EL-MO I Elemente, Schulbuch

1.7 Ausgewählte Gruppen aus dem PSE Edelgase 28 28 Die 18. Gruppe – die Edelgase Elektronenanordnung in der äußersten Sphäre: s 2 p 6 (He: s 2 ) Die 18. Gruppe enthält die Elemente Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon und Radon. Sie sind gasförmige, äußerst reaktionsträge Nichtmetalle und werden deshalb Edelgase genannt. Die meisten Edelgase wurden um 1900 von William Ramsey entdeckt. Diese Entdeckungen erschütterten Mendelejeffs Periodensystem, der die Edelgase noch nicht kannte und sie daher in diesem nicht berücksichtigt hatte. Erst spä- ter erkannte man, dass sie sich sehr gut als zusätzliche Gruppe einbauen ließen. Von den ersten drei sind bis heute keine echten Verbindungen bekannt, und auch die Verbindungen der schwereren Edelgase sind mehr von theoretischem Interesse als technisch brauchbar. Radon existiert nur in Form kurzlebiger ra- dioaktiver Nuklide. Zwischen den Edelgas-Atomen wirken nur schwache Kräfte. Ihre Schmelz- und Siedepunkte (Abb. 28–2) liegen daher sehr tief und nahe beisammen. Helium ist auf Grund der Nullpunktschwingung sogar beim absoluten Null- punkt noch flüssig und kann nur unter Druck fest werden. Die Edelgase gehören mit Ausnahme von Argon, das beim Zerfall von 40 K ent- standen ist, zu den seltensten Elementen. Sie kommen in der Atmosphäre vor, von wo sie mit Ausnahme von Helium auch als Nebenprodukte der Sauerstoff- erzeugung bei der Luftzerlegung gewonnen werden. Helium Helium wird hauptsächlich aus Erdgasquellen gewonnen. Manche Erdgasvor- kommen enthalten bis über 10 % Helium. Es ist durch α -Zerfälle natürlicher Radionuklide entstanden. Das atmosphärische Helium verlässt das Erdschwe- refeld und entweicht ins Weltall. In den Fixsternen ist Helium das Produkt der Kernfusion und damit das zweithäufigste Element. Helium benötigt man in der Tieftemperaturtechnik zum Kühlen von supralei- tenden Magnetspulen, als Trägergas in der Gaschromatografie, als sicheres Füllgas für Ballons (nicht brennbar!) und als Wärmeüberträger in bestimmten Kernreaktortypen. Als Füllgas in Spektralröhren ergibt es gelbes Licht. Neon Neon dient als Füllgas für rote Spektralröhren. Neonröhren sind also nicht die normalen Leuchtstofflampen, sondern die roten Reklameröhren. Argon Argon ist zu ca. 1 % in der Luft enthalten und damit das Edelgas, das am häu- figsten vorkommt. Es entsteht beim Zerfall des langlebigen Nuklids 40 K in der Erdrinde. Argon dient zum Schutzgasschweißen, als Schutzgas in der Lebens- mittelverpackung (Luftausschluss) und zur Füllung der alten vom Markt ver- schwindenden Glühbirnen. In Spektralröhren erzeugt es violettes Licht. Krypton und Xenon Sie sind die zwei seltensten stabilen Elemente. Xenon wird heute hauptsäch- lich in Xenonlampen für Autoscheinwerfer verwendet. Zur Erzeugung von 1 m 3 Xenon muss man ca. 10 Mio. m 3 Luft zerlegen, es ist daher entsprechend teuer. Krypton gibt in Spektralröhren grünes, Xenon violettes Licht. Radon Radon entsteht als Zwischenprodukt natürlicher Zerfallsreihen (Uran, Thorium). Als solches tritt es aus dem uran- bzw. thoriumhältigen Gestein aus. An manchen Stellen wird es mit Quellen an die Oberfläche transportiert. In Bad Gastein findet sich eine solche radonhältige Quelle, die zu Heilzwecken genutzt wird. Die radioaktive Belastung beim Baden ist nicht unbeträchtlich, die Bade- zeit daher ärztlich beschränkt. Abb. 028–1: Die Edelgase Abb. 028–3: Das Licht der Edelgase in Spekt- ralröhren Abb. 028–2: Festpkte und Kochpkte der Edelgase He Ne Ar Kr Xe Rn Helium Neon Argon Krypton Xenon Radon 18. Gruppe 1868 1897 1894 1898 1898 1900 entdeckt Farbe farblos farblos farblos farblos farblos farblos -200 -250 -150 -100 -50 Temp. in °C He Ne Ar Kr Xe Rn –268,9 –246 –185,7 –153,3 –108,1 –61,8 –248,6 –189,2 –157 –111,8 –71 Kp Fp Xenonlampe In einer Xenonatmosphäre wird ein ca. 6000 °C heißer elektrischer Lichtbogen erzeugt. Das Xenon wird ionisiert und angeregt. Das Licht entsteht ähnlich wie in einer Spektralröhre. Geringe Mengen Me- tallhalogenide erhö- hen die Lichtausbeu- te. Durch die extrem schlechte Wärmeleit- fähigkeit von Xenon kann die Lampe sehr klein gehalten werden, was die gezielte Licht- verteilung im Schein- werfer erleichtert. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv