- Характеристики инертного газа
- Полные слои Валенсии
- Они взаимодействуют силами Лондона
- Очень низкие температуры плавления и кипения
- Энергии ионизации
- Сильные ссылки
- Примеры инертных газов
- гелий
- Неон, аргон, криптон, ксенон, радон
- Ссылки
В инертных газах , также известные как редкие или благородные газы, являются те , которые не имеют заметную реактивность. Слово «инертный» означает, что атомы этих газов не способны образовывать значительное количество соединений, а некоторые из них, например гелий, вообще не вступают в реакцию.
Таким образом, в пространстве, занимаемом атомами инертного газа, они будут реагировать с очень специфическими атомами, независимо от давления или температурных условий, которым они подвергаются. В периодической таблице они составляют группу VIIIA или 18, называемую группой благородных газов.
Источник: Изображения химических элементов в высоком разрешении (http://images-of-elements.com/xenon.php), через Wikimedia Commons
Верхнее изображение соответствует лампочке, наполненной ксеноном, возбуждаемой электрическим током. Каждый из благородных газов может сиять своим цветом под воздействием электричества.
В атмосфере можно найти инертные газы, хотя и в разных пропорциях. Например, аргон содержит 0,93% воздуха, а неон - 0,0015%. Другие инертные газы исходят от Солнца и достигают Земли или образуются в ее скалистых основаниях в виде радиоактивных продуктов.
Характеристики инертного газа
Инертные газы различаются в зависимости от их атомных ячеек. Однако все они обладают рядом характеристик, определяемых электронной структурой их атомов.
Полные слои Валенсии
Двигаясь через любой период периодической таблицы слева направо, электроны занимают орбитали, доступные для электронной оболочки n. После заполнения s-орбиталей, затем d (из четвертого периода), а затем p-орбиталей.
Блок p характеризуется наличием электронной конфигурации nsnp, что дает максимальное количество электронов в восемь, называемое октетом валентности, ns 2 np 6 . Элементы, представляющие этот полностью заполненный слой, расположены в крайнем правом углу периодической таблицы: элементы группы 18, группы благородных газов.
Следовательно, все инертные газы имеют полные валентные оболочки с конфигурацией ns 2 np 6 . Таким образом, варьируя количество n каждого из инертных газов, получают.
Единственным исключением из этой характеристики является гелий, у которого n = 1 и, следовательно, нет p-орбиталей для этого уровня энергии. Таким образом, электронная конфигурация гелия равна 1s 2, и он имеет не один валентный октет, а два электрона.
Они взаимодействуют силами Лондона
Атомы благородных газов можно представить себе как изолированные сферы с очень незначительной тенденцией к реакции. Заполнив свои валентные оболочки, им не нужно принимать электроны для образования связей, и они также имеют однородное электронное распределение. Следовательно, они не образуют связей или между собой (в отличие от кислорода, O 2 , O = O).
Как атомы, они не могут взаимодействовать друг с другом посредством диполь-дипольных сил. Таким образом, единственная сила, которая может на мгновение удерживать вместе два атома инертного газа, - это силы Лондона или силы рассеяния.
Это потому, что даже будучи сферами с однородным электронным распределением, их электроны могут образовывать очень короткие мгновенные диполи; достаточно, чтобы поляризовать соседний атом инертного газа. Таким образом, два атома B притягиваются друг к другу и за очень короткое время образуют пару BB (а не связь BB).
Очень низкие температуры плавления и кипения
В результате слабых лондонских сил, которые удерживают их атомы вместе, они едва могут взаимодействовать, чтобы проявляться в виде бесцветных газов. Чтобы конденсироваться в жидкую фазу, им требуются очень низкие температуры, что заставляет их атомы «замедляться» и взаимодействия BBB ··· длятся дольше.
Этого также можно добиться за счет увеличения давления. Делая это, он заставляет свои атомы сталкиваться друг с другом на более высоких скоростях, заставляя их конденсироваться в жидкости с очень интересными свойствами.
Если давление очень высокое (в десятки раз выше атмосферного), а температура очень низкая, благородные газы могут переходить даже в твердую фазу. Таким образом, инертные газы могут существовать в трех основных фазах вещества (твердое тело-жидкость-газ). Однако необходимые для этого условия требуют трудоемких технологий и методов.
Энергии ионизации
Благородные газы обладают очень высокой энергией ионизации; самый высокий из всех элементов периодической таблицы. Зачем? По причине его первой особенности: полного валентного слоя.
Наличие октета валентности ns 2 np 6 , удаление электрона с p-орбитали и превращение в ион B + электронной конфигурации ns 2 np 5 требует много энергии. Настолько, что первая энергия ионизации I 1 для этих газов имеет значение, превышающее 1000 кДж / моль.
Сильные ссылки
Не все инертные газы относятся к 18 группе периодической таблицы. Некоторые из них просто образуют прочные и достаточно устойчивые связи, которые нелегко разорвать. Этот тип инертного газа образует две молекулы: азот, N 2 , и диоксид углерода, CO 2 .
Азот характеризуется наличием очень прочной тройной связи N≡N, которую невозможно разорвать без экстремальных энергетических условий; например, вызванные молнией. В то время как CO 2 имеет две двойные связи, O = C = O, и является продуктом всех реакций горения с избытком кислорода.
Примеры инертных газов
гелий
Обозначается буквами He, это самый распространенный элемент во Вселенной после водорода. Он составляет около одной пятой массы звезд и Солнца.
На Земле его можно найти в резервуарах природного газа, расположенных в США и Восточной Европе.
Неон, аргон, криптон, ксенон, радон
Остальные благородные газы в группе 18 - это Ne, Ar, Kr, Xe и Rn.
Из всех них аргон является самым распространенным в земной коре (0,93% воздуха, которым мы дышим, составляет аргон), в то время как радон является самым редким продуктом радиоактивного распада урана и тория. Следовательно, он находится в различных местах с этими радиоактивными элементами, даже если они находятся глубоко под землей.
Поскольку эти элементы инертны, они очень полезны для вытеснения кислорода и воды из окружающей среды; чтобы гарантировать, что они не вмешиваются в определенные реакции, в которых они изменяют конечные продукты. Для этой цели находит широкое применение аргон.
Они также используются в качестве источников света (неоновые огни, автомобильные фонари, лампы, лазеры и т. Д.).
Ссылки
- Синтия Шонберг. (2018). Инертный газ: определение, типы и примеры. Получено с: study.com
- Шивер и Аткинс. (2008). Неорганическая химия. В элементах группы 18. (Четвертое издание). Мак Гроу Хилл.
- Уиттен, Дэвис, Пек и Стэнли. Химия. (8-е изд.). CENGAGE Learning, стр. 879-881.
- Wikipedia. (2018). Инертный газ. Получено с: en.wikipedia.org
- Брайан Л. Смит. (1962). Инертные газы: идеальные атомы для исследований. , Взято с: calteches.library.caltech.edu
- Профессор Патрисия Шепли. (2011). Благородные газы. Университет Иллинойса. Получено с: butane.chem.uiuc.edu
- Группа Боднера. (SF). Химия редких газов. Получено с: chemed.chem.purdue.edu