Инертные газы – это класс газообразных веществ, которые не проявляют химической активности, то есть не образуют химических соединений с другими элементами при обычных условиях температуры и давления. Другими словами, инертные газы не проявляют реактивность в рамках трех основных типов химических реакций – окисления, горения и гидролиза.
Почему газы такого типа носят именно название «инертные»? Чтобы понять это, нужно рассмотреть понятие реактивности. Химическая реактивность – это способность вещества вступать в химические реакции. Для большинства элементов и соединений это свойство является достаточно важным, поскольку они крайне реакционны и подвержены разложению, окислению и другим видам превращений.
Однако есть группа веществ, которые потенциально могут вступать в химические реакции, но из-за своих свойств этого не делают. В частности, инертные газы – это группа элементов, которые обладают внешней электронной оболочкой, содержащей полную семерку или восмерку электронов. Такая конфигурация обеспечивает газам атомную и молекулярную стабильность. Электронные оболочки инертных газов закрыты для взаимодействия с другими элементами, и поэтому они не проявляют химической активности.
Инертность инертных газов связана с термодинамическими свойствами их атомов и молекул. Атмосферный воздух, например, состоит из 78% азота и 21% кислорода – двух реакционно активных газов – и только 1% аргонового газа, который является инертным. В связи с этим, аргон использовался лишь в качестве наполнителя электрических ламп до конца XIX века. Изменено это стало, когда, благодаря свои инертности, замена атмосферного воздуха на аргон при сварке и припаивании позволила исключить воздействие на сварочную дугу кислорода и азота и повысить качество шва.
Инертность газов не означает, что они совсем не взаимодействуют со средой, в которой находятся. Они могут растворяться в воде и других жидкостях, а также вступать в химические соединения при высоких температурах и давлениях или при наличии определенных катализаторов. Кроме того, некоторые инертные газы обладают радиоактивным свойством, что может сказаться на их взаимодействии с окружающей средой.
Основные инертные газы – это аргон, неон, криптон и ксенон. Они применяются в различных отраслях промышленности и науки. Инертные газы используются в сварке для защиты металлов от окисления и взаимодействия с кислородом воздуха, в электротехнике для наполнения ламп и транзисторов, в баллонах для заполнения шаров и для высокоточного измерения, а также в медицинских процедурах, где их используют для ингаляционной анестезии и терапии аспиратором.
В заключение, инертность инертных газов связана с конфигурацией их электронных оболочек, что обеспечивает им атомную и молекулярную стабильность и не позволяет им вступать в химические реакции при обычных условиях температуры и давления. Такие газы находят широкое применение в промышленных, медицинских и научных процессах, где их инертность играет ключевую роль в защите материалов от окисления и взаимодействия с окружающей средой.