Благородные газы еще иначе называют инертными. Это семейство элементов, расположенных в 18-й главной группе периодической системы элементов, в него входят: гелий (He), неон (Ne), аргон (Ar), криптон (Kr), ксенон (Xe) и радон (Rn).
Голубая кровь: почему некоторые газы и металлы называют благородными?
В природе существуют элементы, которые ведут себя как настоящая химическая элита: не вступают в реакции, не окисляются и сохраняют безупречный вид даже спустя многие тысячелетия. И это не из-за их высокомерия, а из-за квантовых особенностей их атомов. В этом материале разбираемся, как электронная структура делает их неприступными, и за что химики прозвали их «ленивыми» элементами.
Kim Christensen / alamy / legion-media.ru
Какие газы считаются благородными?
Инертными ученые их считают потому что они имеют полностью заполненную внешнюю электронную оболочку, что делает их очень стабильными при нормальных условиях. Это обусловлено их уникальной электронной конфигурацией, включающей полный набор валентных электронов. Иными словами, отсутствие вакантных мест для электронов на внешней оболочке делают эти газы фактически безразличными к каким-либо реакциям.
Вселенная почти на треть состоит из гелия.
У этих аристократичных товарищей есть ряд отличительных особенностей:
- Способность не реагировать. Инертные газы обладают высокой стабильностью и с трудом вступают в реакции с другими элементами с образованием химических соединений. Как уже говорилось выше, это связано с тем, что их внешняя электронная оболочка заполнена, что снижает вероятность потери или приобретения электронов.
Бесцветность и полное отсутствие запаха.
Низкие температуры кипения и плавления. Это означает, что они существуют в газообразном состоянии при комнатной температуре и давлении.
Плотность. Инертные газы имеют относительно низкую плотность по сравнению с другими элементами.
Нерастворимость. Эти газы нерастворимы в воде и большинстве других растворителей.
Теплопроводность. Этот параметр у таких веществ достаточно высок, что означает, что благородные газы очень хорошо умеют проводить тепло.
Электронейтральность. Инертные газы электронейтральны, то есть не имеют суммарного заряда.
Одноатомность. Все инертные газы существуют в виде отдельных атомов, а не молекул.
Гелий — один из первых химических элементов, которые возникли после Большого взрыва.
Эти уникальные свойства инертных газов делают их полезными в различных областях применения — например, в осветительных технологиях, сварке и криогенике.
Свечение инертных газов в трубках. Слева направо: гелий, неон, аргон, криптон, ксенон
А какие металлы признаны благородными?
Как и в случае с газами, это металлические элементы, устойчивые к окислению даже при высоких температурах. Термин «благородный металл» появился, по крайней мере, в конце XIV века и описывал металлические элементы, которые практически не реагируют с кислородом.
Благородные металлы — это шесть металлов платиновой группы (рутений, родий, палладий, осмий, иридий, платина), а также серебро и золото. Некоторые химики также включают в этот список рений и ртуть. Рентгений тоже может быть радиоактивным благородным металлом, хотя его свойства до конца не изучены.
Рений — самый тугоплавкий металл после вольфрама.
Разумеется, у инертных металлов тоже есть ряд свойств, которые отличают их от любых других:
Устойчивость к окислению — определяющая характеристика благородства металлов. Несмотря на то, что эти элементы могут образовывать оксиды (например, серебро темнеет), они легко разлагаются при нагревании. Инертные металлы также устойчивы к окислению во влажном воздухе и горячей воде.
Неуязвимость к коррозии. Благородные металлы устойчивы к воздействию кислот и других химикатов, но уровень устойчивости варьируется в зависимости от элемента. Например, палладий и серебро растворяются в азотной кислоте, а платина и золото устойчивы к кислотам, за исключением царской водки.
Царская водка — смесь концентратов азотной и соляной кислот в отношении 1:3. Название вещество получило из-за уникальной способности растворять «царя металлов» — золото.
- Высокая электропроводность. Как правило, металлы сами по себе хорошие проводники тепла и электричества. Однако благородные металлы — лучшие из лучших проводников! Их коррозионная стойкость делает их самыми популярными металлами для изготовления электродов, контактов и проводов.
- Каталитическая активность. Частично заполненные d-подоболочки благородных металлов делают эти элементы превосходными катализаторами.
- Шесть металлов из группы инертных считаются самородными, то есть такими, которые встречаются в чистом виде. Среди них — золото, медь, серебро, железо, ртуть и платина.
Пример того, каким находится в земле золото
Благородные металлы используются в чеканке монет, ювелирных изделиях, медицине, электронике, в качестве защитных покрытий, а также в химии в качестве катализаторов. Платина, золото, серебро и палладий – это слитки, используемые в монетах и ювелирных изделиях. Благородные металлы часто наносятся на неблагородные металлы для их защиты и повышения стоимости. А вот, например, медь, золото и серебро используются даже в медицине — в качестве антимикробных средств.