Приложения

Инертный газ ксенон используется при проведении рентгеноскопических обследований организма человека. Как и баритовая каша BaSO4 при просвечивании кишечника, ксенон сильно поглощает рентгеновское излучение и помогает найти место поражения.

Ксенон и цезий имеют самое большое число изотопов – 36.

Попадание больших количеств радона в организм вызывает тяжёлое лучевое поражение. Из-за этого при работе с радиоактивными препаратами, выделяющими радон (соли радия, природные соединения урана, тория и т. п.), принимают разнообразные меры защиты, основное назначение которых – полностью прекратить молекулам радона доступ в лёгочную ткань.

К совершенно иным последствиям приводит воздействие на организм крайне разбавленных растворов радона в воде. При соприкосновении с кожей человека часть находящегося в воде радона (или продуктов его распада) адсорбируется и сохраняется на ней длительное время. Распад каждого радиоактивного атома вызывает как бы микроукол по клеткам нервной системы, активизируя их деятельность и улучшая жизненный тонус. Радоновые ванны полезны при лечении нервных, сосудисто-сердечных болезней, нарушениях обмена веществ, различных поражениях органов движения, поверхностных опухолях.

Ярко-красное излучение неона слабо рассеивается и поглощается туманом. Маяки, оборудованные неоновыми светильниками, видны на больших расстояниях. Неоновыми лампами оборудуют шпили высотных зданий, заводские трубы, границы аэропортов, рекламные плакаты на улицах городов. Несмотря на то, что светильники называются неоновыми, они заполняются газовой смесью, состоящей из 45% азота, 15% гелия и лишь 40% неона.

Исследования содержания радиоактивных благородных газов (Kr-85 и Xe-133) в приземном слое атмосферы

Лаборатория «Исследования радиоактивности окружающей среды» (на базе которой создана ЛРК-1 МИФИ) длительное время занимается разработкой аппаратуры и методов для определения содержания радионуклидов криптона и ксенона (радиоактивных благородных газов - РБГ) в атмосферном воздухе. Регулярные измерения содержания РБГ в атмосфере, основанные на использовании оригинальных разработок, проводились вплоть до 1990 года. В качестве иллюстрации полученных в рамках этих работ результатов представлена информация о временной динамике удельной активности радионуклида Хе-133 в приземном слое атмосферы (фрагмент). Место отбора проб - побережье Азовского моря.

Элемент №10 оказался сопричастен, как минимум, к двум важным научным открытиям. Именно на примере неона в 1913 году Дж. Дж. Томсон впервые установил существование изотопов в стабильном элементе. А в 1964 году с помощью неона был впервые получен и открыт элемент №104 – курчатовий (Кu). Внутри большого дубненского циклотрона происходила ядерная реакция плутония и неона, в результате которой были получены первые атомы нового элемента.

Искусственный воздух, в составе которого азот заменён гелием, был впервые применён для обеспечения дыхания водолазов. Растворимость газов с возрастанием давления сильно увеличивается, поэтому у опускающегося в воду и снабжаемого обычным воздухом водолаза кровь растворяет азота больше,чем при нормальных условиях. При подъёме, когда давление падает, растворённый азот начинает растворяться, и его пузырьки частично закупоривают мелкие кровеносные сосуды, нарушая тем самым нормальное кровообращение и вызывая приступы «кессонной» болезни. Благодаря замене азота гелием болезненные явления резко ослабевают вследствие гораздо меньше растворимости гелия в крови, что особенно сказывается именно при повышенных давлениях. Работа в атмосфере «гелийного» воздуха позволяет водолазам опускаться на большие глубины (более 100 м) и значительно удлинять сроки пребывания под водой.

Об одной из таких ошибок рассказывал в автобиографическом очерке Рамзай. После сжижения сырого аргона он обнаружил на стенках сосуда какое-то вещество, при испарении которого образовывался газ. Спектр газа был необычным, и учёный поспешил сообщить об открытии ещё одного компонента воздуха, который он назвал метаргоном. Но при последующей проверке оказалось, что этот необычный спектр дала… смесь аргона с СО. Откуда попала в жидкий воздух окись углерода – сказать трудно. Важно, что и в этой – малоприятной для учёного – ситуации Рамзай оказался на высоте. Вот его собственные слова по этому поводу: «Достойно сожаления, конечно, если случается обнародовать нечто неточное. Тем не менее я осмеливаюсь думать, что случайная ошибка извинительна… Непогрешимым быть невозможно, а в случае ошибок найдётся всегда очень большое число друзей, которые быстро исправят ошибку».

Ещё недавно эталоном метра был платино-иридиевый стержень, хранящийся в Севре близ Парижа. Но с течением времени росла необходимость в точности линейных измерений. Драгоценная палка как эталон уже не удовлетворяла, и в 1960 году заключили международное соглашение, определяющее метр, как 1650763,73 длины волны в вакууме излучения, соответствующего оранжевой линии стабильного изотопа криптон-86.

Развитие ядерной энергии обострило вопрос захоронения радиоактивных отходов, в том числе и криптона-85. Чтобы исключить выброс его в атмосферу связанную с этим радиационную опасность, предложено закачивать этот газ под землю в пористые породы. Для этой цели пригодны, в частности, пласты выработанных газовых месторождений. Этот способ применяют в практике с середины 50-х годов.

В 1957 году на некоторых железных дорогах в рудниках США появились так называемые атомные лампы – предупредительные светящиеся знаки, не нуждающиеся в электропитании. В этих лампах есть радиоизотопы криптона, в основном 85Kr; их излучение вызывает свечение специального состава, нанесённого на внутреннюю поверхность рефлектора. Свет такой лампы виде на расстоянии 500 метров.

Открытие истинных химических соединений криптона, ксенона и радона не повлекло за собой коренной ломки наших представлений о химической связи. Сдвинулись лишь акценты. Вот, в общих чертах, две трактовки связи в молекуле дифторида криптона. При контакте с таким активным партнёром как фтор, электроны атома криптона переходят с р-орбитали на вакантную d-орбиталь; это ведёт к образованию гибридной pd-орбитали, возникает ковалентная связь между «партнёрами».

Вторая трактовка: р-орбиталь атома криптона, несущая два электрона, вступает во взаимодействие с двумя одноэлектронными орбиталями атома фтора. Возникает смешанная ковалентно-ионная делокализованная связь.

В 1896 было сделано открытие, долгое время казавшееся абсурдным. Вайяр сообщил, что им синтезирован гидрат аргона Аr · 6Н2О. Почти 30 лет не удавалось получить аналогичных соединений других инертных газов. Лишь в 1925 году Форкан обнаружил, что при взаимодействии ксенона со льдом под давлением образуется гидрат ксенона Хе · 6Н2О. В 1940 году известный советский химик Б. А. Никитин при кристаллизации фенола под давлением 40 атм в присутствии ксенона получил соединение Хе · 3С6Н5ОН. Все эти соединения – клатратные (или соединения включения). В них нет химической связи. Процесс их образования сводится к внедрению «чужих» молекул в полости, которые уже существуют или могут возникнуть при определённых условиях в кристаллической решётке того или иного вещества. Нужно только, чтобы совпадали размеры пустот и размеры «внедряемых» атомов.