Čo sú vzácne plyny?
Vzácne plyny (tiež inertné plyny alebo šľachtické plyny) sú prvky v 18. skupine periodickej tabuľky. Patrí sem:
| Prvok | Symbol | Zaujímavosť |
|---|---|---|
| Hélium | He | Naplňuje balóny, ľahší ako vzduch |
| Neón | Ne | Červenooranžová farba v neónových svietidlách |
| Argón | Ar | Plní žiarovky a izolačné sklá okien |
| Kryptón | Kr | Používa sa v niektorých výkonných žiarovkách |
| Xenón | Xe | V reflektoroch áut a výskumných reaktoroch |
| Radón | Rn | Rádioaktívny; prirodzene uniká z pôdy |
Prečo sú vzácne plyny nereaktívne?
Kľúčom je elektrónová konfigurácia. Vonkajší elektrónový obal vzácnych plynov je úplne zaplnený (2 elektróny pre hélium, 8 elektrónov pre ostatné). Takýto plný obal je mimoriadne stabilný — vzácne plyny preto nemajú záujem získať ani odovzdať elektróny, a teda netvoria chemické väzby s inými prvkami.
Hélium je druhým najrozšírenejším prvkom vo vesmíre (po vodíku). Vzniká pri jadrových reakciách v hviezdach. Na Zemi je ho relatívne málo — väčšina pochádza z rádioaktívneho rozpadu v zemskej kôre. Keď raz hélium unikne do atmosféry, odletí do vesmíru — Zem ho nedokáže gravitačne udržať.
Využitie vzácnych plynov
Nereaktívnosť vzácnych plynov ich robí veľmi užitočnými:
- Argón — plní žiarovky a zabraňuje oxidácii vlákna; používa sa ako ochranná atmosféra pri zváraní kovov.
- Hélium — naplňuje balóny a vzducholodí (nehorľavé, na rozdiel od vodíka); používa sa pri ponoroch a v medicínske MRI zariadeniach (ako chladivo).
- Neón — v neónových reklamách — po prechode elektrickým prúdom svietia typickou červenooranžovou farbou.
- Kryptón a xenón — v špeciálnych výkonných svietidlách.
Neónové reklamy v skutočnosti neobsahujú vždy neón. Neón svietí červenooranžovo. Iné farby sa dosahujú inými plynmi — modrá je argón, žltozelená je kryptón. „Neónová reklama" je teda skôr ľudový výraz pre akékoľvek sklenené trubice so svietiacim plynom.
Vzácne plyny a periodický zákon
Vzácne plyny ukazujú, prečo je periodická tabuľka „periodická". Každé obdobie (riadok) sa končí vzácnym plynom so zaplneným vonkajším obalom — a tým sa vlastnosti prvkov „resetujú". Nasledujúci prvok (alkalický kov) začína novú periódu s jedným elektrón na vonkajšom obale a je opäť veľmi reaktívny.
Prax: Hélium v balónoch a vzducholodiach
Hélium sa používa v balónoch a vzducholodiach, pretože je oveľa menej husté ako vzduch (takže pláva) a je úplne nehorľavé. Katastrofa vzducholode Hindenburg v roku 1937 sa stala, pretože bola naplnená vodíkom namiesto hélia — vodík sa vznietil a explodoval. Moderné vzducholodí a balóny používajú výlučne hélium.
Prax: Argón chráni vlákno žiarovky
Vo vnútri tradičnej žiarovky dosahuje volfrámové vlákno teplotu nad 2 500 °C. Bez ochrany by okamžite reagovalo s kyslíkom a zhorelo. Argón sa dopúšča do žiarovky — jeho úplná nereaktívnosť zabraňuje oxidácii vlákna a predlžuje životnosť žiarovky.
Prax: Neón v reklamných svietidlách
Neónové svetlá fungujú tak, že elektrický prúd preteká uzavretými sklenými trubicami so vzácnymi plynmi. Skutočný neón svieti červenooranžovo. Iné farby vytvárajú argón (modrofialový), kryptón (biely) alebo xenón (jasnomodrý). Tieto svetlá vydržia roky, pretože vzácne plyny s ničím nereagujú.
Kde to vidíš v reálnom živote? Héliové balóny na oslavách, svietiace reklamy vo výkladoch, žiarovky — to všetko zahŕňa vzácne plyny. Ich nereaktívnosť je to, čo ich robí tak užitočnými.
Cvičné príklady
Prečo sa hélium, a nie vodík, používa na plnenie meteorologických balónov a bezpečnostných vzducholodí?
Zobraziť odpoveď
Prečo majú vzácne plyny úplne zaplnený vonkajší elektrónový obal a čo to spôsobuje?