Vzácné plyny

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
(Přesměrováno z Inertní plyn)
Skočit na: Navigace, Hledání
Vzácné plyny  
  ns2 np6
 
 
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
IUPAC skupina 18
CAS skupina VIII. A
Obecná elektronová konfigurace ns2 np6
Počet valenčních elektronů 8

Vzácné plyny (neboli ušlechtilé plyny, netečné plyny či inertní plyny) jsou členy 18. skupiny periodické tabulky. Mezi vzácné plyny patří helium, neon, argon, krypton, xenon a radon. Někdy se k nim připojuje ještě ununoctium, které patří do stejné skupiny, ale jeho vlastnosti zatím nejsou známy.

Tyto prvky jsou velmi málo reaktivní, ale nejsou zcela netečné, takže označení netečné či inertní plyny je nepřesné. Příčinou nízké reaktivity a dalších specifických chemických vlastností je dokonalé zaplnění vnější elektronové slupky, protože atom se zaplněným valenčním orbitalem jen velmi těžko přijímá či ztrácí vazebný elektron.

Objevitelem většiny ušlechtilých plynů byl britský chemik William Ramsay.

Vlastnosti[editovat | editovat zdroj]

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
Protonové 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  ?

Výskyt v přírodě[editovat | editovat zdroj]

Všechny vzácné plyny se vyskytují ve vzduchu. Nejzastoupenější je argon, který tvoří přibližně 0,93 objemových % 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[editovat | editovat zdroj]

Plyny Ceny za rok 2004(USD/m3)[1]
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

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).

Využití[editovat | editovat zdroj]

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. Vzácné plyny se používají k hašení, zejména ve stabilních hasicích zařízeních. Nejčastěji používanými hasebními plyny v budovách jsou čistý dusík, Argonit a Inergen.


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

Literatura[editovat | editovat zdroj]

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. Hwang, Shuen-Chen; Lein, Robert D.; Morgan, Daniel A.(2005)."Noble Gases", Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. Wiley, 343–383. DOI:10.1002/0471238961.0701190508230114.a01.