Helowce

Helowce, gazy szlachetne – pierwiastki chemiczne ostatniej, 18. grupy układu okresowego ( 0 lub VIII głównej). Do pierwiastków tych zalicza się hel, neon, argon, krypton, ksenon i radon. Prawdopodobnie helowcem jest również syntetyczny pierwiastek oganeson.

Właściwości 
Wszystkie helowce są bezbarwnymi, bezwonnymi, słabo rozpuszczającymi się w wodzie gazami. Mają niskie temperatury topnienia.

Pierwiastki te są wysoce niereaktywne. Wynika to z faktu, że nie zawierają one żadnych częściowo zapełnionych elektronami orbitali, które mogłyby uczestniczyć w tworzeniu wiązań chemicznych. W dół grupy powoli zwiększa się reaktywność tych pierwiastków. Spowodowane jest to tym, że zwiększa się ich rozmiar, a z nim odległość elektronów walencyjnych od środka jądra.

Pomimo bardzo niskiej reaktywności lżejszych helowców, znane są nietrwałe związki helu: cząsteczka , jon  i LiHe. Na przełomie 2016/2017 doniesiono o otrzymaniu pierwszego stałego związku helu, , który jest trwały termodynamicznie pod ciśnieniem powyżej 113 GPa (ok. 1,1 atm). Tworzy kryształy o strukturze fluorytu.

Znany jest też związek argonu – fluorowodorek argonu, otrzymany w temperaturze około 40 K.

Krypton i ksenon tworzą większą liczbę związków, lecz są one często trudne do uzyskania i niekiedy nietrwałe w temperaturze pokojowej. Działając ksenonem na heksafluorek platyny Neil Bartlett (opierając się na wcześniejszym odkryciu wraz z Lohmannem heksafluoroplatynianu dioksygenylu) otrzymał trwały czerwonopomarańczowy związek, heksafluoroplatynian ksenonu.

Stosunkowo najbardziej reaktywny jest radon. Istnieje trwały chemicznie związek – fluorek radonu . Powstaje on z mieszaniny fluoru i radonu w temperaturze ok. 400 °C. Cząstka ta rozpada się jednak ze względu na radioaktywność radonu.

Hel, neon, argon i ksenon występują w niewielkich ilościach w powietrzu i dlatego podstawowym sposobem ich otrzymywania jest destylacja frakcyjna powietrza. Krypton i radon są produktami rozpadu promieniotwórczego uranu i toru, towarzyszą zwykle złożom rud tych metali, dzięki czemu można te złoża stosunkowo łatwo wykrywać.

Gazy szlachetne w niskich temperaturach tworzą kryształy związane słabymi oddziaływaniami van der Waalsa. Hel przy zerowym ciśnieniu nie krystalizuje nawet w temperaturach bliskich 0 K; dominującą rolę odgrywa tu energia drgań zerowych, która destabilizuje kryształ. Drgania zerowe powodują też zmniejszenie wartości energii kohezji kryształów w porównaniu z sumaryczną energią oddziaływań van der Waalsa. Ze względu na zależność energii drgań zerowych od masy to zmniejszenie jest tym większe, im mniejsza jest masa atomu (np. dla neonu zmniejsza ją o wartość 28%, a dla ksenonu – o 4%). Skutkuje to również różną wartością stałej sieci dla kryształów różnych izotopów danego gazu szlachetnego. Gazy szlachetne, z wyjątkiem helu, krystalizują w strukturze regularnej gęstego upakowania (fcc).

Zastosowanie 

Gazy szlachetne wykorzystuje się wszędzie tam, gdzie potrzebna jest obojętna, beztlenowa atmosfera zapobiegająca reakcjom utleniania. Stosuje się je do napełniania żarówek, do prowadzenia reakcji wymagających obojętnych warunków i do spieniania tworzyw sztucznych.

Żaden z nich nie uczestniczy w procesach biologicznych, dlatego często używa się ich jako obojętnych gazów zapobiegających starzeniu się materiałów pochodzenia organicznego. Dla przykładu, oryginał Konstytucji oraz Deklaracji niepodległości Stanów Zjednoczonych przechowuje się w szczelnej gablocie wypełnionej helem.

Zobacz też 

 reguła oktetu
 metale przejściowe
 metale ziem rzadkich
 niemetale
 półmetale

Uwagi

Przypisy 

 
Grupy pierwiastków chemicznych