희가스의 특징, 제조법 및 용도

■ 희가스 / 비활성기체

 

비활성기체 또는 희가스, 불활성기체는 화학계열로 주기율표의 18족 원소를 말한다. 최외각 전자가 모두 차 있는 이러한 원소들은 전자를 주고 박기 힘들기 때문에 화학결합을 하기 어렵다.

 

 

1. 특징

1) 물리적 성질

 

- 주기율표 0족에 속하는 원소이다.(He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn)

- 상온에서 기체이고 불활성 기체이다.

- 공기 중에 미량 존재한다. (단 Rn은 제외)

 

 

2) 화학적 성질

 

- 상온에서 무색, 무취, 무미의 기체이다.

- 화학적으로 불활성이므로 다른 원소와는 반응하지 않는다.

- 화학반응이 이루어지지 않기 때문에 화학분석에서는 검출되지 않는다.

- 희가스류는 단원자 분자이므로 분자량과 원자량이 같다.

- 방전관에 넣어서 방전시키면 각각 특이한 색의 발광을 낸다.

 

 

희가스류의 발광색

구분	헬륨(He)	네온(Ne)	아르곤(Ar)	크립톤(Kr)	제논(Xe)	라돈(Rn)
발광색	황백색	주황색	적색	녹자색	청자색	청록색

 

 

 

 

희가스류의 주요 성질

원소명	기호	분자량	비점/끊는점 (°C)	공기 중의 용적(v%)
헬륨	He	4.003	-269°C	0.0005
네온	Ne	20.18	-246°C	0.0018
아르곤	Ar	39.94	-185.9°C	0.93
크립톤	Kr	83.7	-152.9°C	0.0001
제논	Xe	131.3	-107.1°C	0.00009
라돈	Rn	222	-65°C	-

 

2. 제조법

1) 아르곤(Ar): 비점이 -186 °C로 산소와 질소의 중간이고 공기 중에 0.93 vol% 함유하고 있으므로 공기액화 분리장치에서 별도의 시설을 갖추고 정제 아르곤을 회수한다.

 

2) 헬륨(He): 우라늄과 트륨을 함유한 방사선 광물을 진공 중에서 가열하여 얻을 수 있고, 헬륨을 함유한 천연가스에서 회수한다.

 

3) 네온(Ne): 액화 아르곤을 정밀 증류하여 회수하는 방법을 사용한다.

 

3. 용도

1) 네온사인용 가스

 

2) 아르곤은 형광등의 방전관용 가스, 금속정련 및 열처리의 보호용 가스

 

3) 헬륨은 수소 다음으로 가벼워 부양용 기구 등에 수소 대용으로 사용

 

4) 헬륨, 아르곤은 가스크로마토그래피 캐리어가스로 사용

 

5) 액체 헬륨은 극저온의 물성 연구나 초전도 마그넷의 냉각에 사용