| Referate | Director web | Adauga link | Contact |



Gazele inerte



Pana la finele secolului tercut se presupunea ca aerul este format numai din oxigen si azot, dar in 1894 fizicianul englez Raylength a atras atentia asupra faptului ca greutatea specifica a azotului obtinut din aer, este totdeauna ceva mai mare decat greutatea specifica a azotului pur obtinut din compusii sai. In timp ce un litru din cel dintai cantareste 1.2572 g, un litru din cel din urma cantareste 1.2505 g. Descoperirea lui Raylength l-a interesat pe profesorul de chimie Ramsay, care a emis ipoteza ca diferenta de greutate se datoreaza impurificarii azotului atmosferic cu un gaz greu. Cei doi savanti au intreprins analiza azotului atmosferic; pentru a izola din el gazul ipotetic Ramsay s-a folosit de proprietatea azotului de a se combina prin incalzire cu magnaziu, formand Mg3N2. Trecand de mai multe ori azot atmosferic printr-un tub cu magneziu incandescent Ramsay a obtinut in reziduu o cantitae anumita dintr-un gaz greu care nu se combina cu metalul mentinonat. Raylength a mers pe o lata cale: el a supus  un amestec de azot si oxigen actiunii scanteilor electrice. In aceste conditii azotul s-a combinat cu oxigenul dand oxidul de azot NO, care se transofrma apoi in dioxidul de azot NO2; acesta era absorbit intr-o solutie alcalina. Ca urmare el a izolat de asemenea din azotul atmosferic o cantitate mica de gaz care nu se combina cu oxigenul sub actiunea scanteilor electrice.

In felul acesta a fost descoperit in aer un gaz nou, necunoscut pana atunci, care a fost denumit argon.

Argonul (Ar) este un gaz incolor, de aproape o data si jumatate de ori mai greu decat aerul: un litru de argon este in conditii normale 1.7809 g. Greutatea atomica a argonului este 39.944. Din punct de vedere chimic argonul se caracterizeaza printr-o pasivitate totala, de unde provine si numele lui (pe greceste, argon inseamna inactiv). El nu se combina in nici un fel de conditii cu vreunul din elemente.

Dupa argon au fost decoperite 4 elemente gazoase: He, Ne, Kr, Xe care se gasesc in aer in cantitati infime. Impreuna cu argonul ele au capatat numele de gaze inerte, deoarece se disting ca si argonul prin incapacitatea lor de a reactiona cu alte elemente. Acestei cauze se datoreaza si o alta caracteristica a gazelor inerte, anume faptul ca moleculele lor sunt formate numai dintr-un singur atom. Cu alte cuvinte atomii lor nu sunt unite  in molecule.

Gazele inerte sunt elementele care incheie fiecare perioada in tabloul lui Mendeleev, formand la un loc asa numaina grupa zero a sistemului periodic. Afara de heliu toate aceste elemente contin in stratul exterior al atomului cate 8 electroni, care formaeza un sistem foarte stabil. Tot atat de stabil este si invelisul exterior al heliului, format din 2 electroni. De aceea atomii gazelor inerte nu au nici tendinta de a ceda si nici de accepta electroni.


Denumirea

elementului

Simbolul

Greutatea

atomica

Numarul

de ordine

Repartitia electronilor

pe straturi

Heliu

He

4.003

2

2






Neon

Ne

20.183

10

2

8





Argon

Ar

39.944

18

2

8

8




Kripton

Kr

83.8

36

2

8

18

8



Xenon

Xe

131.3

54

2

8

18

18

8


Radon

Rn

222

86

2

8

18

32

18

8


Deoarce gazele inerte nu se combina cu nici un element, greutatile lor atomice nu au putut fi determinate prin metodele obisnuite. Pentru determinarea greutatilor lor atomice s-a aplicat o metoda cu totul diferita, pur fizica bazata  pe determinarea numarului de atomi din molecula.

Conform teorei cinetice a gazelor, raportul dintre caldura specifia a unui gaz la presiune constanta si caldura specifica la volul constant Cv, trebuie sa fie egal cu 1.67 pentru toti vaporii monoatomici si pentru toate gazele monoatomice: Cp/Cv=1.67.

Intr-adevar, determinarea acestui raport a dat cifra 1.67 pentru vaporii de mercur, ale carui molecule, dupa cum se poate arata pe alta cale, sunt formate dintr-un singur atom.

O data cu crestere numarului de atomi din molecula, raportul Cp/Cv scade: pentru gazele biatomice el este egal cu 1.41; pentru cele triatomice este 1,31 etc. raportul dintre caldurile specifice poate fi calculat foarte simplu din viteza de propagare a sunetului in gazul dat, care este v=  unde p este presiunea gazului, d este densitatea lui, iar lambda= Cp/Cv, viteza sunetului se poate determina insa usor prin metoda lui Kundt, descrisa in manualele de fizica, folosind doar cativa mililitrii de gaz.

In felul acesta, determinand marimea raportului Cp/Cv pentru gazul simplul considerat, se afla din cati atomi este formata molecula lui.

In acest mod s-a stabilit ca moleculele gazelor inerte sunt formate dintr-un singur atom si ca deci greutatile lor moleculare sunt egale cu greutatile lor atomice.




Proprietatile

Heliu

He

Neon

Ne

Argon

Ar

Kripton

Kr

Xenon

Xe

Radon

Rn

Greutatea unui litru de gaz, in g

0.18

0.9

1.78

3.74

5.89

9.73

Punctul de topire, in oC

-272.2

-248.6

-189.4

-157

-111.5

-71

Punctul de fierbere, in oC

-268.9

-245.9

-185.8

-152.9

-108

-61.8

Continutul aprox. in 1000 volume de aer

0.005

0.018

9.323

0.001

0.00008

-















Din datele prezentate in acest tabel se vede ca punctele de topire si de fierbere ale gazelor inerte sunt cu atat mai scazute, cu cat greutatile lor atomice sau numerele lor de ordine sunt mai mici. Punctul de fierbere cel mai scazut il are heliul iar cel mai ridicat radonul.

Separarea gazelor inerte unul de altul se bazeaza pe deosebirea dintre punctele lor de fierbere.

Toate gazele inerte cristalizeaza in sistemul cubic, formand o retea cubica cu fete centrate.

Desi gazele inerte nu reactioneaza cu alte elemente, moleculele acestor gaze se pot unii, insa la temperaturi joase, cu moleculele de apa, formand compusi nestabili de tipul hidratilor. Formarea acestor hidrati se explica prin faptul ca sub influenta fortelor electrice, datorita moleculelor de apa puternic polare, moleculele nepolare ale gazelor inerte se polarizeaza si in ele apar dipoli indusi, datorita carora ele atrag moleculele de apa.

Hidratii gazelor inerte sunt cu atat mai stabili cu cat greuatea atomica a gazului este mai mare. Cu heliul si neonul su s-au putut obtine in general hidrati. Cel mai stabil este hidratul xenonului, dar nici acesta nu poate exista la 00C decat sub o presiune marita (1,45At). Toti acesti hidrati contin cate 6 molecule de apa.

S-a obtinut de asemenea compusi moleculari relativi stabili ale gazelor inerte, grele cu unele substante organice: fenon, toluen etc.

Cel mai interesant dintre gazele inerte este heliul. Istoricul descoperirii lui poate servi ca exemplu stralucit al puterii stiintei si al mijloacelor de care se foloseste ea la studiul naturii.