В химии термин «химически инертный» используется для описания вещества, которое не является химически активным . С термодинамической точки зрения вещество является инертным или нелабильным , если оно термодинамически нестабильно (положительная стандартная свободная энергия образования Гиббса ), но разлагается с медленной или незначительной скоростью. [1]
Большинство благородных газов , которые появляются в последнем столбце таблицы Менделеева , относятся к инертным (или нереакционноспособным). Эти элементы стабильны в своей естественной форме (газообразной форме) и называются 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, поэтому у них мало склонности приобретать или терять электроны. Говорят, что они приобретают конфигурацию благородного газа или полную электронную конфигурацию .
Сейчас известно, что большинство этих газов действительно реагируют с образованием химических соединений , таких как тетрафторид ксенона . Поэтому они были переименованы в «благородные газы», поскольку единственные два из них, которые, как мы знаем, действительно инертны, — это гелий и неон. Однако для запуска таких реакций требуется большое количество энергии, обычно в виде тепла, давления или радиации, чему часто способствуют катализаторы . Полученные соединения часто необходимо хранить в условиях отсутствия влаги при низких температурах, чтобы предотвратить быстрое разложение обратно на элементы. [ нужна цитата ]
Термин «инертный» также может применяться в относительном смысле. Например, молекулярный азот — инертный газ при обычных условиях, существующий в виде двухатомных молекул , N
2. Наличие прочной тройной ковалентной связи в N
2молекула делает ее нереактивной при нормальных обстоятельствах. Тем не менее, газообразный азот реагирует с щелочным металлом литием с образованием сложного нитрида лития (Li 3 N) даже в обычных условиях. При высоких давлениях и температурах, а также при использовании правильных катализаторов азот становится более реакционноспособным; процесс Габера использует такие условия для производства аммиака из атмосферного азота. [3]
Инертная атмосфера, состоящая из таких газов, как аргон , азот или гелий , обычно используется в камерах химических реакций и в контейнерах для хранения веществ, чувствительных к кислороду или воде , для предотвращения нежелательных реакций этих веществ с кислородом или водой. [4]
Аргон широко используется в люминесцентных лампах и лампочках низкой энергии. Газ аргон помогает защитить металлическую нить внутри колбы от реакции с кислородом и коррозии нити при высокой температуре. [5]
Неон используется при изготовлении рекламных вывесок. Неоновый газ в вакуумной трубке светится ярко-красным цветом при прохождении через него электричества. Неоновые огни разного цвета также можно получить, используя другие газы. [6]
Газообразный гелий в основном используется для наполнения воздушных шаров и воздушных шаров для вечеринок. Наполненные им воздушные шары поднимаются вверх, и это явление достигается за счет того, что гелий менее плотный, чем воздух. [7]