в каком состоянии находятся инертные газы в баллонах

Благородные, или инертные газы: свойства и применение

Инертные газы — группа элементов в таблице Менделеева, обладающих однотипными свойствами. Все эти вещества — одноатомные газы, с большим трудом взаимодействующие с другими веществами. Это объясняется тем, что их внешние атомные оболочки полностью «укомплектованы» (кроме гелия) восемью электронами и являются энергетически стабильными. Эти газы еще называют благородными или редкими. В группу входят: гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радиоактивный радон. Некоторые исследователи сюда же относят и новый элемент оганессон. Впрочем, он еще мало изучен, а теоретический анализ структуры атома предсказывает высокую вероятность того, что этот элемент будет твердым, а не газообразным.

На нашей планете благородные газы преимущественно содержатся в воздухе, но они есть в небольших количествах в воде, горных породах, природных газах и нефти.

Много гелия в космическом пространстве, это второй по распространенности элемент после водорода. В Солнце его почти 10%. Судя по имеющимся данным, благородных газов много в атмосферах крупных планет Солнечной системы.

Все газы, кроме гелия и радона, добывают из сжиженного воздуха фракционным разделением. Гелий получают как сопутствующий продукт при добыче природного газа.

Свойства

Газы без цвета, запаха и вкуса. Они всегда есть в атмосферном воздухе, но их невозможно увидеть или почувствовать. Плохо растворяются в воде. Не горят и не поддерживают горение. Плохо проводят тепло. Хорошо проводят ток и при этом светятся. Практически не реагируют с металлами, кислородом, кислотами, щелочами, органическими веществами. Химическая активность растет по мере увеличения атомной массы.

Гелий и неон вступают в реакции только при определенных, как правило, очень сложных условиях; для ксенона, криптона и радона удалось создать достаточно «мягкие» условия, при которых они реагируют, например, со фтором. В настоящее время химики получили несколько сотен соединений ксенона, криптона, радона: оксиды, кислоты, соли. Большая часть соединений ксенона и криптона получают из их фторидов. Скажем, чтобы получить ксенонат калия, сначала растворяют фторид ксенона в воде. К полученной кислоте добавляют гидроокись калия и тогда уже получают искомую соль ксенона. Аналогично получают ксенонаты бария и натрия.

Инертные газы не ядовиты, но способны вытеснять кислород из воздуха, понижая его концентрацию до смертельно низкого уровня.

Смеси тяжелых благородных газов с кислородом оказывают на человека наркотическое воздействие, поэтому при работе с ними следует использовать средства защиты и строго следить за составом воздуха в помещении.

Хранят газы в баллонах, вдали от источников пламени и горючих материалов, в хорошо проветриваемых помещениях. При транспортировке баллоны следует хорошо укрепить, чтобы они не бились друг о друга.

Источник

Благородные газы: что это?

Благородные (или инертные) газы – группа химических элементов, обладающих схожими свойствами. Что они из себя представляют и в чем заключается их особенность, мы расскажем вам в этом материале.

К категории благородных газов относятся такие элементы таблицы Менделеева, как гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радиоактивный радон. Все эти вещества с большим трудом вступают в химические реакции, за что они и получили свое второе название – инертные. Объясняется это обстоятельство тем, что внешние атомные оболочки каждого из названных газов (кроме гелия) «укомплектованы» восемью электронами, создающими своего рода энергетическую стабильность.

В природе выше всего содержание благородных газов в воздухе, но они присутствуют в небольшом количестве также в горных породах ископаемых, воде, природных летучих соединениях и нефти. Встречаются они также и за пределами нашей планеты. Так, гелия, например, очень много в космическом пространстве, Солнце и вовсе состоит из него почти на 10%. Названные вещества, согласно исследовательским данным, содержатся также в атмосферах крупных планет нашей Солнечной системы.

Инертные газы, за исключением гелия и радона, добываются путем сжижения воздуха и его последующего фракционного разделения. Гелий же является сопутствующим продуктом, получаемым при добыче природного газа. Чтобы получить радон, специалисты используют соли радия-226, через которые продувается воздух. Полученное летучее соединение впоследствии тщательно фильтруется, очищается от химически активных веществ и конденсируется жидким азотом.

Инертные газы не обладают каким-либо цветом, вкусом или запахом, их невозможно почувствовать, а потому радон, например, являющийся радиоактивным веществом, представляет особую опасность. В некотором количестве благородные газы всегда присутствуют в атмосфере, но весьма плохо растворяются в воде. Они не горят и не могут поддержать горения.

Эти элементы периодической таблицы Менделеева очень хорошо проводят ток и при этом светятся, но обладают высокими теплоизоляционными свойствами. В реакции с металлами, кислородом, щелочами, кислотами и различными веществами вступают плохо, однако чем больше их атомная масса, тем интенсивнее и химическая активность.

Такие благородные газы, как гелий и неон вступают в реакции с другими веществами исключительно при искусственно созданных и очень сложных для воплощения условиях. Куда охотнее реагируют на другие соединения ксенон, криптон и радон, поэтому к настоящему времени химикам удалось получить множество соединений с их участием.

Инертные газы не являются ядовитыми, однако все они обладают способностью вытеснять кислород из воздушных масс, а потому могут понизить его концентрацию в помещении до смертельно низкого для человека уровня. Кроме того, смеси, в состав которых входят тяжелые благородные газы и кислород, воздействуют на человека подобно наркотикам, а потому при работе с ними строго обязательно использовать все необходимые средства защиты и постоянно отслеживать состав воздуха в помещении.

Радон же, как мы уже упоминали, является радиоактивным газом, который образуется в процессе природного распада урана; обнаруживается во всех разновидностях горных пород, а также почве. Присутствовать радон может и в воде. Тем не менее после попадания газа в атмосферу его концентрация быстро падает до очень низкого уровня, поэтому, как правило, он не представляет опасности.

Благородные газы весьма широко применяются в таких отраслях человеческой деятельности, как металлургия, строительство, авто – и машиностроение, коммунальной сфере и т. д. Нерадиоактивные инертные газы также используются для наполнения цветных газозарядных трубок, с помощью которых производятся уличные вывески, реклама, лампы для загара, а также лампы дневного света.

Жидкий гелий применяется для научных исследований, которые могут производиться лишь при сверхнизких температурах, так как он является самой холодной жидкостью на планете. С его помощью в электромагнитах создается эффект сверхпроводимости, необходимый для аппаратов магнитно-резонансной томографии, ядерных ускорителей и т. д. В газообразном же состоянии это вещество, не вызывающее наркотических отравлений, применяется также при создании дыхательных смесей для аквалангов, заполнении дирижаблей, зондов и воздушных шаров. В некоторых случаях смеси гелия и кислорода могут применяться в медицине для терапии болезней дыхательной системы.

Неон используется для создания радиоламп, а в смеси с гелием преобразуется в рабочую среду газовых лазеров. В жидком состоянии его используют для охлаждения различных субстанций. Аргон – газ, имеющий широкую область применения из-за своей низкой цены. Его используют при создании инертной атмосферы, необходимой для проведения соответствующих манипуляций с цветными и щелочными металлами, кроме того, им наполняют люминесцентные и электрические лампы.

Криптон, как и аргон, обладает крайне низкой теплопроводностью, поэтому используется для заполнения стеклопакетов, а также специальных ламп, использующихся в лазерах. Ксеноном также наполняют лампы, но уже для проекторов и прожекторов. Этот же газ успешно эксплуатируют в ходе рентгеноскопии головного мозга и кишечника.

Благородные газы – полезные и очень древние вещества, существовавшие во вселенной еще до появления нашей планеты. Как мы упоминали, из одного из них, гелия, на 10% состоит звезда, дающая Земле жизнь – Солнце. Много гелия содержится также в атмосфере Юпитера – планеты, считающейся самой большой в нашей солнечной системе, однако далеко не самой крупноразмерной в известной человечеству вселенной. О каких еще колоссах космоса знают ученые и каковы их реальные размеры, мы рассказали тут.

Источник

Что значит инертный газ?

В сварке нередко применяются так называемые инертные газы. К ним относится группа химических элементов, у которых оказываются схожие свойства. Инертный газ благородный при нормальных условиях является одноатомным. Практически все они не обладают ни цветом, ни запахом. Характерной отличительной особенностью является очень низкая химическая реактивность. Они практически не вступают в реакцию с металлами, что и требуется для нормальной работы. Такие газы занимают первые 6 периодов и относятся к восьмой группе химических элементов в периодической таблице.

Свойства инертных газов можно объяснить по теории об атомных структурах. У них получаются полные электронные оболочки из валентных электронов. Это создает условия, в которых вещество может участвовать лишь в небольшом количестве химических реакций. Стоит отметить, что различия в температурах кипения и плавления практически у всех благородных газов менее 10 градусов Цельсия.

Область применения

Свойства инертных газов делают их очень востребованными в сварочной сфере. Основными местами применения являются газовая и газово-дуговая сварка. Они выполняют роль защитной среды, которая отгораживает сварочную ванну с расплавленным металлом от негативного воздействия различных факторов, в том числе и воздушной среды. Как правило, они применяются вместе с техническим кислородом, так как он повышает температуру их горения. При использовании инертных газов швы получаются более надежными и качественными, так как снижается вероятность возникновения брака во время работы.

Вещества используются на строительных площадках при соединении металлоконструкций, в особенности, несущих частей. Ими удобнее работать с тонкими деталями, трубами и прочими объектами, которые сложно поддаются электрической сварке. В ремонтных мастерских по восстановлению автомобилей и прочей сложной техники именно сварка инертными газами является основным методом соединения деталей, так как она обладает деликатным отношением к материалу. В коммунальной сфере, где речь идет о ремонте труб и прочих вещей эти разновидности также используются. При производстве металлических изделий самого различного типа, особенно из цветных сложно свариваемых металлов, инертный газ благородный выступает основным сырьем для работы.

Преимущества

Разобравшись, что значит инертный газ, стоит понять, почему именно он так популярен в данной области. Это обусловлено рядом преимуществ, которые основаны на его свойствах. Естественно, что у каждого из них могут быть свои особенности, но в целом можно выделить следующие положительные моменты:

Недостатки

Тем не менее, хоть для этой области газы и являются одним из наиболее качественных решений, их использование имеет определенные недостатки, среди которых основными являются следующие:

Виды инертных газов

Аргон – не ядовитый, не имеет запаха и цвета. Он тяжелее воздуха почти в 1,5 раза. Газ не растворяется в металлах, как в твердом, так и в жидком состоянии. Для промышленности выпускается в виде высшего и первого сорта. Высший сорт содержит 99,993% чистого вещества и применяется при сваривании ответственных соединений. Первый сорт содержит 99,98% чистого вещества. В качестве добавок имеется азот и кислород. Хорошо подходит для сварки алюминия.

Гелий – не ядовитый, не имеет запаха и цвета. Он легче воздуха. Вещество выпускают по ГОСТ 20461-75. Это может быть технический газ чистотой 99,8% и сорт высшей чистоты 99,985%. В сварке используется не так часто, как аргон, так как он более дорогой и дефицитный. Он почти в 2 раза эффективнее, так как дуга выделяет с ним больше энергии и обеспечивается лучшая защита и более глубокая проварка. Основной сферой использования является сварка активных и химически чистых материалов на основе магния и алюминия.

Азот – не ядовитый, не имеет запаха и цвета. Применяется для сварки меди и сплавов из этого металла. Выпускается по ГОСТ 9293-74 и согласно данному стандарту выделяют 4 основных сорта. В высшем содержится 99,9% чистого материала, в первом – 99,5%, во втором – 99%, и в третьем – 97%.

Инструкция по применению

При использовании инертных газов они в первую очередь пускаются в горелку, чтобы проверить ее работоспособность. Только после этого можно добавлять кислород. Пламя может использоваться для предварительного подогрева и постепенного остывания, а не только для сварки. При начале сваривания нужно выставить параметры соотношения газов и их подачу в нужный режим.

Перед началом работ всегда нужно проверять все шланги на целостность, чтобы газ не выходил из них.»

Меры безопасности

Хранение и транспортировка

Транспортировка должна проводиться на транспортном средстве с рессорами. Баллоны должны быть закреплены, чтобы исключить их удары друг о друга и падения. Хранение должно проводиться в проветриваемом помещении.

Заключение

Несмотря на все недостатки и сложности, инертные газы остаются самыми востребованными расходными материалами для качественной и надежной сварки.

Источник

Инертные и активные защитные газы, их смеси

Инертные

Не вступают в химическое взаимодействие с металлами и практически не растворяются в металлах

В газе высшего сорта содержится 99,993 % аргона, не более 0,006 % азота и не более 0,0007 % кислорода. Рекомендуется для сварки ответственных металлоконструкций из активных и редких металлов и сплавов, цветных металлов.

В газе первого сорта содержится 99,98 % аргона, до 0,01 % азота и не более 0,002 % кислорода. Рекомендуется для сварки стали и чистого алюминия.

Гелий применяют при сварке химически чистых и активных материалов, а также сплавов на основе алюминия и магния.

Активные

Защищают зону сварки от воздуха, но сами растворяются в жидком металле либо вступают с ним в химическое взаимодействие

В углекислом газе сваривают чугун, низко- и среднеуглеродистые, низколегированные конструкционные коррозионностойкие стали.

Газовые смеси

Служат для улучшения процесса сварки и качества сварного шва

Смесь аргона и гелия. Оптимальный состав: 50% + 50% или 40% аргона и 60% гелия. Пригоден для сварки алюминиевых и титановых сплавов.

Смесь аргона и кислорода при содержании кислорода 1-5% стабилизирует процесс сварки, увеличивает жидко текучесть сварочной ванны, перенос электродного металла становится мелкокапельным. Смесь рекомендуется для сварки углеродистых и нержавеющих сталей.

Смесь углекислого газа и кислорода. Оптимальный состав: 60-80% углекислого газа и 20-40% кислорода. Повышает окислительные свойства защитной среды и температуру жидкого металла. При этой смеси используют электродные проволоки с повышенным содержанием раскислителей, например Св-08Г2СЦ. Шов формируется несколько лучше, чем при сварке в чистом углекислом газе. Смесь применяют для сварки углеродистых, легированных и некоторых высоколегированных конструкционных сталей.

Источник

Аргон – самый ленивый газ

Содержание

На данный момент известны изотопы аргона с массовыми числами от 29 до 54, но в в земной атмосфере он представлен тремя стабильными изотопами:

История открытия aргона

Аргон был открыт Джоном Уильямом Стреттом (John Strutt) и Сэром Уильямом Рамзаем (Sir William Ramsay) при исследовании азота, полученного из воздуха химическим путем. Несовпадение плотности этого газа при различных способах получения натолкнуло этих ученых на идею о присутствии в воздухе какого-то тяжелого инертного газа, который и был выделен ими в 1894 г. и назван argon, что с греческого переводится как «ленивый», «медлительный», «неактивный».

Способы получения аргона

Аргон получают как побочный продукт, при производстве кислорода и азота из воздуха методом низкотемпературной ректификации (см. получение аргона)

Применение аргона

Наиболее часто аргон применяют:

Применение аргона в сварке

Аргон применяют в качестве защитной среды при сварке активных и редких металлов (титана, циркония и ниобия) и сплавов на их основе, алюминиевых и магниевых сплавов, а также хромоникелевых коррозионностойких жаропрочных сплавов, легированных сталей различных марок.

Аргон, являясь более тяжелым, чем воздух, своей струей лучше защищает металл при сварке в нижнем положении. Растекаясь по поверхности свариваемого изделия, он защищает достаточно длительно довольно широкую и протяженную зону как расплавленного, так и нагретого при сварке металла.

Применение аргона позволяет повысить температуру сварочной дуги, что улучшает проплавление сварного шва, увеличивая производительность сварки в целом. При этом проплавление приобретает «кинжальную» форму, что дает возможность выполнять однопроходную сварку в щелевую разделку металла больших толщин. При сварке в среде аргона (как и иных инертных газов) минимизируется выгорание активных легирующих элементов, что позволяет использовать более дешевые сварочные проволоки.

При TIG сварке аргон служит защитой не только для сварочной ванны от вредного воздействия воздуха, а также инертной защитой конца электрода.

Для дуговой сварки в целом аргон применяется гораздо чаще, чем гелий, однако при сварке листового алюминия толщиной менее 6 мм аргон рекомендуют смешивать с гелием, чтобы обеспечить нужную теплопроводность. В некоторых случаях аргонно-гелиевые смеси используют для зажигания дуги, после чего сварка происходит в присутствии гелия. Этот метод применяется для сварки толстолистового алюминия вольфрамовым электродом при постоянном токе.

Вредность и опасность аргона

Аргон не оказывает опасного воздействия на окружающую среду, но относится к асфиксантам (удушающий газ). Поскольку газообразный аргон тяжелее воздуха он может накапливаться в слабо проветриваемых помещениях у пола. При этом снижается содержание кислорода в воздухе, что вызывает кислородную недостаточность и удушье. Поэтому можно сделать вывод, что в больших количествах аргон вреден для организма человека.

Жидкий аргон – низкокипящая жидкость, которая может вызвать обморожение кожи и поражение слизистой оболочки глаз человека.

Хранение и транспортировка аргона

Газообразный и жидкий аргон поставляется по ГОСТ 10157. Хранят и транспортируют газообразный аргон в баллонах по ГОСТ 949 под давлением 15МПа.

Стальные баллоны должны соответствовать ГОСТ 949. Баллон окрашивается в серый цвет с зеленой полосой и зеленой надписью «АРГОН ЧИСТЫЙ».

Возможна транспортировка аргона в жидком виде в специальных цистернах или сосудах Дьюара с последующей его газификацией.

Характеристики аргона

Характеристики Ar представлены в таблицах ниже:

Источник