Charakterystyki i przykłady gazów obojętnych



The gazy obojętne, Znane również jako gazy rzadkie lub szlachetne, są to te, które nie mają znaczącej reaktywności. Słowo „obojętny” oznacza, że ​​atomy tych gazów nie są zdolne do tworzenia wielu rozważanych związków, a niektóre z nich, jak hel, w ogóle nie reagują.

Zatem w przestrzeni zajmowanej przez atomy gazów obojętnych będą reagować z bardzo specyficznymi atomami, niezależnie od warunków ciśnienia lub temperatury, którym są poddawane. W układzie okresowym tworzą grupę VIIIA lub 18, zwaną grupą gazów szlachetnych.

Górny obraz odpowiada żarówce wypełnionej ksenonem wzbudzonym prądem elektrycznym. Każdy z gazów szlachetnych jest w stanie świecić własnymi kolorami poprzez występowanie elektryczności.

Gazy obojętne można znaleźć w atmosferze, choć w różnych proporcjach. Na przykład argon ma stężenie 0,93% powietrza, a neon 0,0015%. Inne gazy obojętne emanują ze słońca i docierają do Ziemi lub są generowane w jej skalistych fundamentach, które są znalezione jako produkty radioaktywne.

Indeks

  • 1 Charakterystyka gazów obojętnych
    • 1.1 Warstwy pełnej wartościowości
    • 1.2 Interakcja poprzez siły Londynu
    • 1.3 Bardzo niskie temperatury topnienia i wrzenia
    • 1.4 Energie jonizacji
    • 1.5 Silne linki
  • 2 Przykłady gazów obojętnych
    • 2.1 Hel
    • 2.2 Neon, argon, krypton, ksenon, radon
  • 3 referencje

Charakterystyka gazów obojętnych

Gazy obojętne zmieniają się w zależności od ich krzaków atomowych. Jednak wszystkie przedstawiają szereg cech określonych przez struktury elektroniczne ich atomów.

Kompletne warstwy walencyjne

Przechodząc przez dowolny okres układu okresowego od lewej do prawej, elektrony zajmują dostępne orbitale warstwy elektronicznej n. Po wypełnieniu orbitali s, a następnie d (z czwartego okresu), a następnie orbitale p.

Blok p charakteryzuje się elektroniczną konfiguracją nsnp, dającą maksymalną liczbę ośmiu elektronów, zwaną oktetem walencyjnym, ns2np6. Elementy, które przedstawiają tę całkowicie wypełnioną warstwę, znajdują się po prawej stronie układu okresowego: elementy grupy 18, czyli gazów szlachetnych.

Dlatego wszystkie gazy obojętne mają pełne warstwy walencyjne z konfiguracją ns2np6. Tak więc, zmieniając liczbę n dostajesz każdy z gazów obojętnych.

Jedynym wyjątkiem od tej funkcji jest hel, którego n= 1 i dlatego brakuje p orbitali dla tego poziomu energii. Zatem konfiguracja elektronowa helu wynosi 1s2 i nie ma oktetu walencyjnego, ale dwa elektrony.

Interakcja poprzez siły Londynu

Atomy gazów szlachetnych można wizualizować jako pojedyncze sfery o bardzo małej tendencji do reagowania. Dzięki pełnej warstwie walencyjnej nie muszą akceptować elektronów do tworzenia wiązań, a także mają jednorodną dystrybucję elektronową. Dlatego nie tworzą wiązań ani między sobą (w przeciwieństwie do tlenu, OR2, O = O).

Będąc atomami, nie mogą oddziaływać ze sobą siłami dipolowo-dipolowymi. Tak więc jedyną siłą, która może pomieścić chwilowo dwa atomy gazów obojętnych, są siły Londynu lub dyspersja.

Wynika to z faktu, że nawet jeśli są one kulami o jednorodnej dystrybucji elektronicznej, ich elektrony mogą wytwarzać bardzo krótkie chwilowe dipole; wystarczy polaryzować sąsiedni atom gazu obojętnego. Zatem dwa atomy B przyciągają się wzajemnie i przez bardzo krótki czas tworzą parę BB (a nie B-B).

Bardzo niskie temperatury topnienia i wrzenia

W wyniku słabych sił Londynu, które trzymają atomy razem, ledwo mogą oddziaływać na siebie, by ukazać się jako bezbarwne gazy. Aby skondensować się w fazie ciekłej, wymagają bardzo niskich temperatur, aby zmusić ich atomy do „spowolnienia” i dłużej utrzymywać interakcje BBB ···.

Można to również osiągnąć przez zwiększenie ciśnienia. W ten sposób zmuszają swoje atomy do zderzania się ze sobą z większą prędkością, zmuszając je do kondensacji w ciecze o bardzo interesujących właściwościach.

Jeśli ciśnienie jest bardzo wysokie (kilkadziesiąt razy wyższe niż atmosferyczne), a temperatura jest bardzo niska, gazy szlachetne mogą nawet przejść do fazy stałej. Zatem gazy obojętne mogą istnieć w trzech głównych fazach materii (ciało stałe-ciecz-gaz). Jednak niezbędne warunki dla tej technologii popytu i pracochłonnych metod.

Energie jonizacji

Gazy szlachetne mają bardzo wysokie energie jonizacji; najwyższy ze wszystkich elementów układu okresowego. Dlaczego? Z powodu jego pierwszej cechy: pełna powłoka walencyjna.

Posiadanie oktetu wartościowości ns2np6, usunięcie elektronu z orbitalu p i stanie się jonem B.+ konfiguracja elektroniczna ns2np5, Wymaga dużo energii. Tak bardzo, że pierwsza energia jonizacji I1 dla tych gazów ma wartość przekraczającą 1000 kJ / mol.

Silne powiązania

Nie wszystkie gazy obojętne należą do grupy 18 układu okresowego. Niektóre z nich po prostu tworzą wiązania wystarczająco mocne i stabilne, aby nie mogły się łatwo złamać. Dwie cząsteczki tworzą ten rodzaj gazów obojętnych: azot, N2, i dwutlenku węgla, CO2.

Azot charakteryzuje się bardzo silnym potrójnym wiązaniem, N≡N, którego nie można złamać bez ekstremalnych warunków energetycznych; na przykład te uwolnione przez wiązkę elektryczną. Podczas gdy CO2 ma dwa podwójne wiązania, O = C = O, i jest produktem wszystkich reakcji spalania z nadmiarem tlenu.

Przykłady gazów obojętnych

Helio

Wyznaczony literami He, jest najobficiej występującym pierwiastkiem we wszechświecie po wodorze. Tworzą około jednej piątej masy gwiazd i słońca.

Na Ziemi można go znaleźć w zbiornikach gazu ziemnego, zlokalizowanych w Stanach Zjednoczonych i Europie Wschodniej..

Neon, argon, krypton, ksenon, radon

Pozostałe gazy szlachetne z grupy 18 to Ne, Ar, Kr, Xe i Rn.

Spośród nich wszystkich argon jest najbardziej obfity w skorupie ziemskiej (0,93% powietrza, którym oddychamy to argon), podczas gdy radon jest zdecydowanie najrzadziej występującym produktem rozpadu promieniotwórczego uranu i toru. Dlatego też znajduje się w kilku terenach z tymi pierwiastkami radioaktywnymi, nawet jeśli znajdują się na dużych głębokościach pod ziemią.

Ponieważ elementy te są obojętne, są bardzo przydatne do wypierania tlenu i wody ze środowiska; w ten sposób upewnij się, że nie interweniują w pewnych reakcjach, w których zmieniają produkty końcowe. Argon znajduje wiele zastosowań w tym celu.

Są one również używane jako źródła światła (neony, latarnie samochodowe, lampy, lasery itp.).

Referencje

  1. Cynthia Shonberg (2018). Gaz obojętny: definicja, typy i przykłady. Źródło: study.com
  2. Shiver i Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna. W elementach grupy 18. (czwarte wydanie). Mc Graw Hill.
  3. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chemia (8 wyd.). CENGAGE Learning, str. 879-881.
  4. Wikipedia. (2018). Gaz obojętny. Źródło: en.wikipedia.org
  5. Brian L. Smith. (1962). Gazy obojętne: idealne atomy do badań. [PDF] Zrobiono z: calteches.library.caltech.edu
  6. Profesor Patricia Shapley. (2011). Szlachetne gazy University of Illinois. Źródło: butane.chem.uiuc.edu
  7.  Grupa Bodner. (s.f.). Chemia rzadkich gazów. Źródło: chemed.chem.purdue.edu