إذا كنت من الأشخاص الذين يمتلكون سيارة أو يعملون في مجال السيارات، فلا شك أنك سمعت عن مصابيح الزينون المستخدمة في السيارات. وفي الواقع، لا تُستخدم هذه الأضواء في السيارات فحسب، بل في العديد من الصناعات الأخرى. خلال مقال اليوم سنجيب على السؤال: لماذا تستخدم الغازات النبيلة في الإضاءة، وسنتحدث أيضًا عن الغازات النبيلة بشكل عام. تابع القراءة معنا لمعرفة المزيد من التفاصيل.
المحتويات
تعريف الغازات النبيلة
في الكيمياء، يتم تعريف الغازات النبيلة على أنها مجموعة من العناصر الكيميائية التي لها نفس الخصائص والخصائص الفيزيائية والكيميائية. في الظروف الكيميائية العادية، توجد هذه العناصر في الحالة الغازية، وعلى عكس معظم الغازات الأخرى، تتكون من ذرة واحدة فقط. بالإضافة إلى ذلك، فإن الغازات النبيلة ليس لها لون ولا رائحة في ظل هذه الظروف. وما يميز هذه الغازات عن غيرها من الغازات هو أن نشاطها الكيميائي ضعيف جداً. ولهذا السبب يطلق عليها اسم الغازات النبيلة أو الغازات الخاملة.
ما هي الغازات النبيلة؟
وتوجد الغازات النبيلة أو الغازات الخاملة في المجموعة 18 من الجدول الدوري، والتي تحتوي على جميع العناصر الكيميائية الموجودة على كوكب الأرض. وفي حالة عدم معرفتك، فإن العناصر الكيميائية لأي مجموعة في الجدول الدوري لها نفس الخصائص والخصائص الفيزيائية والكيميائية. وكما سبق أن ذكرنا لك فإن الغازات النبيلة تتميز بنشاط كيميائي ضعيف جداً ولذلك فهي ممثلة في مجموعة في الجدول الدوري. الغازات النبيلة الموجودة حاليًا هي:
- هيليوم
- نيون
- الأرجون
- الكريبتون
- زينون
- رادون
ومن الجدير بالذكر هنا أنه يمكن إضافة غاز الأوغانيسون إلى هذه القائمة. وذلك لأنه يحتوي على بعض الخصائص الخاصة بهذه الغازات. ومع ذلك، نظرًا لأن العلماء لم يتمكنوا بعد من فهم هذا الغاز بشكل كامل، فهو غير مدرج حاليًا في القائمة.
لماذا تستخدم الغازات النبيلة في الإضاءة؟
تتميز الغازات النبيلة أو الخاملة بأن نشاطها الكيميائي ضعيف جداً. وهذا يعني أنه لا يتفاعل بسهولة مع المواد الأخرى، ولكنه لا يمكنه التفاعل إلا في حالات خاصة وتحت ظروف معينة، غالبًا ما تكون قاسية. وبسبب هذه الخصائص، يتم استخدام الغازات النبيلة أو الخاملة في الصناعات التي تتطلب عدم تفاعل المواد مع بعضها البعض. بمعنى آخر يتم استغلال الخمول الكيميائي لهذه الغازات واستخدامه في بعض الصناعات.
عند السؤال عن سبب استخدام الغازات النبيلة في الإضاءة، تكمن الإجابة ببساطة في الخمول الكيميائي لهذه الغازات وقدرتها على توصيل الكهرباء بشكل جميل. وذلك لأن معظم المصابيح الكهربائية تحتوي على سلك أو خيوط تنجستن يمكن أن تتأكسد بمرور الوقت. ولهذا السبب، يتم استخدام الغازات النبيلة داخل المصباح، والتي تمنع عملية أكسدة خيوط أو سلك التنغستن الموجود بداخله. وبشكل عام، يتم استخدام غاز الأرجون في معظم هذه الحالات. ومع ذلك، اعتمادًا على نوع المصباح وبعض المعايير الأخرى، يمكن أيضًا استخدام غازات أخرى.
ما هي الغازات النبيلة المستخدمة ل؟
وكما قلنا لك من قبل، فإن هذه الغازات تستخدم في الصناعات التي تتطلب عدم تفاعل المواد الكيميائية مع بعضها البعض. بالإضافة إلى استخدام غاز الزينون في مصابيح السيارات، فإن الاستخدامات الأكثر شيوعًا للغازات النبيلة تشمل استخدام غاز الأرجون في مصابيح الإضاءة. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام غاز الهيليوم في الحاويات التي يستخدمها الغواصون. وذلك لأن هذا الغاز يساعد في منع الغواصين من التسمم بالأكسجين والنيتروجين وثاني أكسيد الكربون. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام غاز الهيليوم بدلاً من غاز الهيدروجين في البالونات أو البالونات. وذلك لأن الهيليوم غاز خفيف وله خصائص مشابهة للهيدروجين، لكن الهيدروجين أكثر قابلية للاشتعال.
لماذا لا تتفاعل الغازات النبيلة؟
وتسمى هذه الغازات بالغازات النبيلة أو الخاملة لأنها لا تتفاعل بسهولة مع المواد الأخرى. لكن عندما يتعلق الأمر بتفسير هذه الظاهرة، لم يتمكن العلماء من إيجاد تفسير علمي دقيق لها. ومع ذلك، تشير إحدى النظريات الحديثة إلى أن هذه الغازات لا تتفاعل مع المواد الأخرى لأنها تحتوي على مجموعة كاملة من الإلكترونات في مدارها السطحي.
تتفاعل الذرات التي يكون مدار سطحها ناقصًا في الإلكترونات مع الذرات الأخرى. وذلك للحفاظ على هذا الإلكترون. ومن ناحية أخرى فإن الذرات التي تحتوي على عدد زائد من الإلكترونات تتفاعل مع الذرات الأخرى حتى تتمكن من التخلص من الإلكترونات الزائدة. ولذلك، نظرًا لأن الغازات النبيلة تحتوي على العدد الكامل من الإلكترونات الموجودة في المدار السطحي، فإنها لا تحتاج إلى التفاعل مع الذرات الأخرى لتصبح مستقرة. بل يكاد يكون مستقراً في حالته الطبيعية.
لماذا الغازات النبيلة في الحالة الغازية؟
لفهم هذه المعلومات، يجب عليك أولاً الحصول على نظرة عامة على مفاهيم أخرى من عالم الكيمياء، مثل درجات الانصهار والغليان. يتم تعريف نقطة انصهار المادة على أنها درجة الحرارة التي تتغير عندها جزيئات تلك المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة. على سبيل المثال، إذا كانت درجة انصهار مادة ما هي 23 درجة مئوية، فإن هذه المادة تتغير من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة عند تسخينها إلى 24 درجة مئوية.
نقطة الغليان هي درجة الحرارة التي تبدأ عندها جزيئات المادة بالغليان ثم تتبخر. وهذا يعني أنه عند درجة الحرارة هذه تتغير جزيئات المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية. ويمكن استنتاج أن المادة تنتقل من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة ثم إلى الحالة الغازية. ومع ذلك، فإن هذا لا ينطبق على جميع المواد، حيث أن بعض المواد المحددة يمكن أن تتغير مباشرة من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية.
أما الغازات النبيلة أو الخاملة، فهذه الغازات لها درجة غليان قريبة جداً من درجة انصهارها. وفي الواقع، بالنسبة لمعظم هذه الغازات، يبلغ الفرق بين درجتي الحرارة حوالي 10 درجات مئوية. ولذلك فإن وجود هذه الغازات في الحالة السائلة لا يكون موجودا إلا لفترات زمنية قصيرة جدا بسبب السرعة التي يتم بها الوصول إلى الفرق بين نقطتي الانصهار والغليان. وبما أن درجات انصهار وغليان هذه الغازات بعيدة إلى حد ما عن درجة الحرارة الطبيعية أو درجة حرارة الغرفة، فإنها توجد في الحالة الغازية عند درجة الحرارة هذه. ويمكن تحويل هذه الغازات إلى الحالة السائلة باستخدام الحرارة والضغط.
كيف يتم الحصول على الغازات النبيلة؟
يتم الحصول على الغازات النبيلة باستخدام طرق مختلفة. بالإضافة إلى التقطير التجزيئي، فإن أشهر هذه الطرق تشمل استخدام محطات فصل الهواء وطرق تطاير الغاز. وبشكل عام، يتم استخراج غاز الهيليوم من حقول الغاز الطبيعي باستخدام تقنية التجميد العميق. يتم الحصول على بعض الغازات النبيلة الأخرى، مثل الراديوون، عن طريق عزل هذه الغازات أثناء التحلل الإشعاعي لبعض المركبات أو العناصر الكيميائية.
وهنا وصلنا إلى نهاية مقال اليوم. وفيه أجبنا على سؤال: لماذا تستخدم الغازات النبيلة في الإضاءة، وقدمنا لكم بعض المعلومات الإضافية عن الغازات النبيلة بشكل عام.
اقرأ المزيد على موقعنا: