Инертные газы — это элементы 18-й группы периодической таблицы. Гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, радон. Их называют также «благородными»: не потому что редкие (аргона в атмосфере почти 1%), а потому что не реагируют с другими элементами. Химически инертны. Именно это свойство — основа всех промышленных применений.
Что делает газ инертным
Инертность объясняется строением внешней электронной оболочки: у всех благородных газов она полностью заполнена. Нет свободных электронов — нет химической активности. Они не вступают в реакции, не образуют соединений в нормальных условиях.
В природе существуют чрезвычайно редкие соединения ксенона и криптона с фтором, но они получаются только в экстремальных условиях и практического значения не имеют. Для промышленности эти газы — абсолютно инертные.
Аргон (Ar) — самый используемый
Составляет 0,93% атмосферного воздуха. Самый доступный и дешёвый из инертных. Именно поэтому аргон стал стандартом в сварке, металлургии и электронике.
Сварка — защитный газ при TIG-сварке алюминия, нержавейки, титана и компонент смесей при MIG/MAG-сварке. Аргон создаёт инертный экран, исключающий контакт расплавленного металла с воздухом.
Металлургия — продувка расплавов для удаления неметаллических включений.
Электроника — рабочий газ для плазменного напыления тонких плёнок.
Освещение — заполнение ламп накаливания (вместо воздуха) для замедления испарения вольфрамовой нити.
Для снабжения нескольких постов используют рампы для аргона. О свойствах аргона подробно — в статье «Газ аргон: что это и для чего используется».
Гелий (He) — самый лёгкий и дорогой
Второй по распространённости элемент во вселенной, но на Земле — редкий. Точка кипения −268,9 °C, плотность в 7 раз ниже воздуха.
МРТ — охлаждение сверхпроводящих магнитов до −269 °C. Один аппарат МРТ содержит до 2 000 литров жидкого гелия.
Сварка — защитный газ в смесях с аргоном для увеличения температуры дуги.
Обнаружение утечек — масс-спектрометрический течеискатель: мельчайшие молекулы гелия проникают через любые дефекты.
Аэростаты и дирижабли — безопасная альтернатива водороду.
Гелий невозобновляем: выброшенный в атмосферу, он уходит в космос. Для снабжения используют рампы для гелия.
Неон (Ne) — газ ночных огней
Обнаруженный в 1898 году, неон прославился неоновыми вывесками: в газоразрядной трубке даёт ярко-оранжевое свечение. В других цветных «неоновых» трубках — другие газы: аргон (синий), криптон (белый), ксенон (голубой).
В промышленности неон применяется как рабочее тело в газовых лазерах (гелий-неоновый лазер), в криогенике, в высококачественных газоразрядных лампах.
Криптон (Kr) и ксенон (Xe) — дорогие и точные
Редкие, значительно дороже аргона. Их применяют там, где нужны особые свойства.
Криптон — заполнение энергосберегающих ламп (Kr вместо Ar уменьшает потери тепла через газ). Медицинская визуализация: изотоп Kr-81m — ингаляционный радиофармпрепарат для исследования лёгких.
Ксенон — плазменные экраны (где уже почти не используется), мощные источники света (ксеноновые прожекторы и автомобильные фары), медицина (ксеноновый наркоз — эффективный и быстро выводимый анестетик), ракетные двигатели (ионные двигатели используют ксенон как рабочее тело).
Радон (Rn) — инертный, но радиоактивный
Природный радиоактивный газ. Промышленного применения нет — только источник проблем при накоплении в плохо вентилируемых помещениях. Второй по значимости источник радиационного облучения населения после медицинских процедур.
Чем инертные газы отличаются от азота и CO₂
Часто спрашивают: чем аргон лучше азота для защиты при сварке? Оба не горят и не поддерживают горение. Но азот при высоких температурах вступает в реакции с металлами — азотирует поверхность. Аргон — нет, никогда. Именно поэтому при TIG-сварке нержавейки, алюминия и титана используют аргон, а не азот.
CO₂ — не инертный газ: при высоких температурах распадается и взаимодействует с металлом. Полезно для сварки углеродистых сталей (добавляет тепло), но вредно для цветных металлов.
КубСпецТех поставляет рампы и моноблоки для всех инертных газов. Подробнее — в каталоге продукции.
Практический итог
Для большинства промышленных задач из всего списка инертных газов реально используют три: аргон, гелий и азот (хотя азот формально не относится к группе благородных, его часто упоминают в этом контексте из-за инертного поведения при нормальных условиях). Неон, криптон и ксенон — узкие применения с малыми объёмами.
КубСпецТех поставляет рампы и моноблоки для аргона и гелия. Оборудование для централизованного снабжения — в каталоге продукции.
