گازهاي نجيب (يا گازهاي کمياب يا گازهاي بياثر) که بي بو، و بي رنگ هستند، به عنصرهاي هليوم، نئون، آرگون، کريپتون، گزنون، رادون و آناناکتيوم گفته ميشود که همه در دماي اتاق گازي هستند.
تراز الکتروني لايه? آخر اين گازها پر بوده و بنابراين ميل به واکنش آنها کم است.

‎کاربرد گازهاي بي اثر
 

کاربردهاي هليوم
 

زماني بزرگترين کاربرد هليوم پر کردن بالونهاي سبکتر از هوا و سفينه ها بوده است. قدرت بالابري اين عنصر نسبت به هيدروژن 92% است. بدليل آتشگير نبودن، استفاده از اين گاز بسيار سودمند بوده است. امروزه از اين عنصر براي جوشکاري قوسي حفاظت شده و ايجاد انرژي اتمي براي منظورهاي گوناگون نيز استفاده ميشود.
هليوم، بصورت مايع در ايجاد پايين ترين دماي ممکن و حفظ آن کاربرد دارد.
هليوم داراي خواص زيست شناسي ويژه اي است که از آن ميان ميتوان به آميختن آن با اکسيژن در اکسيژن درماني جهت درمان بيماران مبتلا به آسم اشاره کرد. اين مخلوط نسبت به نيتروژن آسانتر جريان مي يابد و بيمار اکسيژن بيشتري دريافت ميکند.
از هليوم به عنوان ماده اي بي اثر براي رقيق کردن اکسيژن، براي بيهوشي استفاده ميشود. به هرحال براي اين منظور گاها نيتروژن مناسبتر است.
در راکتورهاي هسته اي از هليوم براي ايجاد محيط خنک کننده استفاده ميشود. جهت طراحي و بررسي سرعتهاي بسيار بالا براي هواپيماها در کانالهاي هوا از هليوم استفاده ميشود.
در توليد دو فلز تيتانيوم و زيرکونيوم بعنوان اتمسفر بي اثر و در تهيه بلورهاي سيليسيوم و ژرمانيوم در ترانزيستور و در برخي از انواع طيف سنجهاي جرمي بکار گرفته ميشود.
همچنين در تجزيه مواد شامل عنصرهاي سبک براي پر کردن طيف نگارهاي پرتوي X، دماسنجهاي گازي و شمارنده هاي نوترون و بعنوان فاز متحرک در کروماتوگرافي گازي(GC) نيز مورد استفاده قرار ميگيرد.

کاربردهاي نئون:
 

اگر در فشار پائين، تخليه الکتريکي روي نئون انجام گيرد، اين گاز تحريک شده و نوري شفاف به رنگ سرخ مايل به نارنجي از خود منتشر ميکند. از اين رو از اين گاز در پر کردن لامپهاي الکتريکي نئون استفاده ميشود.
از نئون ميتوان بعنوان منتقل کننده بار در متوقف کردن رعد و برق استفاده کرد. از نئون در برخي لامپهاي الکتروني، لامپ آزمايش شمع اتومبيل، بعنوان شناساگرهاي اخطار دهنده در خطوط برق با ولتاژهاي بالا استفاده کرد.

کاربردهاي آرگون:
 

قديمي ترين کاربرد آرگون در پر کردن لامپهاي روشنايي الکتريکي است. به تازگي استفاده از آن در جوشکاري و متالوژي متداول شده است. از آرگون و مخلوط آن با کريپتون و اندکي بخار جيوه براي پر کردن لامپهاي فلورسنت استفاده ميشود.وجود آرگون در کنار نئون سبب ميشود تا لامپ بجاي رنگ سرخ که در لامپ نئون ديده ميشود، نور آبي يا سبز نشر کند.

هليوم و ديگر گازهاي بي اثر
 

شش گاز بي اثر (كه اكنون عناصربي اثر ناميده مي شوند ) هليوم ، نئون ، آزگون ، كريپتون ، گزنون ، و رادون ، در طبيعت خيلي كمياب هستند ، تا اين اواخر گازهاي بي اثر را فاقد توانائي تشكيل تركيبات شيميائي ميشناخته اند و اين صفت « بي اثر » يا « نجيب » به همين معني به آنها نسبت داده مي شد ( رامسي عنوان « نادر » را براي اين گازها پيشنها كرد ولي مورد قبول واقع نشد ) . كميابي و غير فعال بودن شان ، موچب تأخير در كشف شان شد ، تا در اواخر قرن نوزدهم كه روش هاي فيزيكي به ويژه تجزيه طيف سنجي و ميعان گازها به اندازه كافي كامل شد ، اين كار ميسر شد . نكته جالب اين است كه تمام گازهاي نادر را به حالت آزاد (يعني به تنها شكلي كه در طبيعت وجود دارند ) در فاصله ي زماني كوتاهي به دست آوردند . در كشف آرگون ، هليوم ، نئون ، كريپتون و گزنون ، رامسي فيزيك و شيميدان برجسته انگليسي نقش اساسي را ايفا كرده است به خاطر همين كشف ها ، جايزه نوبل شيمي سال 1283 /1904 به وي تعلق گرفت .
كشف هليوم و رادون غير عادي صورت گرفته است . رادون در نتيجه بررسي هاي انجام شده درباره راديوآكتيو، يا بهتر بگوئيم بر اثر به كار بستن روش هاي راديو متري ، كشف شده است . بنابراين عنصر مزبور در فصل 11 در تاريخچه عناصر راديوآكتيو مورد بحث قرار خواهد گرفت . داستان كشف هليوم در تاريخ شيمي مقام ويژه اي دارد ، به اين ترتيب كه در سال 1247 /1868 خطي در طيف مربوط به لكه هاي خورشيد مشاهده در كه به هيچي يك از عناصر شناخته شده درزمين منسوب نبود . اين خط را مربوط به عنصر جديدي دانستند كه در خورشيد وجود دارد و آن عنصر را « هليوم » ناميدند . بيست و هفت سال بعد از آن زمان ، براي نخستين بار در روي زمين ، هليوم به دست آمد .

هليوم :
 

داستان غير عادي هليوم ، توجه بسياري از دانشمندان و تاريخنگاران علمي را به خود جلب كرد ، اما شرح و تفصيل هاي گوناگون توأم با جزئيات خيالي سبب دور شدن از مسير واقعي حوادث شد . حتي قصه اي زيبا و گيرا درباره كشف عنصر مربوط به خورشيد ، ساخته شد كه از حقيقت دور بود .
ژانسن ستاره شناس فرانسوي والكير ستاره شناس انگليس ، به عنوان كاشفشين هليوم معرفي شده اند . اين دو نفر در سال 1247 / 1868 كسوف كامل خورشيد را كه در سواحل اقيانوس هند بهتر قابل رؤيت بود ف مورد مطالعه قراردادند .آنان در گزارشي كه در اين باره به آكادمي علوم پاريس فرستاده بودند و دريكي از اجلاس هاي آن آكادمي توسط يكي از اعضا قرائت شد ، نوشته بودند كه در طيفي كه از آن كسوف خورشيد به دست آمده و عكس برداري شده است ، خط جديد زرد D مربوط به عنصري ناشناس ، وجود دارد . به عنوان يادبود اين رويداد (كشف عنصر جديدي كه در خورشيد وجود دارد ولي در زمين يافت نميشود ) نشان يادبودي ضرب شد .
دراين داستان جالب همه چيز دروغ بود جز دو تاريخ اشاره شده در آن ، نخست اين كه گرچه در مرداد سال 1247 اوت سال 1868 لاكير در ساحل اقيانوس هند نبود و كسوف كامل خورشيد را نديد ، ولي ژانسن درهمان هنگام درباره كسوف مزبور مشاهداتي انجام داد . اين مشاهدات از نظر ستاره شناسي حائز اهميت زيادي بودند ولي از نظر تاريخچه هليوم اثري نداشتند . ستاره شناس فرانسوي نخستين كسي بود كه كله هاي خورشيد را ديد ( پرتاب قطعات عظيمي از مواد خورشيد ) و آنها را شرح داد ، ولي اين كار در حين يك كسوف انجام نشد . متن تلگرافي كه وي به آكادمي علوم پاريس فرستاد به اين شرح بو : « كسوف ولكه هاي خورشيد رصد شدند ، طيف آن جالب و غير منتظره است ، لكه هاي خورشيد داراي طبيعت گازي هستند . »
تا آن زمان ، دانشمندان درباره طبيعت لكه هاي خورشيد چيزي نمي دانستند . در آن هنگام معلوم شد كه ابرهائي از مواد گازي شكل داراي تركيب شيميائي پيچيده هستند . ژانسن شرح مفصل مشاهداتش را در نامه ي ديگري فرستاد كه چهل روز بعد از نخستين گزارشش به آكادمي علوم ستاره شناس ديگر فرانسوي به نام ري دراين مورد رسيده بود . شخص اخير نيز لكه هاي خورشيد را ديده بود و نتيجه گيري هائي را درباره ي آنها توسط طيف سنج ويژه اي ، لكه هاي خورشيد را مورد بررسي قرار مي داد ومحل خطوط طيفي آنها را مشخص مي كرد . در دوازدهم مهرماه آن سال / بيست و سوم اكتبر ، نامه اي به آكادمي علوم پاريس فرستاد كه برحسب اتفاق ، نامه ي وي همزمان با نامه ژانس رسيد .
در پانزدهم مهر / بيست و ششم اكتبر ، نامه ي ژانسن ولاكير در اجلاس آكادمي قرات شد ولي در آن نامه ها حتي كلمه اي درباره ي عنصر فرضي موجود درخورشيد را درهنگامي كه خورشيد يا خطي كه بعد ها به عنوان مشخصه طيف هليوم شناخته شد ، اشاره نشده بود ، اين بود كه لكه هاي خورشيد را در هنگامي كه خورشيد دچار كسوف نشده بود ، مورد مشاهد قرار داده اند . نشان ضرب شده هم تنها به منظور يادبود اين رويداد ، ساخته شده بود .
به اين ترتيب هليوم نه در بيست و هفتم مرداد 1247 / هيجدهم اوت 1868 كشف شده است و نه توسط ژانسن يالاكير . مشاهدات آنان در ميان بسياري از ستاره شناسان ، نهضتي را براي مطالعه دقيق لكه هاي خورشيد برانگيخت . آن وقت بود كه متوجه شدند كه در طيف لكه هاي خورشيد ، خطي وجود دارد كه به هيچي يك از عناصر شناخته شده در روي زمين قابل انتساب نيست . آن خط را سكسي ستاره شناس ايتاليائي مشاهد كرده و با D نشان داده است . نام اين فرد را بايد دركنار نام هاي ژانسن و لاكير قرار داد . نقش او در كشف هليوم كنتر از نقش آن دو نفر پيشگامانش نبوده است . درهر حال سكسي تصور مي كرد كه خط D ممكن است مربوط به عنصري شناخته شده اي مانند هيدروژن باشد كه در شرائط فشار و درجه حرارت خيلي بالا چنين خطي ا خود منتشر مي كند . اگر چنين فرضي به اثبات نمي رسيد ، آنگاه سكسي قبول مي كرد كه خط D مربوط به عنصري است كه در زمين شناخته نشده است . لاكير و فرانكلند به تلاش براي حل مسئله ي عنوان شده توسط سكسي پرداختند ، اما هيچ گونه تغييري را در طيف هيدروژن مشاهده نكردند . بنابراين در مطلبي كه لاكير درچهاردهم فروردين 1250 / سوم آوريل 1871 منتشر كرد بازهم عبارت «عنصر جديد X » را به كاربرد . نشانه هائي در دست است كه فرانكلند نام « هليوم helium » ( مشتق از كلمه يوناني helios به معني خورشيدي ) را پيشنهاد كرده است . كلمه « هليوم » نخستين بار در اجلاس دوازدهم مرداد / سوم اوت همان سال جامعه انگليسي لرد كلوين توسط رئيس جلسه ، تامسن بكار برده شد . اگر كشف هليوم درآن مرحله به عنوان « كاري تمام شده » تلقي شود ، عملي غير متعارف است . درآن زمان ، اين تنها عنصري بود كه به شكل مادي قابل جدا كردن نبود . سوال اين بود كه در شرائط معمولي هليوم به چه شكل است ؛ جامد ، مايع يا گاز ؟ خواصش چيست ؟ جرمي اتمي اش چقدر است و جايش درميان عناصر طبيعي در كجا است ؟
براي هيچي يك از سوالات بالا جواب تقريبي هم وجود نداشت . ترديد سكسي همچنان برجاي بود . بنابراين درهنگامي كه هليوم هنوز عنصري فرضي بود ، دوره اي از تاريخش آغاز شده بود . درمورد هليوم هم آهنگي عمومي حاصل نشده بود . مندليف به طور جدي نظريه سكسي را كه خط زرد روشن طيف مربوط به عنصري شناخته شده در فشار و درجه حرارت بالا است ، تأئيد مي كرد . كروكس هليوم را به طور كامل مستقل شناخت و آن را به عنوان ماده اوليه براي ساخت كليه عناصر ديگر تلقي كرد و گفت كه اين پديده با تبديل پي درپي رخ مي دهد .
زماني به نظر رسيد كه اسرار آميز بودن منحصر به هليوم نيست . زيرا ستاره شناسان خصوص جديدي را در طيف اجسام فلكي مانند خورشيد ، ستارگان و غبارهاي كيهاني يافتند . تعداد عناصري فرضي ديگر از جمله كورونيوم ، آركونيوم ، نبوليوم ، و پروتوفلوئورين در صحنه علم خود نمايي كردند.چندين سال بعد معلوم شد كه چنين عناصري وجودندارند و فقط هليوم برجاي ماند .
براي آن كه هليوم به رسميت شناخته شودمي بايتسي چهره زميني خود رانشان دهد .تاريخچه زميني هليوم با يك حادثه آغاز شد .
در داوزدهم بهمن 1273 اول فوريه سال 1895 رامسي نامه كوتاهي از ميئرز كارمند British Maseum دريافت كرد و در آن هنگام رامسي به عنوان كاشف آرگون شناخته شده بود و بناربراين ممكن است تصور شود كه ميئرز وي را به طور اتفاقي به عنوان مخاطب نامه اش در نظر نگرفته باشد . ميئرز در آن نامه درباره تجربه اي كه هيلدر براند امريكائي در سال 1269 / 1890 در انستيتوي زمينشناسي امريكا انجام داده است ، صحبت مي كند و مي نويسد كه وي با گرم كردن برخي از كاني هاي توريوم و اورانيوم ( به عنوان نمونه كلويت cleveite ) متوجه توليد گازي بي اثر شده است . طيف آن گاز شبيه طيف ازوت و در ضمن حاوي خطوطي اضافي نيز مي باشد .
بعد ها هيلدر براند خودش به رامسي اعتراف كرده بود كه ميخواسته است خطوط مزبور را به عنصر جديدي نسبت دهد . در هر حال همكاران وي نسبت به نتيجه كار خوشبين نبودند و هيلدر براند ، از ادامه بررسي دست برداشت . در آن زمان رامسي سرگرم مطالعه آرگون و تلاش براي به دست آوردن تركيباتي از آن بود و در نتيجه از شاگردش ماتيوز خواست كه در مورد مطالب بالا به بررسي بپردازد . ماتيوز كاني را تحت اثر اسيد سولفوريك قرار داد و او هم مانند هيلدر براند ، به تشكيل حباب هاي گازي شبيه ازوت اشاره كرد . وقتي مقدار كافي از گاز مزبور جمع آوري شد ، توسط رامسي مورد آزمايش طيف سنجي قرار گرفت . طيف به دست آمده غير منتظره و حاوي نوار پهن درخشاني بود كه نظير خطوطش در طيف هاي ازوت و آرگون وجود نداشت .
گرچه رامسي اطلاعات كافي را براي نتيجه گيري قطعي نداشت ولي حدس زد كه كلويت علاوره بر آرگون ، محتوي گاز ناشناخته ديگري است . وقت صرف كرد . در دوم فروردين آن سال بيست و دوم مارس وي در حضور برائونر طيف آرگون و گاز ناشناس را مورد مقايسه قرار داد . رامسي مؤقتاً گاز مزبور را كريپتون مشتق از كلمه يوناني به معني مرموز يا مخفي ناميد . دريادداشت روزانه سوم فروردين بيست و سوم مارس ، اين دانشمند مي نويسد كه رنگ زرد روشن دهه پنجم قرن سيزدهم اواخر دهه هفتم قرن نوزدهم لازم شده بود كه ثابت كنند كه خط D هليوم خورشيد با خط زرد روشن سديم متفاوت است و به اين ترتيب ملاحظه مي شود كه تاريخ تكرار مي شود . )
رامسي كه از نتايج به دست آمده اش كاملاً مطمئن نبود ، آمپولي از گازمزبور را براي كروكس فرستاد . روز بعد تلگرافي از كروكس رسيد مبني براين كه ( كريپتون همان هليوم 49/587 است ، بيائيد و ببينيد ) شماره 49/587 مربوط به طوي مرج هليوم خورشيد بر طبق مقياسي است كه در دستگاه هاي مربوط در نظر گرفته شده است . گرچه اين اطلاعات شناسائي هليوم را تسهيل مي كردند ولي درهر حال كشف مزبور مستقلاً يعني بدون هدف مشخص كشف هليوم ، صورت گرفته بود . اين موضوع سبب شد كه دانشمندان هليوم را كه ديگر عنصر جديد شيميائي فرضي نبود ، آگاهانه مورد بررسي قرار دهند . بي اثر بودن كامل هليوم از نظر شيميايي ، نكته ابهام آميزي نبود زيرا نظير چنين حالت بي اثري را قبل از آن زمان در آرگون ديده بودند 1273 /1894 )
كروكس در نشريه نهم فروردين 1274 بيست و نهم مارس 1895 مطلب كوتاهي درباره ي كشف هليوم در زمين ، توسط رامسي ، نوشت . جالب است كه تقريباً در همان هنگام كلو دانشمند سوئي با دستيارش لونگلت در سنگ معدني كلويت ( كه به افتخار كلونامگذاري شده بود ) ، هليوم زميني را كشف كردند . درهر حال اين دو نفر قدرتي در تجربه هاي شان عقب بودند تنها ناخشنودي خود را از اين پيش آمد ابراز داشتند ولي نتوانستند مدعي اولويت شوند . هليوم زميني مورد شناسائي همگاني قرار گرفت و هيچي گونه اقدامي براي رد كردن نتايج رامسي به عمل نيامد . زمان كوتاهي بعد از آن ، در ديگر كاني هاي و چشمه هاي آب معدني ، هليوم يافت شد . در سال 1277 / 1898 به وجود هليوم در هواي جو زمين ، پي بردند .

آرگون :
 

اگر در جائي به جمله «كاونديش در سال 1164 / 1785 گازهاي نادر را كشف كرد » بر ميخوريم به نظر مان شوخي مي آيد . گرچه آن جمله به نظر مغاير با حقيقت مي آيد ، ولي صحبت دارد . منتهي واژه « كشف » در اين مورد بي جا به كار رفته است . برخي به خود حق مي دهند كه بگويند هيدروژن در سال 1039 / 1660 توسط بويل يا درسال 1124 / 1745 توسط لومونوزوف كشف شده است . كاونديش در تجربه هايش « چيزي » را يافت كه صد سال بعد به طبيعتش پي بردند . وي دي يكي از گزارش هاي آزمايشگاهي اش نوشت كه با برقراري جرقه ي الكتريكي در مخلوطي از ازوت و اكسيژن به مقدار كافي ، اندك مقداري كه در حدود @@@ حجم مخلوط اوليه بوده است ، ماده اضافي باقي مانده است . اين حبابهاي گاز اضافي مر موز در تخليه هاي الكتريكي بعدي ، بدون تغيير مي ماند . اكنون معلوم شده است كه آن ماده ي مخلوطي از گازهاي نادر بوده است ، كه در آن زمان كاونديش براي آن نه علتي دردست داشت و نه قادر به تفسيري برايش بود .
در سال 1228 / 1849 در زندگينامه اي كه ويلسون از كاونديش نوشته بود ، به تجربه ي مزبور اشاره شده بود . در اوايل دهه هفتم قرن سيزدهم / اوايل دهه نهم قرن نوزدهم ، رامسي واكنش ميان ازوت ، اكسيژن و هيدروژن گازي را درحضور كاتاليزور پلاتين مورد بررسي قرار داد . از اين تجربه نتيجه اي حاصل نشد و حتي رامسي نتايج كارش را منتشر نكرد به طوري كه بعدها ياد آوري كرد ، با خواندن كتاب ويلسون ، در جائي كه به شرح تجربه كاونديش مي رسد ، زير نويس مي كند كه : « مورد توجه قرار گيرد » وي از ويليامز دستيارش تقاضا مي كند كه به تكرار آن تجربه بپردازد ، ولي از نتيجه آن كار اطلاعي در دست نيست . به احتمال زياد ، از آن نتيجه اي گرفته نشده است . درهر حال آن ماجرا براي رامسي فراموش نشدني بوده است ( به طوري كه خودش مي گويد در « ضمير ناخود آگاهش » به جاي مانده بود ) و در ما قبل تاريخ كشف آرگون نقشي ايفا كرده است . در آغاز رايلي شخصيت اصلي اين كار بود و انگيزه ي تاريخي اش براي اين كوشش ، تكميل نظريه اتمي و ملكولي بوده است و براي تكميل آن تظريه ، تعيين جرم اتمي عناصر ، نكته ي اساسي كار بوده است . تجربه هاي متعدد نشان داده بود كه در غالب موارد ، جرم هاي اتمي عناصر درست تعيين نشده اند . در همين گيرو دار در فاصله سالهاي 1194 / 1815 و 1195 /1816 پروت فيزيكدان انگليسي نظريه اي را ابراز كرد كه نقطه آغازي در تاريخ علوم طبيعي شد و آن تظريه از اين قرار بود كه اتم هاي همه عناصر شيميائي از اتمهاي هيدروژن تشكيل شده اند و بنابراين جرمهاي اتمي نسبي عناصر مي بايستي اعداد درست باشند . به اين ترتيب يامي بايستي حرف پروت نادرست باشد و ياجرم هاي اتمي را درست تعيين نكرده باشند .
براي ازميان برداشتن اختلاف ، نياز به مطالعه مجدد تركيب و طبيعت گازها بود . رايلي انديشيد كه بايد نخست چگالي گازهاي اصلي هوا يعني ازوت و اكسيژن را به دست آورد تا از روي آن بتوان جرم اتمي شان را حساب كرد .
دراين مورد رايلي مقاله كوتاهي در هشتم مهر 1271 بيستم و نهم سپتامبر 1892 در نشريه معتبر انگليسي به نام Nature نوشت . به نظر مي رسيد كه مقاله درباره مطلبي پيش پا افتاده باشد ؛ نوشته شده بود كه چگالي ازوت جدا شده از هوايجو با چگالي ازوت حاصل از عبور مخلوطي از هوا و آمونيا ك از روي سيم مس به حرارت قرمز ، متفاوت است . اختلاف چگاليها خيلي كم و در حدود 001/0 بود ولي نم شد آن را بر اشتباه تجربي حمل كرد . ازوت هواي جو سنگين تر بود . بنابراين رازي در كار بود كه آن را « اضافه چگالي غير عادي ازت هواي جو » عنوان كردند . از هر منبع ديگري كه ازوت هيه مي كردند به همان اندازه بالا سبكتر از ازوت هواي جو بود .
علت اختلاف مزبور چه مي توانست باشد ؟ رامسي به مسئله مزبور علاقه مند شد . در سي ام فروردين 1273 نوزدهم آوريل سال 1894 با رايلي ملاقاتي كرد و درباره آن بحث كردند . هر دوي آن دو نفر درباره مطلب مزبور در عقايد شخصي شان پافشاري مي كردند . رامسي معتقد بود كه ازوت هواي جو حاوي مخلوطي از گازهاي سينگين تر از خودش است ، و رايلي برعكس وي عقيده داشت كه ازوت « شيميايي » با مخلوطي از گازهاي سبكتر ازخود همراه است .
به نظر مي رسيد كه عقيده رايلي جالبتر باشد . زيرا تركيب گازهاي موجود در هوا را مدت بيش از صد سال مورد بررسي دقيق قرار داده بود ند . و بنابراين بعيد بود كه جزئي از آن ناشناخته مانده باشد . دراين جا است كه بايد به ياد تجربه كاونديش بيفتيم كه « در ضميرناخود آگاه رامسي متجلي مي شود . در نهم ارديبهشت بيست و نهم آوريل رامسي براي همسرش نامه اي مي فرستد ودرآن مي نويسد كه احتمالاً ازوت ، گازنادري را همراه خود حمل مي كند كه مورد توجه قرار نگرفته است ؛ ويليامز ، ازورت را با منيزيوم تركيت مي كند و ميخواهد ببيند كه پس از واكنش چه چيزي باقي مي ماند . به اين ترتيب « ما مي توانيم عنصر جديدي را كشف كنيم »
آن نامه از رازي سرپوش بر مي داشت : گاز ناشناس ، عنصري است كه مانند ازوت غير فعال است يعني به دشواري وارد واكنش هاي شيميائي مي شود . رامسي براي جدا كردن « بيگانه » از ازت ، تلاش كرد كه ازوت را با عنصر ديگري به صورت تركيب شيميائي در آورد و از واكنش اثر اوزت بر براده منيزيوم به حرارت قرمز (@@@@ استفاده كند . اين تنها موردي است كه علم شيمي در كشف گازي نادر ، نقشي ايفا كرده است .
رامسي درجدال باخودش ، احتمال ديگري را نيز در نظر گرفت و آن اين بود كه فكر كند شايد گاز ناشناس همراه اوزت ، عنصري ناشناس نباشد ، بلكه شكل ديگري از خود اوزت با ملكول سه اتمي N باشد ، مانند اكسيژن كه هم به صورت ملكول O است و هم به صورت ازن ozone (o) وجود دارد . حذب اوزت توسط منيزيوم بايستي توأم با تجزيه ملكول N تركيب مي شوند و به N تغيير مي يابند . اين طرز برداشت رامسي از وجود N بعدها به عنوان برگ برنده اي در دست مخالفين وجود آرگون در آمد . تلاش هاي بي ثمر براي جدا كردن ازوت مشابه با ازون بيش از دو ماه ادامه يافت ولي در دوازدهم مرداد سوم اوت رامسي مقدار 100 سانتي متر مكعب ازگازي را به دست آورد كه ازوت به وزن مخصوص 083 / 19 بود .
اين دانشمند پيروزي اش را به اطلاع كروكس و رايلي رسانيد . آمپولي از گاز مزبور را براي تجزيه طيف سنجي براي كروكس فرستاد . رايلي هم مقدار كمي از اين گازها را خودش تهيه كرده بود . در نميه اواخر مرداد اوت رامسي و رايلي درجلسه اي علمي با يكديگر ملاقات كردند و گزارش مشتر كي دادند . آنها طيف گاز مزبور را شرح دادند وبر بي اثر بودن آن گاز از نظر شيميائي ، تأكيد كردند . تعداد زيادي دانشمندان ، گزارش را با علاقه مندي گوش دادند ولي درعين حال متعجب شدند كه چگونه ممكن است هوا محتوي جزء جديدي باشد ؟ حتي لوج فيزيكدان برجسته پرسيد كه : « راستي ، دوستان عزيز ، آيا نام گاز مزبور را كشف نكرده ايد ؟)
مشكل نام آن عنصر دراواسط آبان اوائل نوامبر به اين ترتيب حل شد كه رامسي به رايلي پيشنها كردكه با توجه به غير فعال بودن استثنائي از نظر شيميائي ف آن را آرگون ( از واژه يوناني به معني غير فعال بنامند و علامت شيميائي اش را A قرار دهند . ( بعد ها تبديل به Ar شد ) در دهم آذر سي ام نوامبر رئيس انجمن سلطنتي لرد كلون (تامسن ) كه در سال 1250 /1871 براي نخستين بار نام ( هليوم ) را به كاربرد به طور رسمي موضوع كشف جزء جديد را درهواي جو به عنوان رويداد مهم علمي سال ، تلقي كرد . با اين حال هنوز طبيعت آن جزء روشن نشده بود . آيا عنصري شيميائي بود ؟ مراجعي مانند مندليف و دوار مخترع ظروف مخصوص نگاهداري هواي مايع ، عقيده داشتند كه آرگون همان N است . بي اثر بودن كامل شيميائي آرگون ، خاصيتي نا آشنا براي شيميدانان بود و بنابراني مطالعه درباره آن ( به ويژه تعيين جرم اتمي اش ) را دشوار مي كرد . علاوه بر اينها معلوم شده بود كه آرگون بر خلاف كليه گازه هاي عنصري شناخته شده تا آن زمان ، يك اتمي است ، يعني ملكول هايش از يك اتم تشكيل شده اند .
در اجلاس بيست و سوم اسفند 1273 چهاردهم مارس 1895 ، جامعه شيميدانان روسيه ، مندليف اعلام كرد كه جرم اتمي 40 آرگون با سيستم تناوبي هماهنگي ندارد و بنابراين آرگون همان ازوت متراكم به فرمول N است .
حل مسائلي كه با كشف ارگون بروز كرده بودند ، زمان درازي به طول انجاميد . دراين جريان ، كشف هليوم كه گاز بي اثر و يك اتمي ديگري بود ، در حل مشكل آرگون مؤثر واثع شد . زوج آرگون هليوم سبب شدند كه شكف چنين گازهائي را به عنوان موضوعي مبتني بر اصوي طبيعي تلق كنند نه به عنوان اتفاق و تصادف غير عادي و از آن پس عده اي به اميد يافتن عناصر ديگري از اين خانواده به تلاش پرداختند . تا سه سال بعد از آن تاريخ عنصر ديگري ازآن خانواده كشف نشد . در آن فاصله زماني ، دانشمندان خواص هليوم و آرگون را دقيقا مورد بررسي قرار دادند ، جرمهاي اتمي شان را به طور دقيق تعيين كردند و عقايدي درباره مكان اين دو عنصر در جدول تناوبي ابراز داشتند .

كريپتون ، نئون و گزنون :
 

سكوتي در تاريخ گازهاي بي اثر بر قرار شد . براي اين دو وقفه دلايل زيادي وجود داشت كه يكي ازانها اين بود كه دانشمندان مقادير اندكي از گازهاي هليوم و آزگون در دسترس داشتند . براي جدا كردن اين گازها از هوا مي بايستي از طريق شيميائي اكسيژن ، ازوت ، هيدروژن و انيدريد كربنيك آن را حذف كنند . همه گازهاي بي اثر ، جزء ناچيزي از هواي جو زمين را شامل مي شدند و كشف اثراتي از ديگر اعضاي اين خانواده در ميان ارگون و هليوم بسيار مشكل بود . دليل ديگر وقفه ، بي اثر بودن آرگون و هليوم از نظر شيميائي بود . حتي فعالترين عوامل شيميائي ( به عنوان نمونه فلوئور ) دراين عناصر بي تأثير بودند . شيميدانان هيچي راهي براي بررسي گازهاي نادر نداشتن و تنها روشهاي فيزيكي مي توانست به نتايجي برسد . درهر حال نياز به روشهاي فيزيكي بهتر بود و اين روش ها در طي مدت وقفه و سكوت ، تكامل يافتند . دانشمندان روش هاي تجربي تجزيه مقادير اندك گازها را ابداع كردند و دستگاه هاي طيف سنجي و دستگاه هاي اندازه گيري چگالي گازها را تكميل كردند . بالاخره واقعه اي رخ داد كه از نظر سير تاريخي گازهاي بي اثر ، حائز اهميت زيادي بود . دو مهندس يكي هامپسون از انگلستان و ديگر ليند از آلمان ، روش مؤثري براي ميعان گازها ابداع كردند . هامپسون دستگاهي ساخت كه در هر ساعت يك ليتر هواي مايع توليد مي كرد . اين موفقيت ، جان تازه اي به افكار خلاق دانشمندان داد . دراوايل سال 1277 / 1898 تروارز دستيار رامسي به طرح دستگاهي خنك كننده اي براي تهيه مقادير زياد آرگون مايع پرداخت . نظر به اين كه گازهاي هواي جو در دماهاي مختلف مايع مي شوند ، انها را به آسناني مي توان از يكديگر جدا كرد .
كشف آرگون و هليوم ، از اين نظر هم جالب است كه نه تنها شيميدان را متوجه خاصيت « بي اثر » بودن شيميائي اين عناصر كرد ( پديده اي كه در حدود ربع قرن بعد شناخته شد ) ، بلكه نظر آنان را درباره ي قانون تناوبي و جدول تناوبي كه تحت قيود محكم و شديدي قرار داشت ف نيز تغيير داد . سه مشخصه مهم آرگون و هليوم (جرم هاي اتمي ، جرم هاي اتمي ، ظرفيت صف و ملكول هاي يك اتمي ) هر دو عنصر را خارج از جدول تناوبي قرار داد . به همين دليل مندليف خيلي زود برداشت راحتي را كه با قبول N پديد آمد بود ، پذيرفت .
تاريخ قدرت عجيبي در پيشگوئي دارد . هنوز آرگون به طور كامل كشف نشده بود كه در چهارم خرداد 1273 / بيست و چهارم مه سال 1894 ، رامسي نامه اي به رايلي نوشت و طي آن از او پرسيد كه آيا به نظر او جدول تناوبي جائي براي عناصر گازي شكل وجود دارد ، يعني آيا ممكن است جدول مزبور را به اين صورت نوشت :
رامسي مي پنداشت كه دوره هاي كوتاه جدول نيز مي توانند مانند دوره هاي بلندش مجموعه هاي سه تائي شبيه آهن ، كبالت و نيكل ، داشته باشند . كشف آرگن و هليوم در رامسي اين فكر را پديد آورده بودكه گازهاي مزبور مي توانند دو تا از مكان هائي را كه وي درجدول تنظمي اش باعلامت + نشان داده است ، اشغال كنند . جرم اتمي هاي اين دو عنصر ( كه 4 و 40 بود ) ثابت مي كرد كه He و Ar را در هر حال نمي شود در يك تناوب قرار داد . اندك اندك ، انديشه گروه هاي سه تائي جديد به فراموشي سپرده شد و رامسي پيشنها كرد كه گازهاي بي اثر را در آخر هر تناوب قرار دهند . با اين ترتيب مي شد انتظار داشت كه عنصري با جرم اتمي 20 كه بين هليوم و آرگون قرار گيرد ، كشف شود . در اجلاس جامعه انگليسي لرد كلون كه در مرداد 1276 / اوت سال 1897 در تورونتوبرگزار شد ، گزارش رامسي منحصراً به اين عنصر اختصاص داشت . عنوان گزارش مزبور « گاز كشف نشده » بود . رامسي ميخواست به شرح خواص جالب ان گاز بپردازد ولي انديشيد كه اين كار با توجه به خاصيت اصلي آن كه عبارت بود از « ناشناخته بودن » كاري غير معقول است .
در اين جا ، باز آن اطميناني را كه در آستانه كشف آرگون به رامسي دست داد و در نامه ي وي به همسرش ديده مي شد ، به خاطر آوريم . اما اين بارم ، آن حالت از جسارت يك رمان نويس سرچشمه نگرفته بود ، بلكه ناشي از اعتماد ضرب در تجربه بود . گاز كشف نشده ، نئون بود . بنابر بازي سرنوشت ( چيزي كه درعلوم زياد معمول است ) ، واقعه اي مقدم بر اين كشف روي داد . گاز جديد را ظاهراً مي شد با تبخير هواي مايع و تجزيه اجزاي به دست آمده از ان كشف كرد . در اين تجربه گازهاي سبك تر از ارگون مرود توجه ويژه اي بودند . درچهارم خرداد 1277 / بيست و چهارم مه 1898 ، رامسي و تراورز ظرف دواري محتوي هواي مايع دريافت كردند . متأسفانه و شايد هم خوشبختانه ، مقدار هواي مايع آنقدر كم بود كه بررسي درباره اعقاب آرگون با آن ميسر نبود و بنابراين دانشمندان مزبور تصميم گرفتند با آن درباره نحوه تفكيك جزء به جزء هواي مايع ، بررسيهائي انجام دهند . وقتي به اين كار اقدام كردند ، در پايان روز متوجه شدند كه قسمتي از مايع كه باقي مانده است ، جزء سنگين تر آن است .
به آن جزء مدت يك هفته توجهي نشد تا در يازدهم خرداد / سي و يكم مه ، رامسي تصميم به بررسي آن گرفت . گاز مزبور را از ناخالصي اكسيژن و ازت ، عاري كردند و آنگاه در معرض آزمايش طيف سنجي قرار دادند . رامسي و تاورز در طيف به خط زرد روشني برخوردند كه نه به هليوم تعلق داشت و نه به سديم ، انگشت به دهان ماندند . رامسي در يادداشت خود نوشت :« سي ويكم مه ، گازي جديد ، كريپتون » . لازم به يادآوري است كه اين نام را قبلاً به هليوم در قبل از كشفش داده بودند . اينك نام مزبور در تاريخ گازهاي بي اثر ، وارد شد . درهر حال ، گازي كه رامسي كشفش را گزارش داد ، كريپتون نبود . چگالي و جرم اتمي اش بيش از مقادير پيش بيني شده بود .
كشف واقعي نئون به دنبال اين واقعه صورت گرفت . رامسي و تاورز اجزاء سبك تر هواي مايع تقطير شده را مورد بررسي قرار دادن و يكي از آنه اگاز بي اثر جديدي كشف كردند . رامسي بعدها به ياد آرد كه نام «نئون neon » (از واژه يوناني neos به معني جديد ) توسط پسر دوازده ساله اش پيشنهاد شده بود . در مورد اين عنصر ، آزمايش توسط تاورز به تنهائي انجام شده بود و هنگام آزمايش رامسي حضور نداشت . اين تجربه در هيجدهم خرداد / هفتم ژوئن انجام گرفت . سپس يك هفته تمام براي تأكيد نتايج چگالي اش ، وقت صرف شد گرچه هنوز گاز نئون به طور خالص به دست نيامده بود ف ولي همان گونه كه انتظار مي رفت ف عنصري ميان هليوم و آرگون بود . مسئله جدا كردن كامل نئون و آرگون بعدها حل شد .
رامسي و تاورز در تلاش براي كشف گاز بي اثر ديگري بودند ولي دراين كار به اندازه موقعي كه درجستجوي نئون بودند ، اميدواري نداشتند . روزي درخرداد 1277 / ماه ژوئن سال 1898 آن دو همكار سرگرم تقطير هواي مايع و جدا كردن آن به اجزايش بودند . حدود نيمه شب بيش از پنجاه جزء از آن جدا كرده بودند كه در آخريش شان كريپتون (جزء شماره 56) را يافتند . باگرم كردن آن جزء ديگري به دست امد 0 (جزء شماره 57 ) كه بيشترش اثرات انيدريد كربنيك بود . آن دو نفر با يكديگر درباره عاقبت آن تجربه با هم بحث كردند و بالاخره تصميم به ادامه تجربه گرفتند . صبح روزبعد با مشاهده طيف جزء شماره 57 به نتيجه اي بسيار غير عادي برخوردند و معتقد شدند كه گاز جديدي است . درهر حال گزنون (xenon ) خالص درنيمه سال 1279 / نيمه سال 1900 به دست آمد . نام «گزنون » از واژه exnos يوناني به معني «بيگانه » گرفته شده است .

گازهاي بي اثر به عنوان غذاي انديشه :
 

كشف گازهاي بي اثر در زمره چهار رويداد علمي مهم اواخر قرن سيزدهم /آخر قرن نوزدهم كه منجر به دگرگوني هاي انقلابي در علوم طبيعي شده اند ، به حساب مي آيد سه رويداد مهم ديگر عبارت بودند از كشف پرتو ايكس توسط رونتگن ، راديو آكتيويته و الكترون . امتيازي كه دانشمندان براي گازهاي نادر قائلند ، دلائل زيادي دارد.
منابع:
- fa.wikipedia.org
- easyads.mihanblog.com
- tabriz-chemists.blogfa.com
ارسال مقاله توسط کاربر محترم سايت :hojat20