s25p6	6s26p6	7s27p6
První ionizační energie/kJ*mol-1	2 372	2 080	1 520	1 351	1 170	1 037	820–1130
Teplota varu/K	4,215	27,07	87,29	119,7	165,04	211	320–380
Teplota varu/°C	-268,93	-246,06	-185,86	-153,35	-108,13	-62	50–110
Teplota tání/K	Za normálního tlaku není	24,55	83,78	115,90	161,30	202	?
Teplota tání/°C	Za normálního tlaku není	-248,61	-189,37	-157,20	-111,80	-71	?
ΔHvýp/kJ*mol-1	0,08	1,74	6,52	9,05	12,65	18,1	(19,4)
Hustota za standardních podmínek/mg*cm-3	0,178	0,9	1,784	3,749	5,897	9,73	(13,65)
Tepelná vodivost při 0 °C/J*s-1*m-1*K-1	0,143	0,046	0,016	0,008	0,005	?	?
Rozpustnost ve vodě při 20 °C/cm3*kg-1	8,61	10,5	33,6	59,4	108,1	230	?

Pět trubic s elektrickými výboji pěti ze šesti přirozeně se vyskytujících inertních plynů; zleva doprava: helium, neon, argon, krypton, xenon (radon nezobrazen).

Výskyt v přírodě

Všechny vzácné plyny se vyskytují ve vzduchu. Nejzastoupenější je argon, který tvoří přibližně 0,93 % zemské atmosféry. Kromě vzduchu se zejména helium vyskytuje v zemním plynu (až 25 %). Helium je druhým nejrozšířenějším prvkem vesmíru a jako takové se vyskytuje ve všech hvězdách. Radon v přírodě vzniká radioaktivním rozpadem radia, které je součástí hornin. Z těchto hornin se poté radon postupně uvolňuje, což může být problém pro obyvatele dané lokality, z hlediska zvýšeného množství radioaktivity.

Získávání a výroba

Neon, argon, krypton, xenon jsou získávány frakční destilací ze vzduchu. Helium se vyrábí oddělením od zemního plynu, radon je získáván z produktu radioaktivního rozpadu (radnaté soli). Tržní ceny vzácných plynů jsou ovlivněny jejich přirozeným výskytem v přírodě. Argon je nejlevnější a xenon nejdražší. Ceny za rok 2004 ve Spojených státech pro laboratorní množství každého plynu jsou uvedeny v tabulce vpravo (USD/m3).

Plyny	Ceny za rok 2004(USD/m3)
Helium (průmyslová výroba)	4,20–4,90
Helium (laboratorní výroba)	22,30–44,90
Argon	2,70–8,50
Neon	60–120
Krypton	400–500
Xenon	4000–5000

Využití

Výbojka helia

Všechny vzácné plyny, kromě radonu, se využívají v osvětlovací technice jako výplň výbojek. Helium se kromě toho také využívá při plnění balónů, balónků, vzducholodí a dalších nafukovacích předmětů - je lehčí než vzduch a na rozdíl od vodíku není výbušné. Dále se helium využívá v analytické chemii jako nosič v plynové chromatografii, dále při hmotnostní spektrometrii a při rentgenové fluorescenci. Kapalné helium se využívá při NMR (nukleárně magnetická rezonance). Navíc mimořádně nízká teplota varu předurčuje kapalné helium jako jedno ze základních médií pro kryogenní techniky, především pro výzkum i praktické využití supravodivosti a supratekutosti různých materiálů. Díky inertnosti se dají vzácné plyny použít jako inertní atmosféra - zejména argon ve směsi s dusíkem.

Literatura

• Jursík F.: Anorganická chemie nekovů. 1. vyd. 2002. ISBN 80-7080-504-8 (elektronická verze)
• Dr. Heinrich Remy, Anorganická chemie 1. díl, 1. vydání 1961
• N. N. Greenwood - A. Earnshaw, Chemie prvků 1. díl, 1. vydání 1993 ISBN 80-85427-38-9

---