Mitä jalokaasut ovat?

Jalokaasut, joita joskus kutsutaan inertteiksi kaasuiksi, ovat alkuaineita, jotka muodostavat jaksollisen järjestelmän 18. ryhmän. Jaksollisen järjestelmän ryhmissä olevilla elementeillä on taipumus jakaa monia kemiallisia ominaisuuksia. Esimerkiksi jalokaasuilta puuttuu yleensä väri tai haju; eivät ole syttyviä; ja useimmissa olosuhteissa eivät todennäköisesti joudu kemiallisiin reaktioihin. Kaikki nämä ominaisuudet pätevät nimenomaan normaaleissa lämpötila- ja paineolosuhteissa, koska äärimmäisissä lämpötila- tai paineolosuhteissa voi ilmaantua erilaisia ​​ominaisuuksia. Esimerkiksi erittäin alhaisessa lämpötilassa ja korkeassa paineessa ryhmän 18 jäsenet muuttuvat nestemäisiksi ja niitä voidaan käyttää tehokkaina kryogeenisinä kylmäaineina.

Ensimmäiset kuusi ryhmän 18 jalokaasua esiintyvät luonnossa, ja osa niistä on yksi yleisimmistä ihmisen tuntemista alkuaineista. Helium ja neon, kaksi ensimmäistä jalokaasua, ovat tunnetun universumin toiseksi ja neljänneksi yleisin alkuaine. Jokainen peräkkäinen jalokaasu on luonnossa vähemmän yleistä kuin edellinen. Kaasujen runsaus maan päällä ei kuitenkaan heijasta niiden suhteellista runsautta muualla tunnetussa universumissa. Esimerkiksi helium on toiseksi yleisin alkuaine tunnetussa universumissa, mutta vain kolmanneksi yleisin jalokaasu Maan ilmakehässä.

Yksi jalokaasujen merkittävimmistä ominaisuuksista on alhainen kemiallinen reaktiivisuus, joka on osoitettu useimmissa olosuhteissa. Ryhmän 18 alkuaineiden atomiominaisuuksia voidaan käyttää selittämään alhaista reaktiivisuutta. Jokaisella jalokaasulla on täysi valenssikuori, mikä tarkoittaa käytännössä sitä, että kaikki elektroneille käytettävissä olevat tilat on varattu. Atomilla, jolla on täysi valenssielektronikuori, ei ole erityistä taipumusta reagoida muiden atomien tai molekyylien kanssa, koska reaktioihin liittyy elektronien jakamista tai vaihtoa. Kemiallisia reaktioita esiintyy yleensä, koska elektronien jakaminen tai vaihto tuo mukana olevat atomit lähemmäksi “jalokaasukonfiguraatiota”, jossa on täysi valenssikuori – jalokaasulla on jo tällainen konfiguraatio, joten se ei todennäköisesti reagoi kemiallisesti.

Monissa erilaisissa tieteellisissä ja teollisissa prosesseissa käytetään erilaisia ​​jalokaasuja. Esimerkiksi nestemäinen helium ja nestemäinen neon ovat olemassa absoluuttisen nollan lähellä olevissa lämpötiloissa, joten niitä voidaan käyttää tehokkaina kylmäaineina suprajohtimissa ja muissa vain alhaisissa lämpötiloissa toimivissa laitteissa. Heliumia sekoitetaan myös yleisesti sukeltajien hengittämiseen käyttämien kaasujen kanssa, koska ihmiskudokset eivät absorboi sitä helposti kuten muut kaasut, kuten typpi. Jalokaasuja käytetään myös ilmapallojen ja ilmalaivojen kelluvuuden tuottamiseen, valojen tuottamiseen ja komponentteina tehokkaissa lasereissa.