INERTGASE: EIGENSCHAFTEN UND BEISPIELE - CHEMIE - 2025

Die Inertgase , auch als Edel- oder Edelgase bekannt, weisen keine nennenswerte Reaktivität auf. Das Wort "inert" bedeutet, dass die Atome dieser Gase nicht in der Lage sind, eine beträchtliche Anzahl von Verbindungen zu bilden, und einige von ihnen, wie Helium, überhaupt nicht reagieren.

In einem Raum, der von Inertgasatomen 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, die als Gruppe der Edelgase bezeichnet wird.

Quelle: Von hochauflösenden Bildern chemischer Elemente (http://images-of-elements.com/xenon.php) über Wikimedia Commons

Das obere Bild entspricht einer mit Xenon gefüllten Glühbirne, die durch elektrischen Strom angeregt wird. Jedes der Edelgase kann durch das Einbringen von Elektrizität mit seinen eigenen Farben leuchten.

Inertgase können in der Atmosphäre gefunden werden, wenn auch in unterschiedlichen Anteilen. Argon hat zum Beispiel eine Konzentration von 0,93% Luft, während Neon 0,0015% beträgt. Andere Inertgase gehen von der Sonne aus und erreichen die Erde oder werden in ihren felsigen Fundamenten als radioaktive Produkte erzeugt.

Inertgaseigenschaften

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

Volle Valencia-Schichten

Die Elektronen bewegen sich durch eine beliebige Periode des Periodensystems von links nach rechts und besetzen die Orbitale, die für eine elektronische Hülle n verfügbar sind. Sobald die s-Orbitale gefüllt sind, gefolgt von d (ab der vierten Periode) und dann den p-Orbitalen.

Der p-Block zeichnet sich durch eine elektronische Konfiguration nsnp aus, die zu einer maximalen Anzahl von acht Elektronen führt, die als Valenzoktett ns ² np ^{6 bezeichnet wird} . 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 Valenzschalen mit einer Konfiguration von ns ² np ⁶ . Somit wird eine Variation der Anzahl von n jedes der Inertgase erhalten.

Die einzige Ausnahme von dieser Eigenschaft ist Helium, dessen n = 1 ist und dem daher p-Orbitale für dieses Energieniveau fehlen. Somit ist die Elektronenkonfiguration von Helium 1s ² und es hat nicht ein Valenzoktett, sondern zwei Elektronen.

Sie interagieren mit Kräften von London

Die Edelgasatome können als isolierte Kugeln mit sehr geringer Reaktionsneigung dargestellt werden. Durch das Füllen ihrer Valenzschalen müssen sie keine Elektronen aufnehmen, um Bindungen zu bilden, und sie haben auch eine homogene elektronische Verteilung. Daher bilden sie keine Bindungen oder untereinander (im Gegensatz zu Sauerstoff O ₂ , O = O).

Als Atome können sie nicht durch Dipol-Dipol-Kräfte miteinander interagieren. Die einzige Kraft, die zwei Inertgasatome momentan zusammenhalten kann, sind die Londoner oder Streukräfte.

Dies liegt daran, dass ihre Elektronen selbst als Kugeln mit homogener elektronischer Verteilung sehr kurze augenblickliche Dipole erzeugen können; genug, um ein benachbartes Inertgasatom zu polarisieren. Somit ziehen sich zwei B-Atome an und bilden für sehr kurze Zeit ein BB-Paar (keine BB-Bindung).

Sehr niedrige Schmelz- und Siedepunkte

Aufgrund der schwachen Londoner Kräfte, die ihre Atome zusammenhalten, können sie kaum interagieren und sich als farblose Gase zeigen. Um zu einer flüssigen Phase zu kondensieren, benötigen sie sehr niedrige Temperaturen, wodurch ihre Atome „langsamer“ werden und die BBB ··· Wechselwirkungen länger andauern.

Dies kann auch durch Erhöhen des Drucks erreicht werden. Auf diese Weise werden seine Atome gezwungen, mit höheren Geschwindigkeiten miteinander zu kollidieren, wodurch sie gezwungen werden, zu Flüssigkeiten mit sehr interessanten Eigenschaften zu kondensieren.

Wenn der Druck sehr hoch ist (zehnmal höher als in der Atmosphäre) 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 Bedingungen erfordern jedoch mühsame Technologien und Methoden.

Ionisierungsenergien

Edelgase haben sehr hohe Ionisierungsenergien; das höchste aller Elemente im Periodensystem. Warum? Aus dem Grund seines ersten Merkmals: eine vollständige Valenzschicht.

Wenn das Valenzoktett ns ² np ⁶ vorliegt , erfordert das Entfernen eines Elektrons aus einem p-Orbital und das Werden eines B ⁺ -Ions der Elektronenkonfiguration ns ² np ⁵ viel Energie. So sehr, dass die erste Ionisierungsenergie I ¹ für diese Gase einen Wert hat, der 1000 kJ / mol überschreitet.

Starke Verbindungen

Nicht alle Inertgase gehören zur Gruppe 18 des Periodensystems. Einige von ihnen bilden einfach starke und stabile Bindungen, so dass sie nicht leicht gebrochen werden können. Zwei Moleküle rahmen diese Art von Inertgas ein: das von Stickstoff N ₂ und das von Kohlendioxid CO ₂ .

Stickstoff zeichnet sich durch eine sehr starke Dreifachbindung aus, N≡N, die ohne Bedingungen extremer Energie nicht gebrochen werden kann. Zum Beispiel solche, die vom Blitz ausgelöst werden. Während CO ₂ zwei Doppelbindungen aufweist, ist O = C = O und das Produkt aller Verbrennungsreaktionen mit überschüssigem Sauerstoff.

Beispiele für Inertgase

Helium

Mit den Buchstaben He bezeichnet, ist es nach Wasserstoff das am häufigsten vorkommende Element im Universum. Es bildet etwa ein Fünftel der Masse der Sterne und der Sonne.

Auf der Erde kann es in Erdgasspeichern in den USA und in Osteuropa gefunden werden.

Neon, Argon, Krypton, Xenon, Radon

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

Von allen ist Argon in der Erdkruste am häufigsten anzutreffen (0,93% der Luft, die wir atmen, ist Argon), während Radon bei weitem am seltensten ist, ein Produkt des radioaktiven Zerfalls von Uran und Thorium. Daher kommt es in verschiedenen Gebieten mit diesen radioaktiven Elementen vor, auch wenn sie tief unter der Erde gefunden werden.

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

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

Verweise

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