В химии термин «химически инертный» используется для описания вещества, которое не является химически реактивным . С точки зрения термодинамики вещество является инертным или нелабильным , если оно термодинамически нестабильно (положительная стандартная свободная энергия Гиббса образования ), но при этом разлагается с медленной или незначительной скоростью. [1]
Большинство благородных газов , которые появляются в последнем столбце периодической таблицы , классифицируются как инертные (или нереакционноспособные). Эти элементы стабильны в своей естественной форме (газообразной форме), и их называют инертными газами . [2]
Благородные газы ( гелий , неон , аргон , криптон , ксенон и радон ) ранее были известны как «инертные газы» из-за их предполагаемого отсутствия участия в каких-либо химических реакциях. Причина этого в том, что их внешние электронные оболочки (валентные оболочки) полностью заполнены, так что они имеют небольшую тенденцию к приобретению или потере электронов. Говорят, что они приобретают конфигурацию благородного газа или полную электронную конфигурацию .
Теперь известно, что большинство этих газов на самом деле реагируют , образуя химические соединения , такие как тетрафторид ксенона . Поэтому их переименовали в «благородные газы», поскольку единственные два из них, которые, как мы знаем, действительно инертны, — это гелий и неон. Однако для таких реакций требуется большое количество энергии, обычно в форме тепла, давления или излучения, часто с помощью катализаторов . Полученные соединения часто необходимо хранить в условиях отсутствия влаги при низких температурах, чтобы предотвратить быстрое обратное разложение на их элементы. [ требуется цитата ]
Термин инертный может также применяться в относительном смысле. Например, молекулярный азот является инертным газом при обычных условиях, существуя в виде двухатомных молекул , N
2. Наличие сильной тройной ковалентной связи в N
2молекула делает его нереактивным при нормальных обстоятельствах. Тем не менее, азотный газ реагирует с щелочным металлом литием , образуя соединение нитрида лития (Li 3 N), даже при обычных условиях. При высоких давлениях и температурах и с правильными катализаторами азот становится более реактивным; процесс Габера использует такие условия для получения аммиака из атмосферного азота. [3]
Инертные атмосферы, состоящие из таких газов, как аргон , азот или гелий, обычно используются в камерах химических реакций и в контейнерах для хранения веществ, чувствительных к кислороду или воде , чтобы предотвратить нежелательные реакции этих веществ с кислородом или водой. [4]
Аргон широко используется в люминесцентных трубках и энергосберегающих лампочках. Газ аргон помогает защитить металлическую нить внутри лампочки от реакции с кислородом и коррозии нити под воздействием высокой температуры. [5]
Неон используется в изготовлении рекламных вывесок. Неоновый газ в вакуумной трубке светится ярко-красным цветом при пропускании электричества. Различные цветные неоновые огни также могут быть получены с использованием других газов. [6]
Газ гелий в основном используется для наполнения горячим воздухом и воздушных шаров для вечеринок. Воздушные шары, наполненные им, поднимаются вверх, и это явление достигается за счет того, что гелий менее плотный, чем воздух. [7]