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希ガスの性質-He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn-

希ガスとは

希ガス(18族)の元素を希ガスと呼ぶ。希ガスであるHe、Ne、Ar、Kr、Xe、Rnは以下のような性質を持つ。

http://www.daviddarling.info/

①空気中に少量含まれている。

少量といっても、空気中のArの量はCO2より遥かに多い。

希ガス割合

②常温、常圧で無色・無臭の気体である。

下の画像はヘリウムが入った風船。無色である。

ヘリウム

③極めて安定した電子配置をし、単原子分子として存在している。

単原子分子とは、原子1つで存在できる原子を指す。分子と名前が付けられているが、分子は原子2つ以上によって構成されている物質のことなので、厳密に言えば分子ではない。「単原子」と「分子」を分けて考えるのではなく、「単原子分子」として覚えよう。

He

④ 不燃性である。

安定しているため、白熱電球内に封入されたり、食品袋に封入されることもあった。希ガスの電子配置は安定しており、価電子数は0と見なされている。

白熱電球
http://lamp1.com/

⑤低圧下の放電で、特有な発色を示す。

ネオンサインなどに利用されている。これは、例えばNeであれば、放電(電子の衝突)によってNe原子がNe+とeに分かれ、再びNeに戻るときに放出されるエネルギーが光の正体である。

希ガス

 https://www.boundless.com/

ヘリウム Heの性質

水素の次に軽い気体である。そのため、気球などに利用される。また、沸点が4Kのため、冷却材として用いられる。

アルゴン Ar の性質

空気中に1%含まれる気体である。蛍光灯や白熱電球に封入される。これは、蛍光管内を真空にするよりも、低圧のガスを封入した方が放電しやすくなるためである。また、金属溶接時の酸化防止としても利用される。

なぜアルゴンの存在比のみが大きいのか

希ガスの大気中の存在比は、He:5.2×10-4%、Ne:1.8×10-3%などであるが、Arは0.93%と非常に大きい。これはなぜであろうか。

大気中のアルゴンの存在比は、他の希ガスと比べて極めて大きい。それは、地殻中に含まれるカリウムの放射性同位体と関係している。放射性同位体カリウムの89%はβ壊変によって、原子核の中性子が陽子と電子に分裂して電子が核外へ放出される。これによってCaが生成される。

一方、残りの11%はβ壊変後に電子を取り込んで、電子と陽子が結合して中性子となり、質量数は同じであるが原子番号が1つ小さいArになる。この反応によって、地殻中でArが生成されるために、他の希ガスよりもアルゴンの存在比は大きいのである。

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