كيف اكتشفت الغازات النبيلة

كتابة: ضحى حماده آخر تحديث: 01 يناير 2021 , 00:06

ما هي الغازات النبيلة

الغازات النبيلة ، او الغازات الخاملة عبارة عن عدد من العناصر الكيميائية ، تتكون منها المجموعة الثامنة عشر في الجدول الدوري ، وتمثل الغازات النبيلة الستة الطبيعية ؛ الهيليوم (He) ، والنيون (Ne) ، والأرجون (Ar) ، والكريبتون (Kr) ، والزينون (Xe) ، والرادون (Rn).

تتميز الغازات النبيلة عن انواع الغازات الأخرى ، بأنها غازات عديمة اللون ، والرائحة ، وتحمل عددا صغيرا من الذرات مع تفاعل كيميائي منخفض جدا ، وجميع الغازات النبيلة تتسم بخصائص متشابهة في ظل الظروف القياسية. [1]

وكان يشار إلى الغازات النبيلة في الأصل باسم ، الغازات الخاملة ، حيث كان يُعتقد أنها لا تتفاعل مع العناصر الأخرى لتكوين مركبات ، ولكن لم يعد هذا الاسم جيدا في الوقت الحالي ، اذا لماذا سميت الغازات النبيلة بهذا الاسم .

كيف تم اكتشاف الغازات النبيلة

إننا نتفق أنه لا يوجد شيء خلق من عدم ، وان الله سبحانه وتعالى خلق اشياء لم يستطيع العلم التوصل إليها حتى الآن ، وفي ظل الكثير من المحاولات والدراسات لمعرفة أهمية الغازات ، تم اكتشاف العناصر التي تكون الغازات النبيلة : [2]

اكتشاف الأرجون

لقد تم ملاحظة نسبة قليلة من مادة أقل نشاطا كيميائيا من النيتروجين في الهواء عن طريق عالم الكيمياء ، والفيزياء الانجليزي هنري كافنديش في عام 1785.

وبعد قرن من الزمن من حدوث هذا ، قام العالم الفيزيائي لورد رايلي بعزل غاز من الهواء ، اعتقادا منه أنه غاز النيتروجين النقي ، لكنه كان أكثر كثافة من النيتروجين ، واستنتج ، أن النيتروجين الجوي الخاص به يجب أن يحتوي على كمية صغيرة من غاز أكثر كثافة.

وفي عام 1849 ، قام رايلي ، بعزل هذا الغاز متعاونة مع السير ويليام رامزي ، عالم الكيمياء الاسكتلندي ، حيث تم إثبات أن هذا الغاز هو عنصر جديد ، وهو الأرجون.

اكتشاف الهيليوم

بعد أن تم اكتشاف الأرجون ، وبعد تحريض من علماء كيميائيين ، قام السير ويليام رامزي بدراسة الغاز المنبعث عند تسخين الكليفيت المعدني ، والذي كان يعتقد أنه مصدر لعنصر الأرجون.

فكان الغاز المنبعث هو الهيليوم ، وقد تم اكتشافه فيما بعد ، في عام 1868 من طيف الشمس ، ولكن لم يتم إيجاده على الأرض.

اكتشاف باقي العناصر ؛ في عام 1898 قام العالم الكيميائي السير ويليام رامزي ، بمساعدة اصدقائه بالعمل على تقطير الهواء السائل الجزئي ، والذي تم من خلاله اكتشاف عنصر الكريبتون ، والنيون ، والزينون ، وفي عام 1900 قام العالم الكيميائي الألماني فريدريش إيه دورن باكتشاف عنصر الرادون لأول مرة.

خصائص الغازات النبيلة

كل مجموعة من العناصر في الجدول الدوري ، تتضمن بعض الخصائص العامة التي تجمعهم ، وفيما يلي الخصائص العامة للغازات النبيلة : [1] ،[3]

التكوين الإلكتروني

ان ذرات الغازات النبيلة تتزايد مثل أغلبية عناصر المجموعات الأخرى في الجدول الدوري ، بشكل مطرد في نصف القطر الذري من فترة إلى أخرى ، ويرجع ذلك إلى زيادة عدد الإلكترونات.

وبما أن حجم الذرة مرتبط بعدة خصائص ، مثل تناقص إمكانات التأين مع زيادة نصف قطرها ، حيث أن إلكترونات التكافؤ في الغازات النبيلة الأكبر تكون بعيدة عن النواة ، وبالتالي لا يتم ربطها ببعضها البعض بإحكام بواسطة الذرة.

ولذلك فإن الغازات النبيلة تمتلك اكبر إمكانات تأين بين عناصر كل مجموعة ، وهذا يعكس استقرار تكوين الإلكترون الخاص بهم ويشير مرة أخرى إلى افتقارهم النسبي للتفاعل الكيميائي.

نصف القطر الذري

تحتوي الغازات النبيلة على أنصاف أقطار ذرية صغيرة جدًا ، حيث ان نصف القطر الذري للغازات النبيلة أسفل المجموعة يزداد مع زيادة العدد الذري ، وذلك بسبب إضافة قذائف جديدة.

المحتوى الحراري للتأين

مع احتواء المجموعة الثامنة عشر على ثمانية إلكترونات في مدارها الخارجي ، بالتالي فإن هذه العناصر تظهر محتوى حراري تأين عالي جدًا ، وجدير بالذكر أن المحتوى الحراري للتأين للغازات النبيلة يعمل على التقليل من المجموعة بسبب الزيادة في حجمها الذري.

المحتوى الحراري لكسب الإلكترون

مع احتواء المجموعة الثامنة عشر على ثماني إلكترونات تكافؤ ، وإظهارها للتكوين الثماني ، فإن هذه العناصر تُظهر قيمًا موجبة كبيرة جدًا من المحتوى الحراري لاكتساب الإلكترون.

فيما تستخدم الغازات النبيلة

إن استخدامات الغازات النبيلة تكون مشتقة من خواصها الكيميائية ، حيث أن نقاط الغليان المنخفضة بشكل كبير ، وكذلك نقاط الانصهار الخاصة بالغازات النبيلة إن نقاط الغليان المنخفضة للغاية ونقاط الانصهار للغازات النبيلة تجعلها مفيدة في دراسة المادة في درجات حرارة منخفضة جدا.

تؤدي قابلية الذوبان المنخفضة للهيليوم في السوائل إلى اختلاطه بالأكسجين للتنفس بواسطة غواصين أعماق البحار ،ويرجع هذا إلى أن الهيليوم لا يذوب في الدم ، فإنه لا يشكل فقاعات عند تخفيف الضغط.

وقد تم استخدم عنصر الزينون كمخدر ، فبالرغم من أنها مكلفة ، إلا أنها غير قابلة للاشتعال ، ومن الممكن التخلص منها بسهولة من الجسم.

نظرا لأن عنصر الرادون شديد النشاط الإشعاعي ، استخداماته الوحيدة هي تلك التي تستغل هذه الخاصية ، مثل العلاج الإشعاعي.

تتوهج الغازات النبيلة بألوان مميزة عند استخدامها داخل مصابيح تفريغ الغاز مثل مصابيح النيون ،ولذلك يشيع استخدام الزينون في مصابيح قوس الزينون ، الموجودة في أجهزة عرض الأفلام ، والمصابيح الأمامية للسيارات نظرًا لطيفها المستمر تقريبًا الذي يشبه ضوء النهار.

كما يتم استخدام الغازات النبيلة أيضًا في ليزر الإكسيمر ، الذي يعتمد على جزيئات مُثارة إلكترونيًا قصيرة العمر تُعرف باسم الإكسيمر ، حيث أن الإكسيمرات المستخدمة في الليزر قد تكون عبارة عن ثنائيات غاز نبيل مثل الأرجون ، والكريبتون ، والزينون ، أو بشكل أكثر شيوعًا ، يتم دمج الغاز النبيل مع الهالوجين في الإكسيمرات مثل ArF أو KrF أو XeF أو XeCl ، وتنتج هذه الليزرات ضوءًا فوق بنفسجي ، الذي يسمح بالتصوير عالي الدقة ، نظرًا لطوله الموجي القصير.

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق