Inertgas-Eigenschaften und Beispiele

Die inerte Gase, auch bekannt als seltene oder Edelgase, sind solche, die keine nennenswerte Reaktivität haben. Das Wort "inert" bedeutet, dass die Atome dieser Gase nicht in der Lage sind, eine Anzahl von in Betracht gezogenen Verbindungen zu bilden, und einige von ihnen, wie Helium, überhaupt nicht reagieren.

In einem Raum, der von Atomen inerter Gase eingenommen wird, reagieren diese mit sehr spezifischen Atomen unabhängig von den Druck- oder Temperaturbedingungen, denen sie ausgesetzt sind. Im Periodensystem bilden sie die Gruppe VIIIA oder 18, genannt Gruppe von Edelgasen.

Das obere Bild entspricht einer mit Xenon gefüllten Birne, die durch einen elektrischen Strom erregt wird. Jedes der Edelgase kann durch den Stromeinfall mit seinen eigenen Farben leuchten.

Inerte Gase können in der Atmosphäre gefunden werden, obwohl in unterschiedlichen Verhältnissen. Argon zum Beispiel hat eine Konzentration von 0,93% der Luft, während das Neon von 0,0015%. Andere inerte Gase, die von der Sonne ausgehen und die Erde erreichen oder in ihren felsigen Fundamenten erzeugt werden, werden als radioaktive Produkte gefunden.

Index

• 1 Eigenschaften von Inertgasen
  • 1.1 Vollständige Valenzschichten
  • 1.2 Interagieren Sie durch Kräfte von London
  • 1.3 Sehr niedrige Schmelz- und Siedepunkte
  • 1.4 Ionisationsenergien
  • 1.5 Starke Verbindungen
• 2 Beispiele für Inertgase
  • 2.1 Helium
  • 2.2 Neon, Argon, Krypton, Xenon, Radon
• 3 Referenzen

Eigenschaften von Inertgasen

Die Inertgase variieren in Abhängigkeit von ihren atomaren Buchsen. Alle haben jedoch eine Reihe von Eigenschaften, die durch die elektronischen Strukturen ihrer Atome definiert sind.

Vollständige Valenzschichten

Durchläuft man eine Periode des Periodensystems von links nach rechts, besetzen die Elektronen die verfügbaren Orbitale für eine elektronische Schicht n. Einmal gefüllt die Orbitale s, gefolgt von der d (ab der vierten Periode) und dann die Orbitale p.

Der p-Block zeichnet sich durch eine elektronische nsnp-Konfiguration aus, die eine maximale Anzahl von acht Elektronen, das so genannte Valenzoktett, ns, erzeugt²np⁶. Die Elemente, die diese vollständig gefüllte Schicht darstellen, befinden sich ganz rechts im Periodensystem: die Elemente der Gruppe 18, die der Edelgase.

Daher haben alle Inertgase vollständige Valenzschichten mit ns-Konfiguration²np⁶. Also, die Anzahl der variieren n jedes der Inertgase wird erhalten.

Die einzige Ausnahme zu diesem Merkmal ist Helium, dessen n= 1 und daher fehlen p-Orbitale für dieses Energieniveau. Daher ist die elektronische Konfiguration von Helium 1s² und es hat kein Valenzoktett, sondern zwei Elektronen.

Interagieren durch Kräfte von London

Die Atome der Edelgase können als isolierte Kugeln mit sehr geringer Reaktionsneigung sichtbar gemacht werden. Da ihre Valenzschichten voll sind, müssen sie keine Elektronen aufnehmen, um Bindungen zu bilden, und außerdem haben sie eine homogene elektronische Verteilung. Daher bilden sie keine Bindungen oder untereinander (im Gegensatz zu Sauerstoff, OR₂, O = O).

Da sie Atome sind, können sie nicht durch Dipol-Dipol-Kräfte miteinander wechselwirken. Die einzige Kraft, die momentan zwei Atome inerter Gase zusammenhalten kann, sind die London- oder Dispersionskräfte.

Dies liegt daran, dass ihre Elektronen, obwohl sie Kugeln mit homogener elektronischer Verteilung sind, sehr kurze Momentandipole erzeugen können; genug, um ein benachbartes Atom von Inertgas zu polarisieren. Somit ziehen sich zwei B-Atome an und bilden für eine sehr kurze Zeit ein Paar BB (keine B-B-Bindung).

Sehr niedrige Schmelz- und Siedepunkte

Als Folge der schwachen Londoner Kräfte, die ihre Atome zusammenhalten, können sie kaum interagieren, um als farblose Gase zu erscheinen. Um in einer flüssigen Phase zu kondensieren, benötigen sie sehr niedrige Temperaturen, um ihre Atome zu "verlangsamen" und länger die BBB ··· Wechselwirkungen zu halten.

Dies kann auch erreicht werden, indem der Druck erhöht wird. Dadurch werden ihre Atome gezwungen, mit höheren Geschwindigkeiten miteinander zu kollidieren und sie zu Flüssigkeiten mit sehr interessanten Eigenschaften zu kondensieren.

Wenn der Druck sehr hoch ist (einige zehnmal höher als der atmosphärische Druck) und die Temperatur sehr niedrig ist, können die Edelgase sogar in die feste Phase übergehen. Somit können Inertgase in den drei Hauptphasen der Materie (Fest-Flüssig-Gas) existieren. Die dafür notwendigen Voraussetzungen erfordern jedoch Technologie und arbeitsintensive Methoden.

Ionisationsenergien

Die Edelgase haben sehr hohe Ionisationsenergien; das höchste aller Elemente des Periodensystems. Warum? Aus dem Grund seiner ersten Eigenschaft: eine vollständige Valenzschale.

Mit dem Valenzoktet ns²np⁶, Entfernen eines Elektrons aus einem p-Orbital und ein B-Ion werden⁺ elektronische Konfiguration ns²np⁵Es erfordert viel Energie. So viel, dass die erste Ionisationsenergie I¹ für diese Gase hat es einen Wert von mehr als 1000 kJ / mol.

Starke Verbindungen

Nicht alle Inertgase gehören zur Gruppe 18 des Periodensystems. Einige von ihnen bilden einfach Bindungen, die stark genug und stabil genug sind, dass sie nicht leicht brechen können. Zwei Moleküle rahmen diese Art von Inertgasen ein: Stickstoff, N₂und das von Kohlendioxid, CO₂.

Stickstoff zeichnet sich durch eine sehr starke Dreifachbindung, N≡N, aus, die ohne extreme Energiebedingungen nicht gebrochen werden kann; zum Beispiel diejenigen, die durch einen elektrischen Strahl entfesselt werden. Während der CO₂ Es hat zwei Doppelbindungen, O = C = O, und ist das Produkt aller Verbrennungsreaktionen mit überschüssigem Sauerstoff.

Beispiele für Inertgase

Helio

Mit den Buchstaben He bezeichnet, ist es das häufigste Element des Universums nach Wasserstoff. Es bildet etwa ein Fünftel der Masse der Sterne und der Sonne.

Auf der Erde kann es in Erdgasvorkommen in den Vereinigten Staaten und Osteuropa gefunden werden.

Neon, Argon, Krypton, Xenon, Radon

Der Rest der Edelgase der Gruppe 18 sind Ne, Ar, Kr, Xe und Rn.

Von allen ist Argon das häufigste in der Erdkruste (0,93% der Luft, die wir atmen, ist Argon), während Radon bei weitem das knappste Produkt des radioaktiven Zerfalls von Uran und Thorium ist. Daher ist es in mehreren Terrains mit diesen radioaktiven Elementen gefunden, auch wenn sie in großen Tiefen unter der Erde gefunden werden.

Da diese Elemente inert sind, sind sie sehr nützlich, um Sauerstoff und Wasser aus der Umgebung zu verdrängen; auf diese Weise sicherstellen, dass sie nicht in bestimmte Reaktionen eingreifen, in denen sie die Endprodukte verändern. Argon findet viel Nutzen für diesen Zweck.

Sie werden auch als Lichtquellen (Neonlichter, Fahrzeuglampen, Lampen, Laser usw.) verwendet.

Referenzen

1. Cynthia Shonberg (2018). Inertgas: Definition, Typen und Beispiele. Von: study.com
2. Zittern und Atkins. (2008). Anorganische Chemie In den Elementen der Gruppe 18. (vierte Ausgabe). Mc Graw Hill.
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5. Brian L. Smith. (1962). Inerte Gase: Ideale Atome für die Forschung. [PDF] Genommen von: calteches.library.caltech.edu
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7. Die Bodner-Gruppe. (s.). Die Chemie der seltenen Gase. Von: chemed.chem.purdue.edu