„Nemesgázok” változatai közötti eltérés

A '''nemesgázok''' a [[Kémiai elemek periódusos rendszere|periódusos rendszer]] VIII-as [[főcsoport]]jában (IUPAC szerinti 18-as csoportjában) található [[kémiai elem|elemek]]. A [[hélium]] '''(He)''', [[neon]] '''(Ne)''', [[argon]] '''(Ar)''', [[kripton]] '''(Kr)''', [[xenon]] '''(Xe)''' és a [[radon]] '''(Rn)''' tartozik ebbe a csoportba. Egyes feltételezések szerint a hetedik periódusban relativisztikus hatások miatt a széncsoportbeli [[flerovium]] mutat a nemesgázokra jellemző tulajdonságokat a VIII. főcsoportbeli [[oganesszon]] helyett.<ref>{{cite web|accessdate=2009-08-08|title=Flerov laboratory of nuclear reactions|publisher=JINR|url=http://www1.jinr.ru/Reports/2008/english/06_flnr_e.pdf}}</ref><ref>{{cite journal|title=Atomic and Molecular Properties of Elements 112, 114, and 118|author=Nash, Clinton S. |journal=J. Phys. Chem. A|year=2005|volume=109|issue=15|pages=3493–3500|doi=10.1021/jp050736o|pmid=16833687}}</ref> A nemesgázok sok hasonló tulajdonsággal bírnak. [[standard állapot|Standard hőmérsékleten és nyomáson]] színtelen, szagtalan, egyatomos gázok. Kémiailag közömbösek, reakcióba csak szélsőséges körülmények közt vihetők.

1895-ben [[John William Strutt]] felfedezte, hogy a levegőből az oxigén, a szén-dioxid és a vízgőz eltávolításával nyert nitrogén sűrűsége nagyobb, mint az ammóniából kémiailag előállított nitrogéné. Ramsay-vel együtt azt feltételezte, hogy a levegőből kivont nitrogén valamilyen más gázzal volt keverve, ezért egy kísérletben a nitrogént magnéziummal melegítette, és így kis mennyiségű egyatomos gáz maradt vissza, amit a görög ''αργός'' (argosz = lusta) szó után argonnak neveztek el.<ref name="ojima 1" /> Ezzel a felfedezéssel rájöttek, hogy egy teljes csoport hiányzott a periódusos rendszerből. Ramsay-nek az argonnal kapcsolatos kutatásai során elsőként sikerült héliumot előállítania a kleveit ásvány hevítésével. 1902-ben a héliumra és argonra vonatkozó bizonyítékokat elfogadva [[Dmitrij Ivanovics Mengyelejev|Mengyelejev]] hozzáadta a nemesgázokat 0. csoportként a táblázatához, amely később a [[Kémiai elemek periódusos rendszere|periódusos rendszer]]ré vált.<ref>{{harvnb|Mendeleev|1903|p=497}}</ref>

A nemesgázok közel ideális gázok, de az ideális gáztörvénytől való kis eltérésük viszont kulcsot jelentett a molekuláris kölcsönhatások, a [[Molekulapálya|molekulapályák]] tanulmányozásában. A [[Lennard-Jones-potenciál|Lennard-Jones-potenciált]]t, melyet gyakran alkalmaznak részecskék közti kölcsönhatások modellezésére, [[John Lennard-Jones]] az argonnal kapcsolatos kísérleti adatokból vezette le 1924-ben, még mielőtt a [[kvantummechanika]] által kínált eszközök lehetővé tették a molekuláris erők megértését.<ref>{{cite journal|title=John Edward Lennard-Jones. 1894–1954 |last=Mott|first=N. F.|journal=Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society|pages=175–184|volume=1|year=1955|doi=10.1098/rsbm.1955.0013}}</ref> A nemesgázok, különösen a hélium egy gyakorlati szempontból fontos tulajdonsága, hogy a laboratóriumokban használt többféle anyagon képesek [[Diffúzió|átdiffundálni]]. Ilyen például a gumi és a PVC, de a hélium a legtöbb üvegen is átdiffundál.<ref name="greenwood891>{{harvnb|Greenwood|1997|p=891}}<"/ref>

A tisztán történő előállításhoz fontos a feltételek pontos betartása. A XeF₂ fluor xenongázfelesleg mellett nikkeledényben 400&nbsp;°C-ra való melegítéssel, vagy napfénnyel történő besugárzással előállítható. A XeF₄ előállításához xenon és fluorgáz 1:5 arányú elegyének 6 atmoszféra alatti nyomáson 400&nbsp;°C-ra történő melegítése szükséges, a XeF₆-hoz pedig 1:20 arányú xenon-fluor elegyet kell tartósan, 250–300&nbsp;°C-on 50–60 atmoszféra nyomáson nikkeledényben tartani.<ref name="Greenwood 1997">{{harvnb|Greenwood|1997}}</ref> Mindhárom fluorid szilárd, kristályos anyag, erőteljes oxidáló- és fluorozószerek, főként a XeF₂ széleskörűen használható.<ref>{{cite journal |title=Fluorination with XeF₂. 44. Effect of Geometry and Heteroatom on the Regioselectivity of Fluorine Introduction into an Aromatic Ring |author1=Zupan, Marko |author2=Iskra, Jernej |author3=Stavber, Stojan |journal=J. Org. Chem |year=1998 |volume=63 |issue=3 |pages=878–880 |doi=10.1021/jo971496e |pmid=11672087}}</ref> A XeF₂ vízben oldódik, és 25 g/dm³ koncentrációjú oldat készíthető belőle, de bázis jelenlétében pillanatszerűen bomlik:

A XeF₄ és a XeF₆ vízben azonnal és hevesen hidrolizál.<ref>{{harvnb| name="Greenwood| 1997}}<"/ref> A xenon fluoridjai mellett előállították már oxifluoridjait (XeOF₂, XeOF₄, XeO₂F₂, XeO₃F₂, XeO₂F₄) és oxidjait ([[xenon-dioxid|{{chem|XeO|2}}]], [[xenon-trioxid|XeO₃]] and [[xenon-tetroxid|XeO₄]]). Ezek a vegyületek instabilak és gyakran robbanásveszélyesek. A xenon nitrogénnel, klórral és szénnel alkotott vegyületei szintén ismertek. Speciális körülmények között fémekkel, például arannyal, vagy higannyal alkotott komplexek is előállíthatók.<ref name=Ngcomp>{{cite journal|last=Grochala|first=Wojciech|title=Atypical compounds of gases, which have been called noble|journal=[[Chemical Society Reviews]]|year=2007|issue= 10|pages=1632–1655|doi=10.1039/b702109g|volume=36|pmid=17721587}}</ref><ref>{{harvnb|Harding|2002|pp=90–99}}</ref>

A KrF₂ termikusan nem stabil, szobahőmérsékleten lassan bomlik. A xenon-difluoridnál kisebb stabilitása miatt erősebb fluorozószer, és vízben lúg hozzáadása nélkül is gyorsan bomlik.<ref>{{harvnb| name="Greenwood| 1997}}<"/ref> Kripton-nitrogén, illetve kripton-oxigén kötést tartalmazó vegyületeket is állítottak már elő,<ref>{{cite journal|doi=10.1016/S0010-8545(02)00202-3|title=The chemistry of krypton|year=2002|author=Lehmann, J|journal=Coordination Chemistry Reviews|volume=233–234|pages=1–39}}</ref> de ezek csak rendre –60 &nbsp;°C és –90 &nbsp;°C alatt stabilak.<ref name=Ngcomp/>

A nemesgázok gyakorisága az univerzumban a csoportban lefelé haladva általánosan csökken. A hélium a hidrogén utáni leggyakoribb elem a [[világegyetem]]ben, annak körülbelül 24 tömegszázalékát teszi ki. A világegyetemben megtalálható hélium legnagyobb része az [[ősrobbanás]] során végbemenő [[nukleoszintézis]]sel jött létre, de mennyisége azóta folyamatosan nő a csillagokban lejátszódó [[magfúzió|hidrogénfúzió]] (és kis részben a nagy tömegszámú elemek [[Alfa-részecske|alfa-bomlása]]) miatt.<ref>{{cite web|last=Weiss|first=Achim|title=Elements of the past: Big Bang Nucleosynthesis and observation|url=http://www.einstein-online.info/en/spotlights/BBN_obs/index.html|publisher=[[Max Planck Institute for Gravitational Physics]]|accessdate=2008-06-23}}</ref><ref>{{cite journal|author=Coc, A.|title=Updated Big Bang Nucleosynthesis confronted to WMAP observations and to the Abundance of Light Elements|journal=[[Astrophysical Journal]]|volume=600|year=2004|pages=544–552|doi=10.1086/380121|bibcode=2004ApJ...600..544C|issue=2|arxiv= astro-ph/0309480 |display-authors=etal}}</ref> A földi mennyiségük más tendenciákat követ, például a hélium csak a harmadik leggyakoribb nemesgáz a légkörben. Ennek oka, hogy az atmoszférában nem található primordiális hélium, mivel kis atomtömege miatt a [[Föld]] gravitációs vonzóereje nem képes megtartani.<ref name=morrison>{{cite journal|first1=P.|last1=Morrison|last2=Pine|first2=J.|year=1955|title=Radiogenic Origin of the Helium Isotopes in Rock|journal=Annals of the New York Academy of Sciences|volume=62|issue=3|pages=71–92|doi=10.1111/j.1749-6632.1955.tb35366.x|bibcode= 1955NYASA..62...71M }}</ref> A Földön jelenlévő hélium ehelyett a földkéregben megtalálható nehéz elemek, például az [[urán]] és [[tórium]] alfa-bomlásakor keletkezik, és hajlamos a földgázforrásokban felhalmozódni.<ref name=morrison />

Az argon mennyisége ezzel szemben nagyobb a várhatónál a földkéregben jelen lévő ⁴⁰K béta-bomlása miatt. A ⁴⁰K bomlásának terméke a ⁴⁰Ar, amely a Földön messze a leggyakoribb argonizotóp annak ellenére, hogy a [[Naprendszer]]ben viszonylag ritka. Ez a folyamat az alapja a [[kálium-argon kormeghatározás]]nak.<ref>{{cite web|url=http://www.geoberg.de/text/geology/07011601.php|title=⁴⁰Ar/³⁹Ar dating and errors|accessdate=2008-06-26|publisher=[[Technische Universität Bergakademie Freiberg]]|date=2007-01-16|last=Scherer|first=Alexandra |archiveurl= http://web.archive.org/web/20071014042248/http://geoberg.de/text/geology/07011601.php |archivedate=2007-10-14}}</ref>

A xenon meglepően kis koncentrációban fordul elő a légkörben, ezt a ''hiányzó xenon problémájának'' is nevezték. Egy elmélet szerint a hiányzó xenon a földkéreg belsejében lévő ásványokba lehet zárva.<ref>{{cite journal |first1=Chrystèle|last1=Sanloup |first2=Burkhard C. |last2=Schmidt |first3=Eva Maria Chamorro|last3=Perez |first4=Albert |last4=Jambon |first5=Eugene |last5=Gregoryanz |first6=Mohamed |last6=Mezouar |displayauthors=2 |title=Retention of Xenon in Quartz and Earth's Missing Xenon|journal=Science|year=2005|volume=310|issue=5751|pages=1174–1177|doi= 10.1126/science.1119070|pmid=16293758|bibcode= 2005Sci...310.1174S }}</ref> A [[xenon-dioxid]] felfedezése után egy kutatás kimutatta, hogy a xenon helyettesítheti a szilíciumot a [[kvarc]]ban.<ref>{{cite web |title= Xenon Dioxide May Solve One of Earth's Mysteries |url= http://www.accn.ca/index.php?ci_id=2583&la_id=1 |author= Tyler Irving |publisher= L’Actualité chimique canadienne (Canadian Chemical News) |date= May 2011 |accessdate=2012-05-18}}</ref>

A neon, argon, kripton és xenon fő forrása az atmoszféra, ahonnan a levegő cseppfolyósítását követő frakcionált desztillációval nyerik őket. Valamennyi argont a szintetikus ammóniát gyártó üzemekben is termelnek, mivel szennyezőként feldúsul a hidrogén- és nitrogéntartalmú szintézisgázban.<ref>{{harvnb| name="Greenwood| 1997}}<"/ref> Az argon világtermelése 1975-ben {{szám|700000}} tonna volt, ez 1993-ra jelentősen nőtt, ekkor csak az Egyesült Államokban {{szám|716000}} tonnát gyártottak belőle. A héliumot – bár mennyisége az atmoszférában ötszöröse a kriptonénak és hatszorosa a xenonénak – a [[földgáz]] frakcionált desztillációjával állítják elő, amelynek héliumtartalma helyenként akár a 7%-ot is elérheti.<ref>{{cite web| author = Winter, Mark| title = Helium: the essentials| publisher = University of Sheffield|year = 2008| url = http://www.webelements.com/helium/| accessdate = 2008-07-14}}</ref> A radont a rádiumvegyületek radioaktív bomlásából nyerik.<ref name="brit" /> A nemesgázok ára arányos a természetes előfordulásukkal, így közülük az argon a legolcsóbb, a xenon a legdrágább.