ИНЕРТНЫЕ ГАЗЫ

ИНЕРТНЫЕ ГАЗЫ (син. благородные газы) — хим. элементы главной подгруппы восьмой группы периодической системы Д. И. Менделеева; отличаются от других хим. элементов высокой хим. инертностью, благодаря чему находят широкое применение в различных областях техники; используются при составлении дыхательных смесей в анестезиологии.
К И. г. относятся гелий (греч, helios солнце; He), неон (греч, neos новый; Ne), аргон (греч, argos недеятельный; Ar), криптон (греч, kryptos скрытый; Kr), ксенон (греч, xenos чужой; Xe), радон (первоначально назывался эманацией радия — Em и нитоном Ni;Rn). В таблице приведены основные характеристики И. г.
Таблица. ОСНОВНЫЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИНЕРТНЫХ ГАЗОВ

Физико-химические показатели

Название газа

гелий

неон

аргон

криптон

ксенон

радон

Порядковый номер в периодической системе Д. И. Менделеева

2

10

18

36

54

86

Атомный вес (масса)

4,0026

20,179

39,948

83,80

131,30

222

Число изотопов:

стабильных

2

3

3

6

9

—

радиоактивных

2

5

7

18

18

20

Плотность в г-л^-1 при 0° и давлении 760 мм рт.
ст.

0,17847

0,90035

1,7839

3,744

5,851

9,96

t°кип

-268,94°

—245,9°

-185,87°

-153 ,2°

-108,1°

ок. — 63°

t°пл

-272,6°

-248,6°

-189,3°

-157,2°

-111,9°

ок. — 71°

Содержание (мл) в 100 л воздуха

0,524

1,82

0,934

0,114

0,0087

следы

При обычных условиях И. г.— это газы, состоящие из одноатомных молекул.
Рэлей (J. W. Rayleigh) в конце 19 в. установил, что плотность азота, полученного из воздуха, на 0,0067 г•л-1 больше плотности азота, полученного из его хим. соединений. Рамзай (W. Ramsay) предположил, что это отклонение объясняется наличием в воздухе неизвестного тяжелого газа. В 1894 г. Рамзай и Рэлей открыли аргон и получили его из воздуха. В 1895 г. Рамзай выделил из минерала клевеита гелий, обнаруженный еще в 1868 г. Жансеном (Р.-J.-С. Janssen) спектроскопически в атмосфере Солнца. В 1898 г. Рамзай и Траверс (М. W. Travers) фракционной перегонкой жидкого воздуха открыли и получили неон, криптон и ксенон. Радон был обнаружен в продуктах распада радия Дорном (F. Dorn) в 1900 г.
Основная масса И. г. находится в воздухе (ок. 1% по объему); больше всего в воздухе аргона (0,934 об.%), менее всего — радона (5*10^-8 об. %). Гелий содержится также в качестве примеси в некоторых природных газах (от 0,85—1,8 об. %), в минеральных водах и минералах как продукт радиоактивного распада радиоактивных элементов. По данным спектрального анализа, гелий содержится в атмосфере Солнца, туманностях и в составе вещества некоторых звезд.
И. г. бесцветны, не имеют вкуса. Гелий относится к числу наиболее трудно сжижаемых газов; при охлаждении до —271° и при давлении 38,0 мм рт. ст. из своего обычного состояния (гелий I) он переходит в другое (гелий II), в к-ром приобретает такое необычное свойство, как сверхтекучесть (вязкость гелия II в 1010 раз меньше вязкости воды) и высокую теплопроводность, превышающую в 100 раз теплопроводность меди.
И. г. растворимы в воде, причем растворимость их возрастает с увеличением атомного веса (массы). Так, напр., в 100 мл воды при 0° растворяется 0,94 мл гелия, 5,6 мл аргона и 51 мл радона. Растворимость И. г. в органических растворителях в ряде случаев выше, чем в воде.
И. г. по сравнению с другими газами хорошо проводят электрический ток. При низких температурах И. г. образуют с водой бесцветные кристаллы, состав которых может быть выражен формулой Э*6H2O, где Э — атом Ar, Kr, Xe или Rn. Устойчивость этих гидратов возрастает с увеличением атомного веса (массы) И. г., но даже наиболее стабильный из них — Rn*6H2O — распадается при повышении температуры до 0°. И. г. имеют характерные спектры поглощения, что служит основой аналитического определения И. г.
Долгое время полагали, что И. г. не способны к образованию химических соединений, о чем свидетельствует и их название, однако позже были получены хим. соединения криптона, ксенона и радона с фтором (KrF2, KrF4, XeF2, XeF4, RnF4) и ксенона с кислородом (XeO3, XeO4). Большинство этих соединений представляют собой кристаллические вещества, устойчивые при обычной температуре.
И. г. получают фракционной перегонкой жидкого воздуха. Большие количества гелия получают также из природных гелиеносных газов, которые наряду с гелием иногда содержат аргон и небольшие количества неона. Радон получают кипячением или откачиванием р-ров солей радия, в которых радон накапливается в результате распада радия.
При вдыхании высших И. г. в смеси с кислородом у человека и высших животных наблюдается состояние, сходное с опьянением алкоголем.
Наркотизирующее и анестезирующее действие И. г. возрастает с увеличением атомного веса (массы) газа. Аргон, гелий и криптон оказывают анестезирующее действие только при их использовании под повышенным давлением (наибольшего давления требует аргон). Ксенон оказывает незначительное наркотизирующее действие при обычном давлении. В концентрации 60% в смеси с кислородом ксенон вызывает аналгезию, в концентрации 80% — вызывает потерю сознания на 2—3-й мин. вдыхания смеси. Однако практического применения кислородно-ксеноновая смесь пока не находит.
И. г. находят самое разнообразное применение. Гелий используют для получения очень низких температур и для приготовления искусственного воздуха, в к-ром азот заменен гелием (см. Атмосфера искусственная). Такой «гелиевый» воздух применяют для дыхания при работах под высоким давлением (водолазные аппараты, кессоны), а также в анестезиологии и реаниматологии, особенно в педиатрической практике. Применение гелиево-кислородной смеси в этих областях медицины основано на том, что она значительно снижает сопротивление воздухоносных путей вдыхаемому воздуху и облегчает работу дыхательной мускулатуры. Вследствие меньшей растворимости гелия в крови по сравнению с растворимостью азота снижается опасность возникновения кессонной болезни (см. Декомпрессионная болезнь). Радон (см.) используют как радиоактивный препарат при лечении ряда заболеваний, особенно заболеваний опорно-двигательного аппарата. В бальнеологической практике (см. Бальнеотерапия) широко применяют лечение природными и искусственно приготовленными радоновыми водами в виде ванн, орошений, ингаляций и др.
Ионы гелия (альфа-частицы) широко используют для проведения ядерных реакций. Неон и аргон применяют для изготовления рекламных и сигнальных газосветных ламп. Аргоном заполняют обычные электролампы; при этом уменьшается расход энергии и увеличивается срок службы нитей накаливания. Аргон применяют также в качестве химически инертной среды при изучении различного рода процессов. Гелий применяют для наполнения воздухоплавательных аппаратов (радиозондов и т. п.). Хотя его подъемная сила на 8% меньше, чем подъемная сила водорода, он негорюч и не образует, подобно водороду, взрывчатых смесей с воздухом.
Библиография: Глинка Н. Л. Общая химия, Л., 1977; К e e з о м В. Гелий, пер. с англ., М., 1949; Кемпбел Дж. А. Современная общая химия, пер. с англ., т. 1, М., 1975; P e м и Г. Курс неорганической химии, пер. с нем., т. 1, М., 1972.
В. П. Мишин.