Khí trơ là gì? Khái niệm, tính chất và những ứng dụng nổi bật

Khí trơ được biết đến là loại khí gì? Nó có những tính chất đặc trưng nào và những ứng dụng nổi bật ra sao? Những thắc mắc này của bạn có lẽ cũng đang là thắc mắc chung của rất nhiều người hiện nay. Vậy để tìm hiểu chi tiết hơn về khí trơ, bạn hãy cùng dành thời gian tham khảo những thông tin hữu ích được LabVIETCHEM chia sẻ sau đây. 

1. Khí trơ là gì?

Khí trơ hay còn được nhiều người gọi là khí hiếm. Trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học, nhóm nguyên tố khí hiếm nằm ở vị trí thứ 18. Các nhà khoa học gọi nhóm nguyên tố khí hiếm này là nhóm O. Vì nguyên tử của các nguyên tố khí hiếm không thể tạo thành các hợp chất mới thông qua việc kết hợp với các nguyên tố khác.

Trong bảng tuần hoàn, chuỗi các nguyên tố khí hiếm sẽ bao gồm: Heli (He), neon ( Ne), argon ( Ar), krypton (Kr), xenon (Xe), radon( Rn). Các nguyên tố khí hiếm này gần như không xảy ra phản ứng hóa học với các nguyên tố khác. Vì vậy, ở hiện tại và trong tương lai, các khí này có xu hướng trở nên khan hiếm hơn. Thậm chí, đứng trước nguy cơ cạn kiệt dần vì các khí này đều không có khả năng tái tạo theo thời gian. 

Tìm hiểu về khí trơ là gì?

2. Các loại khí trơ điển hình

Theo các nhà khoa học cho biết, khí trơ là loại khí mà tỷ lệ chúng xuất hiện trong khí quyển là rất thấp. Nếu có, chỉ chiếm tỷ lệ khoảng 1 phần trên một triệu. Vì vậy, khí trơ chỉ bao gồm các loại khí điển hình sau đây: 

- Argon (Ar): Argon là một khí hiếm, chiếm khoảng 0,93% thể tích của khí quyển. Nó thường được sử dụng trong công nghiệp hàn và làm lạnh.

- Krypton (Kr): Krypton là một khí hiếm, chiếm một phần nhỏ của khí quyển. Nó được sử dụng trong đèn huỳnh quang và trong công nghiệp laser.

- Xenon (Xe): Xenon là một khí hiếm, chiếm một phần nhỏ của khí quyển. Nó được sử dụng trong đèn xenon, các ứng dụng y tế và trong nghiên cứu về vật lý hạt nhân.

- Neon (Ne): Neon là một khí hiếm, chiếm khoảng 18 ppm (phần trên triệu) trong khí quyển. Nó thường được sử dụng để tạo ra đèn neon.

- Helium (He): Helium chiếm khoảng 5 ppm trong khí quyển. Nó được sử dụng rộng rãi trong làm lạnh, y tế và trong công nghiệp hàng không.

- Radon (Rn): Radon được xem là một khí hiếm tự nhiên. Khí này hình thành từ quá trình phân rã của uranium và thorium trong đất.

Các loại khí trơ 

3. Tính chất đặc trưng của khí trơ

Để nhận biết và xác định khí trơ, con người có thể dựa vào những tính chất đặc trưng của loại khí này. Theo đó, những tính chất đặc trưng được thể hiện như sau:

3.1. Đặc điểm chung 

- Khí trơ không mùi, không màu, không vị. Nếu đặt ở điều kiện tiêu chuẩn, khí trơ không bắt lửa và cũng không cháy. 

- Hầu hết các loại khí trơ sẽ không phản ứng với các nguyên tố khác trong điều kiện thường. Ngoại trừ trong một số trường hợp đặc biệt.

- Điểm sôi và nóng chảy của các khí trơ tương đối gần nhau. Vì vậy, mức chênh lệch điểm sôi và nóng chảy giữa các khí trơ không quá cao, nằm trong khoảng 10 độ C. 

- Khí trơ có thể chuyển sang trạng thái lỏng hoặc rắn trong môi trường đặc biệt. Thậm chí, có thể biến chuyển thành các màu sắc khác nhau.

- Khí trơ có khả năng trao đổi oxy hoá gần như bằng 0, trong khi đó lại có năng lượng ion hoá khá cao. 

3.2. Tính chất riêng của 6 khí hiếm

4. Tác dụng của khí trơ

Khí trơ trong thực tế có rất nhiều tác dụng và ứng dụng hữu ích. Theo đó, từng loại khí trơ sẽ mang đến những tác dụng cụ thể sau đây:

4.1. Ứng dụng của khí Heli

- Heli được dùng để thổi bóng bay và giúp khinh khí cầu bay lên khi đóng vai trò làm nhiên liệu đốt .

- Là loại khí được sử dụng trong các bình dưỡng khí của thợ lặn. Khí Heli trong bình này có tác dụng phòng ngừa độc tính của khí N2, CO2 trong trường hợp tràn vào trong bình dưỡng khí.

- Khí Heli có khả năng hỗ trợ điều trị bệnh hen suyễn và một số bệnh về đường hô hấp khi khí này được hóa lỏng.

- Trong hàn kim loại, khí Heli được sử dụng như một lớp chắn bảo vệ an toàn cho người lao động.

Khí heli giúp khinh khí cầu bay lên

4.2. Ứng dụng của khí Neon

- Khí Neon thường được dùng trong các loại đèn lắp trên các loại bảng/biển quảng cáo. Ngoài ra, còn được sử dụng làm đèn chỉ thị điện cao thế.

- Là chất khí được ứng dụng phổ biến trong tạo nên các loại laser khí.

- Neon ở dạng lỏng là chất làm lạnh trong công nghiệp.

- Được ứng dụng trong thu lôi, ống đo bước sóng, ống âm cực trong tivi…

4.3. Ứng dụng của khí Argon

- Argon được dùng làm loại chất không thể thiếu trong các loại bóng đèn dây tóc. Vì khí này có độ ổn định tốt, ngay cả khi ở nhiệt độ cao và không tác dụng với dây tóc bóng đèn làm bằng Vonfram.

- Trong công nghệ hàn kim loại, khí Argon góp phần tạo nên môi trường khí trơ giúp quá trình hàn hiệu quả hơn.

- Khí Argon cũng được ứng dụng làm lớp phủ bảo vệ trong sản xuất titan, chất bán dẫn,…

- Đang được nghiên cứu để sử dụng trong quá trình điều trị ung thư cho con người.

Ứng dụng của khí Argon trong làm dây tóc bóng đèn

4.4. Ứng dụng khí Krypton

Krypton tuy không có nhiều ứng dụng như những loại khí trơ khác, nhưng vẫn có đóng góp quan trọng trong quá trình chế tạo Laser Florua Krypton. Đây được xem là ứng dụng quan trọng và mang nhiều ý nghĩa đối ngành chế tạo laser hiện nay. 

4.5. Ứng dụng của khí Xenon

- Khí Xenon được dùng để tạo nên các đèn chớp xenon - loại đèn chớp được dùng trong các loại máy ảnh hiện nay.

- Xenon còn đóng vai trò là các tác nhân oxy hóa trong hóa phân tích. Ứng dụng này của khí Xenon được thể hiện rõ trong quá trình nghiên cứu tinh thể học protein. 

- Trong y học, Xenon cũng được sử dụng làm chất gây mê toàn phần. Tuy nhiên, do chi phí cao nên chất gây mê này ít được sử dụng phổ biến. 

- Ngoài ra, khí Xenon còn được ứng dụng trong lĩnh vực năng lượng hạt nhân, ở một số loại máy móc hoặc các khu vực có yêu cầu đặc biệt.

4.6. Ứng dụng của khí Radon

Radon là khí hiếm có ứng dụng đặc biệt trong quá trình xạ trị kiểm soát và tiêu diệt những tế bào ung thư,...Nhờ vậy, người mắc bệnh ung thư sẽ có thêm cơ hội điều trị để kéo dài sự sống. 

Khí Radon hiếm được ứng dụng trong quá trình xạ trị y học

Khí trơ mặc dù ngày càng trở nên hiếm hơn và cạn kiệt dần theo thời gian, nhưng chúng vẫn đang có những đóng góp vô cùng quan trọng cho cuộc sống của con người. Và những đóng góp này đã được LabVIETCHEM chia sẻ chi tiết tới bạn trong bài viết trên đây. Bạn có thể tham khảo thêm để hiểu hơn về khí trơ và những vấn đề liên quan nhé!

>> Tìm hiểu thêm: Cách xử lý sự cố rò rỉ khí lỏng Clo cực kỳ an toàn