Khí trơ là gì? Nếu bạn đã từng biết đến công nghệ cắt laser hay công nghệ hàn thì chắc chắn khái niệm này không còn xa lạ nữa. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều hiểu lầm về khí trơ. Thông qua bài viết này, Đông Á sẽ chia sẻ đến bạn đọc, cũng như giải đáp những thắc mắc về khí trơ một cách đơn giản và dễ hiểu nhất.
Lịch sử hình thành và phát triển các khí trơ trong bảng tuần hoàn
Khí trơ hay còn gọi là khí hiếm là nhóm nguyên tố nằm ở vị trí thứ 18 trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Trước đây, do nguyên tử của chúng không thể kết hợp với các nguyên tố khác để tạo thành hợp chất nên các nhà khoa học gọi chúng là nhóm O.
Chuỗi nguyên tố hóa học này bao gồm Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon, Radon và Oganesson. Tuy nhiên, trên thực tế, các nhà khoa học vẫn chưa chắc chắn đây có phải là khí trơ hay không. Những nguyên tố này có nhiều đặc tính khác nhau và được gọi là khí trơ vì chúng không tham gia vào bất kỳ phản ứng nào.
Mỗi nguyên tố khí hiếm có lịch sử hình thành khác nhau:
Năm 1765, Henry Cavendish phát hiện ra khí Argon tồn tại trong khí quyển và được xếp vào loại khí đặc biệt.
Tháng 8 năm 1868, khí trơ Helium được nhà thiên văn học Jules Janssen (Pháp) phát hiện lần đầu tiên khi ông nghiên cứu và quan sát nhật thực toàn phần.
Năm 1898 ở Anh, William Morris Travers và Do William Ramsden đã phát hiện ra khí trơ Neon, được chiết xuất từ khí Argon.
Năm 1898, khí hiếm Xenon và Krypton được phát hiện bởi các nhà hóa học William Ramsden và William Morris Travers.
Các khí trơ đều có chung các tính chất sau:
Khí trơ tồn tại dưới dạng khí, không mùi, không màu và không vị. Trong điều kiện tiêu chuẩn, khí này không cháy và không cháy.
Trong điều kiện bình thường, hầu hết các khí trơ sẽ không phản ứng với các nguyên tố khác, trừ những trường hợp đặc biệt. Đó là do cấu trúc nguyên tử với lớp vỏ ngoài gần như mang tính hóa trị hoàn toàn nên khí này ít tham gia vào các phản ứng hóa học.
Trong môi trường đặc biệt, các loại khí này có thể chuyển sang màu sắc khác nhau hoặc có thể chuyển sang trạng thái lỏng và rắn.
Có khả năng trao đổi oxy hóa cực thấp, gần như bằng không.
Khá trơ trong các phản ứng.
Năng lượng ion hóa cao.
Không có khả năng bắt lửa.
Lớp hóa trị có số oxi hóa và tất cả các electron bên ngoài đều bằng 0.
Các khí trơ có nhiệt độ nóng chảy và sôi gần nhau, chênh lệch không đáng kể, chỉ khoảng 10 độ C. Cụ thể, trong khoảng nhiệt độ nhỏ, các loại khí này sẽ tồn tại ở dạng lỏng.
Khí trơ là một loại phi kim loại có thể được tìm thấy trong bầu khí quyển của Trái đất.
Với cấu hình đồng nhất, nó có lớp vỏ electron bên ngoài rất ổn định với công thức ns2np6. Vì vậy, nhìn chung rất khó phá vỡ liên kết và cấu hình ổn định của khí trơ.
Khí trơ được tìm thấy trong bầu khí quyển của Trái đất
Vì khí trơ tồn tại trong bầu khí quyển trái đất nên người ta thường thu thập khí trơ bằng cách hóa lỏng và chưng cất phân đoạn không khí.
Ngoại trừ khí heli được tách bằng màng hoặc được chưng cất bằng phương pháp đông lạnh, khí trơ tinh khiết thường thu được bằng cách sử dụng máy tạo khí chuyên dụng. Tuy nhiên, toàn bộ quá trình thu khí trơ cần phải cẩn thận và chu đáo để thu được khí tinh khiết nhất có thể.
Trên thực tế, mỗi loại khí trơ đều có những ứng dụng khác nhau trong đời sống sản xuất như trong y tế, sản xuất công nghiệp, sản xuất bóng đèn, máy khởi động hồ quang, khinh khí cầu,…
Những ứng dụng nổi bật của khí Helium
Helium là một trong những vật liệu dùng làm nhiên liệu để bay khinh khí cầu lên không trung hoặc làm nổ bong bóng.
Vì loại khí này có khả năng ngăn ngừa độc tính của khí CO2, N2 tràn vào bình thở của thợ lặn nên được sử dụng trong bình dưỡng khí của thợ lặn.
Ngoài ra, chúng còn có khả năng thay đổi giọng nói.
Đồng thời, khí Helium còn được sử dụng trong điều trị các bệnh về đường hô hấp và hen suyễn.
Ngoài ra, chúng còn được sử dụng làm lớp bảo vệ trong hàn kim loại,…
Khí neon thường được sử dụng trong các đèn lắp đặt trên bảng hiệu quảng cáo vì khí neon này có màu đỏ cam. Ngoài ra, loại khí này còn được dùng làm đèn báo điện áp cao.
Đây cũng là loại khí được sử dụng rộng rãi trong sản xuất laser khí.
Neon ở dạng lỏng là chất làm lạnh công nghiệp.
Ngoài ra, loại khí này còn được sử dụng làm ống catốt trong tivi, cột thu lôi và ống đo bước sóng,…
Khí Argon được sử dụng trong bóng đèn sợi đốt
Vì ở nhiệt độ cao, khí Argon vẫn ổn định và không ảnh hưởng đến dây tóc bóng đèn vonfram. Khí này được dùng làm khí đốt trong bóng đèn sợi đốt.
Ngoài ra, trong công nghệ hàn kim loại, khí Argon còn tạo ra môi trường khí trơ.
Đồng thời, chúng còn là lớp phủ bảo vệ cho một số nguyên tố hóa học, trong sản xuất chất bán dẫn và trong sản xuất titan,…
Hiện nay, khí Argon đang được nghiên cứu sử dụng trong điều trị ung thư.
Khí Krypton thường được sử dụng trong công nghệ chiếu sáng và chụp ảnh do ánh sáng Krypton bền lâu.
Khí này còn được trộn với khí Argon để giảm tiêu hao năng lượng trong đèn huỳnh quang.
Trong y học, chúng được sử dụng trong cộng hưởng từ MPI, giúp hình ảnh sắc nét hơn, chi tiết hơn và hỗ trợ chẩn đoán bệnh chính xác hơn.
Đóng vai trò quan trọng trong cộng hưởng từ MPI
Khí xenon có vai trò hỗ trợ sản xuất đèn flash xenon dùng trong đèn flash máy tính.
Được sử dụng rộng rãi trong tinh thể học protein, khí này là tác nhân oxy hóa trong hóa học phân tích.
Đồng thời, khí Xenon còn được dùng làm thuốc gây mê trong y học nhưng do giá thành cao nên ít được sử dụng.
Ngoài ra, chúng còn đóng vai trò quan trọng trong các ứng dụng năng lượng hạt nhân như sử dụng ở những khu vực có yêu cầu đặc biệt hay các máy dò và buồng xốp.
Nhiều người cho rằng khí trơ là khí hiếm nhưng thực tế không phải vậy. Mặc dù khí Argon thuộc nhóm khí hiếm nhưng thực chất loại khí này không hề hiếm chút nào. Đây là loại gas phổ biến nhất trên thế giới và hiện nay nó đang được sản xuất và bán ra thị trường với giá rất rẻ.
Khí được gọi là khí trơ vì chúng không có khả năng tham gia phản ứng hóa học và tạo thành hợp chất. Nhưng trong những điều kiện đặc biệt, khí trơ vẫn tham gia một số phản ứng hóa học và tạo thành những chất đặc biệt thường được sử dụng trong đời sống.
Tóm lại, khí trơ có vai trò cực kỳ quan trọng trong đời sống ở nhiều lĩnh vực khác nhau, nhưng hiện nay, do được sử dụng quá mức nên nguồn khí hiếm đang dần cạn kiệt. Vì vậy, chúng ta cần sử dụng hợp lý, tiết kiệm mà vẫn đảm bảo hiệu quả.
Trên đây LVT Education đã giúp bạn đọc giải đáp những thắc mắc liên quan đến khí trơ như Khí trơ là gì? Lịch sử, tính chất và ứng dụng nổi bật của chúng. Hy vọng những thông tin này sẽ giúp bạn đọc hiểu rõ hơn về các loại khí trơ.
Giáo sư Nguyễn Lân Dũng là nhà khoa học hàng đầu Việt Nam trong lĩnh vực vi sinh vật học (wiki), với hơn nửa thế kỷ cống hiến cho giáo dục và nghiên cứu. Ông là con trai Nhà giáo Nhân dân Nguyễn Lân, thuộc gia đình nổi tiếng hiếu học. Giáo sư giữ nhiều vai trò quan trọng như Chủ tịch Hội các ngành Sinh học Việt Nam, Đại biểu Quốc hội và đã được phong tặng danh hiệu Nhà giáo Nhân dân năm 2010.
Xăng E5 là nhiên liệu an toàn cho động cơ xe và môi trường. Từ…
Cổ xúy hay cổ súy luôn là điều khiến nhiều người Việt cảm thấy hoang…
Sự suy giảm tầng ozone là gì? Tầng Ozone là gì? Ozone có ký hiệu…
Các bài thơ về cha ngày càng nhiều với đa dạng các thể thơ khác…
Mưa axit là gì? Mưa axit là gì? Mưa axit trong tiếng Anh được gọi…
Phân biệt bạc sỉu hay bạc xỉu đúng chính tả. Cùng cảnh sát chính tả…
This website uses cookies.