Các loại khí hiếm nhất trên thế giới

Khí hiếm, còn được gọi là khí quý hoặc khí trơ, là một nhóm sáu nguyên tố khí được tìm thấy với một lượng nhỏ trong khí quyển: helium (He), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), xenon (Xe) và radon (Rn). Nói chung, chúng chiếm khoảng một phần trăm bầu khí quyển của Trái đất. Chúng được các nhà khoa học phát hiện vào gần cuối thế kỷ 19, và vì chúng không hoạt động nên ban đầu được gọi là khí trơ. Mặc dù khí hiếm thường được sử dụng để mô tả các nguyên tố này, nhưng chúng chỉ hiếm ở mức độ phong phú so với các khí khác được tìm thấy trong bầu khí quyển của Trái đất.

Khí Helium (He), Neon (Ne), Argon (Ar), Krypton (Kr), Xenon (Xe) và Radon (Ro) là những khí hiếm. Chúng thường được gọi là khí quý hoặc khí trơ. Có thể coi chúng là tập hợp của sáu chất ở thể khí. Tất cả chúng đều có ở nồng độ rất nhỏ trong môi trường được chiết xuất (và sau đó được sản xuất với số lượng lớn) bởi các nhà sản xuất khí hiếm.

Tổng cộng chúng chiếm khoảng 1% môi trường xung quanh trái đất. Chúng được các nhà nghiên cứu xác định vào cuối thế kỷ 19 và lần đầu tiên được gọi là khí trơ do không có khả năng phản ứng. Mặc dù thuật ngữ "khí hiếm" thường được sử dụng để đại diện cho các nguyên tố này, chúng chỉ không phổ biến về số lượng (khi so sánh với các khí khác có trong bầu khí quyển của trái đất).

Các khí hiếm thuộc nhóm 18 của bảng tuần hoàn các nguyên tố. Đây là cột dọc của các nguyên tố ở cực bên phải của bảng tuần hoàn. Cũng như các nhóm nguyên tố khác, vị trí của tất cả các khí hiếm trong cùng một nhóm phản ánh tính chất tương tự của chúng. Các khí hiếm đều không màu, không mùi, không vị. Chúng cũng là những chất khí đơn thể có nghĩa là chúng tồn tại như những nguyên tử riêng lẻ.

Đặc điểm đáng chú ý nhất của các khí hiếm là chúng không có phản ứng hóa học. Heli, neon và argon không kết hợp với bất kỳ nguyên tử nào khác để tạo thành hợp chất, và chỉ trong vài thập kỷ qua, các hợp chất của các khí hiếm khác mới được điều chế. Năm 1962, nhà hóa học người Mỹ gốc Anh Neil Bartlett (1932–), sau đó làm việc tại Đại học British Columbia, đã thành công trong việc điều chế lịch sử hợp chất đầu tiên của xenon. Kể từ đó, nhiều hợp chất xenon có chứa hầu hết các nguyên tử flo hoặc oxy cũng đã được điều chế. Krypton và radon cũng đã được kết hợp với flo để tạo thành các hợp chất đơn giản. Vì một số hợp chất khí hiếm có tính oxi hóa mạnh (chúng có thể loại bỏ các electron từ các chất khác) nên chúng đã được sử dụng để tổng hợp các hợp chất khác.

Khả năng phản ứng thấp của khí hiếm là do sự sắp xếp của các electron trong nguyên tử khí hiếm. Cấu hình của các electron trong các nguyên tố này làm cho chúng rất ổn định và do đó không phản ứng. Khả năng phản ứng của bất kỳ nguyên tố nào, một phần là do nó dễ dàng nhận được hoặc mất đi các electron, điều này cần thiết để một nguyên tử phản ứng với các nguyên tử khác. Các khí hiếm cũng không dễ dàng làm được. Trước khi Bartlett điều chế hợp chất xenon đầu tiên, khí hiếm được gọi rộng rãi là khí trơ. Bởi vì các khí hiếm rất không hoạt động, chúng vô hại đối với các sinh vật sống. Radon, tuy nhiên, rất nguy hiểm vì nó là chất phóng xạ.

Do những đặc điểm riêng biệt của chúng, nhiều ngành công nghiệp đã bắt đầu yêu cầu chúng. Khí hiếm được tìm thấy với số lượng ít nhưng có rất nhiều chất lượng. Điều này làm cho chúng phù hợp với nhiều ngành công nghiệp phụ thuộc vào hóa chất. Hiện nay, với việc sử dụng công nghệ mới nhất, khí hiếm có thể được sản xuất theo yêu cầu. Vì khí hiếm không phản ứng hóa học, nhiều ứng dụng đang được khám phá xung quanh chúng.

Các đặc tính của mỗi loại khí hiếm quyết định các ứng dụng thương mại cụ thể của nó. Bởi vì chúng có nhiều nhất và do đó ít tốn kém nhất để sản xuất, heli và argon được tìm thấy trong các ứng dụng thương mại nhất. Mật độ thấp và tính trơ của Helium khiến nó trở nên lý tưởng để sử dụng trong các phương tiện thủ công nhẹ hơn không khí, chẳng hạn như bóng bay và vỉ. Mặc dù heli có mật độ gần gấp đôi hydro, nó có khoảng 98% sức nâng của hydro. Hơn 324,7 gal (1.230 l) heli sẽ nâng được 2,2 lb (1 kg). Heli cũng không cháy và do đó an toàn hơn đáng kể so với hydro, vốn đã từng được sử dụng rộng rãi trong các máy bay chứa đầy khí. Heli lỏng có nhiệt độ sôi thấp nhất trong số các chất đã biết (khoảng -452 ° F; -269 ° C) và do đó có nhiều ứng dụng ở nhiệt độ thấp trong nghiên cứu và công nghiệp. Các thợ lặn hít thở hỗn hợp oxy-heli nhân tạo để ngăn chặn bong bóng khí hình thành trong máu khi họ bơi lên mặt nước từ độ sâu lớn. Các ứng dụng khác của heli là trong các đường hầm gió siêu thanh, như một khí bảo vệ trong việc phát triển các tinh thể silicon và germani và cùng với neon, để tạo ra các tia laser khí.

Neon nổi tiếng với việc sử dụng trong các bảng hiệu đèn neon. Các ống thủy tinh có hình dạng bất kỳ đều có thể chứa đầy đèn neon và khi một điện tích truyền qua ống, một ánh sáng hình đười ươi sẽ được phát ra. Ngược lại, bóng đèn sợi đốt thông thường chứa đầy argon. Bởi vì argon rất trơ, nó không phản ứng với dây tóc kim loại nóng và kéo dài tuổi thọ của bóng đèn. Argon cũng được sử dụng để cung cấp bầu không khí trơ trong quá trình hàn và luyện kim nhiệt độ cao. Bằng cách bao quanh các kim loại nóng bằng argon trơ, các kim loại được bảo vệ khỏi quá trình oxy hóa tiềm ẩn bởi oxy trong không khí. Krypton và xenon cũng tìm thấy các ứng dụng chiếu sáng thương mại. Krypton có thể được sử dụng trong bóng đèn sợi đốt.

Qua bài viết này, Phú Thịnh gas đã giới thiệu đến các bạn các loại khí được gọi là khí hiếm trên thế giới cùng các ứng dụng đặc biệt của chúng. Tuy có tên gọi là khí hiếm, nhưng số lượng các khí này chỉ hiếm khi so sánh với các loại khí thông dụng như Oxy, CO2,… Do đó, chúng vẫn cung cấp đủ cho các lĩnh vực cần thiết. 

Công ty Phú thịnh Gas chuyên cung cấp các loại khí từ thông dụng đến quý hiếm, phục vụ tốt nhu cầu của từng khách hàng.