Bemutatkozás/Labinformálódás/A periódusos rendszer története - 2. rész



Nemesgázok: nem elegyedő elemek

Elsőként a kémiai elemek azon csoportját tekintjük át, amely szinte elillan a vegyészek kezei közül. Ennek oka az atommagjuktól legtávolabb álló, ún. vegyértékelektronok elrendezése. Mivel teljesen betöltik ezt a helyet, nehezen lépnek re akcióba más atomokkal, innen a „közömbös” jelző. De valójában nem is oly közömbösek.

Hugo Erdmann (1862–1910), német kémikus volt az első, aki 1898-ban meg alkotta a „nemesgáz” (Edelgas) kifejezést. Ez a kifejezés nem a semmiből született. Erdmann a nemesfémek – például az arany, az ezüst vagy a platina – analógiájára alkotta meg. Ezek a fémek normál környezeti feltételek között nem lépnek reakcióba más elemekkel, és ezért gyakorlatilag tökéletesen ellenállóak a korrózióval szemben.

Hasonló tulajdonsággal rendelkeznek a periódusos rendszer VIII. főcsoportjának (vagy 18. oszlopának) elemei is. Azzal a különbséggel, hogy a kémiai reakcióval szembeni ellenállásuk jelentős mértékben eltér. Mivel más elemekkel rendkívül nehezen lépnek reakcióba, joggal érdemelték ki a „közömbös” jelzőt.

Zsúfolásig telt nézőtér
A nemesgázok a periódusos rendszer végén, a VI II. a oszlopban (főcsoportban) találhatók. Mindazok számára, akik értik a rendszer megalkotásának alapelvét, egyértelmű, hogy mi áll ezeknek a kémiai elemeknek a közömbössége mögött. A táblázatban való elhelyezésük azt jelenti, hogy 2 elektron lehet az s és 6 a p alhéjon (orbitál), azaz vegyértékhéjuk mind a 8 helyen telített. A tudósok ezt úgy nevezett stabil elektron oktettnek nevezik. De mit jelent valójában?

Egy moziban vagy színházban lévő, nyolc székből álló széksort kell elképzelni. Ha egy nyolcfős baráti társaság mind a nyolc széket elfoglalja, senki kívülálló nem ülhet már közéjük. Ha viszont a baráti társaság csak hét helyet foglal el, akkor a fennmaradt nyolcadik helyre leül egy idegen, akivel beszédbe elegyedhet a mellette lévő, és így létre jön a „kötés”.

pauling


Nem is olyan közömbös

De hogy ne csak szóképekben beszéljünk, fordítsuk le újra a kémia nyelvére az egész folyamatot: a kémiai kötések legtöbb típusának lényege az elektron pár megosztása két atom között. A telített vegyértékhéj azonban gátolja ilyen elektronpár keletkezését, és ennek eredménye a közömbösségük. Legalábbis sokáig így gondolták a tudósok. Ma már azonban tudjuk, hogy valójában a nemesgázok sem teljesen közömbösek. Linus Pauling (1901–1994), amerikai vegyész már 1933-ban meg jósolta, hogy a nehezebb nemesgázok a fluorral és az oxigénnel vegyületet alkothatnak. Ez a gondolat sokáig csak elméleti síkon maradt – a természetben soha senki nem figyelt meg ilyen vegyületet.

Azonban a 60-as évek elején, laboratóriumi körülmények között sikerült az elsőt előállítani, és ma már több száz létezik. A legreaktívabbak a nehéz elemek, a legkevésbé reaktív a hélium.

helium2


Színtelen és szagtalan

Normál környezeti feltételek között minden nemesgáz színtelen és szagtalan, továbbá kizárólag egy atomos molekulákat alkotnak. Gázhalmazállapotuk miatt nagyon alacsony a forráspontjuk, mindegyik esetében jóval 0 °C alatt van. A közömbösség és a gázhalmazállapot kombinációja révén ezek a gázok inert atmoszféraként használhatók (különösen az argon a nitrogénnel keverve). Az inert atmoszférának köszönhetően számos technológiai eljárás és tudományos műszer működhet, mert a bennük található anyagok nem lépnek reakcióba más anyagokkal.

A közömbös nemesgázok közül a legáltalánosabbat, a héliumot a léghajók üzemanyagaként (előnyösebb a hidrogénnél, mert nem gyúlékony), illetve léggömbök töltésére használják.

helium


Levegőből és földgázból

Egy másik nemesgáz, a neon, rendkívül szép látványt tud nyújtani. Mivel az elektromos áramot jól vezeti, neoncsövek töltésére alkalmazzák, amelyeknek érdekes színt kölcsönöz. De honnan vesznek olyan nagy mennyiségű nemes gázt, amivel annyi fénycsövet megtölthetnek? Ennek a legegyszerűbb és a legolcsóbb módja, hogy a levegőből nyerik. Ez azonban csak a leggyakoribbaknál, például az argonnál fordul elő, ami a körülöttünk lévő levegőben csaknem 1%-ban megtalálható.

neon

A neont, a kriptont és a xenont is közvetlenül a levegőből nyerik. A hélium a Föld légkörében csak nyomokban fordul elő, ezért gazdaságosan a földgázból vonható ki. A radioaktív radon a rádium bomlásterméke. Ettől az elemtől viszont sokkal fontosabb megszabadulni, mint előállítani, mivel a bomlástermékei karcinogén (rákkeltő) hatásúak. Ennek ellenére az orvostudományban mégis alkalmazzák, például a radioterápia sugárforrásaként vagy a gyógyfürdőkben úgy nevezett radonos vízként.

neon



Nemesgázok és Sir Ramsay
William Ramsay (1852–1916), a sikeres brit kémikus 1894. április 19-én, az esti órákban idősebb kollégája, Lord Rayleigh (1842–1919) előadására sietett. Rayleigh az előadás során egy különös tényre mutatott rá: a laboratóriumi körülmények között általa sikeresen előállított nitrogénnek kisebb volt a tömege, mint annak, amelyet a levegőből izoláltak. De vajon mi lehet ennek a magyarázata? Nagyon egyszerű – a nitrogénen kívül más gáznemű anyagok is jelen vannak a levegőben.

Ramsay felvette az elé dobott kesztyűt, és nyomozni kezdett a rejtélyes gázok után. Hamarosan a következőt írta Rayleigh-nek: „Egy eddig ismeretlen gázt fedeztem fel, ami kémiailag nem reagál más elemekkel.” Ez a gáz az argon nevet kapta. A két tudós a közös felfedezésért 1904-ben elnyerte a fizikai Nobel-díjat. A következő években nagyon gyorsan haladtak a felfedezések. Ramsay Morris Travers (1872–1961) nevű kollégájával közösen felfedezte a neont, a kriptont, illetve a xenont. Sikerült továbbá a héliumot is izolálni, amelyet korábban csak a Nap spektrumában ismertek.


 

forrás: 3. Évezred Magazin

 

Regisztráció
HÍRLEVÉL REGISZTRÁCIÓ
Keresés
Mit:
Hol:
gyogyszercimke Chemgeneration