GAZELE INERTE: CARACTERISTICI ȘI EXEMPLE - CHIMIE - 2025

De gaze inerte , cunoscute și ca gaze rare sau nobile, sunt cele care nu au o reactivitate apreciabil. Cuvântul „inert” înseamnă că atomii acestor gaze nu sunt capabili să formeze un număr considerabil de compuși, iar unii dintre ei, precum heliul, nu reacționează deloc.

Astfel, într-un spațiu ocupat de atomi de gaz inert, aceștia vor reacționa cu atomi foarte specifici, indiferent de condițiile de presiune sau temperatură la care sunt supuși. În tabelul periodic compun grupa VIIIA sau 18, numită grupa gazelor nobile.

Sursa: Prin imagini Hi-Res ale elementelor chimice (http://images-of-elements.com/xenon.php), prin Wikimedia Commons

Imaginea superioară corespunde unui bec plin cu xenon excitat de un curent electric. Fiecare dintre gazele nobile este capabil să strălucească cu propriile culori prin incidența electricității.

Gazele inerte pot fi găsite în atmosferă, deși în proporții diferite. Argonul, de exemplu, are o concentrație de 0,93% de aer, în timp ce neonul este 0,0015%. Alte gaze inerte emană de la soare și ajung pe pământ, sau sunt generate în fundațiile sale stâncoase, fiind găsite ca produse radioactive.

Caracteristici de gaz inert

Gazele inerte variază în funcție de celulele lor atomice. Cu toate acestea, toate au o serie de caracteristici definite de structurile electronice ale atomilor lor.

Straturi complete de Valencia

Deplasându-se în orice perioadă a tabelului periodic de la stânga la dreapta, electronii ocupă orbitalele disponibile pentru o carcasă electronică n. Odată ce s-au umplut s orbitalele, urmate de d (din a patra perioadă) și apoi de orbitalele p.

Blocul p este caracterizat prin faptul că are o nsnp de configurare electronică, care dă naștere unui număr maxim de opt electroni, numit octet de valență, ns ² np ⁶ . Elementele care prezintă acest strat complet umplut sunt situate la extremitatea dreaptă a tabelului periodic: elementele din grupa 18, cea a gazelor nobile.

Prin urmare, toate gazele inerte au cochilii de valență complete, cu configurație ns ² np ⁶ . Astfel, se variază numărul de n fiecare dintre gazele inerte.

Singura excepție de la această caracteristică este heliul, al cărui n = 1 și, prin urmare, lipsește orbitalele p pentru acest nivel de energie. Astfel, configurația electronilor heliului este 1s ² și nu are un octet de valență, ci doi electroni.

Ei interacționează prin forțele Londrei

Atomii de gaze nobile pot fi vizualizați ca sfere izolate, cu tendință de reacție foarte mică. Având învelișurile de valență umplute, nu au nevoie să accepte electroni pentru a forma legături și au, de asemenea, o distribuție electronică omogenă. Prin urmare, ele nu formează legături sau între ele (oxigen spre deosebire, O ₂ , O = O).

Fiind atomi, nu pot interacționa unul cu celălalt prin forțe dipol-dipol. Așadar, singura forță care poate ține momentan doi atomi de gaz inert sunt forțele de la Londra sau de împrăștiere.

Acest lucru se datorează faptului că, chiar dacă sunt sfere cu distribuție electronică omogenă, electronii lor pot genera dipoli instantanee foarte scurti; suficient pentru a polariza un atom de gaz inert vecin. Astfel, doi atomi B se atrag unul pe celălalt și pentru un timp foarte scurt formează o pereche BB (nu o legătură BB).

Puncte foarte mici de topire și fierbere

Ca urmare a forțelor slabe londoneze care își mențin atomii împreună, abia pot interacționa ca să apară ca gaze incolore. Pentru a se condensa într-o fază lichidă, acestea necesită temperaturi foarte scăzute, forțând astfel atomii lor să „încetinească” și interacțiunile BBB ··· durează mai mult.

Acest lucru se poate realiza și prin creșterea presiunii. Făcând acest lucru, își forțează atomii să se ciocnească unul cu altul la viteze mai mari, forțându-i să se condenseze în lichide cu proprietăți foarte interesante.

Dacă presiunea este foarte mare (de zeci de ori mai mare decât atmosferică), iar temperatura este foarte scăzută, gazele nobile pot trece chiar în faza solidă. Astfel, gaze inerte pot exista în cele trei faze principale ale materiei (gaz solid-lichid). Cu toate acestea, condițiile necesare pentru această cerință tehnologie și metode laborioase.

Energii de ionizare

Gazele nobile au energii de ionizare foarte mari; cel mai înalt dintre toate elementele din tabelul periodic. De ce? Din cauza primei sale caracteristici: un strat de valență completă.

Având octetul de valență ns ² np ⁶ , scoaterea unui electron dintr-un orbital p și devenirea unui ion B ⁺ al configurației electronilor ns ² np ⁵ , necesită multă energie. Atât de mult, încât prima energie de ionizare I ¹ pentru aceste gaze are o valoare care depășește 1000 kJ / mol.

Legături puternice

Nu toate gazele inerte aparțin grupei 18 din tabelul periodic. Unele dintre ele formează pur și simplu legături puternice și stabile, încât nu pot fi rupte cu ușurință. Două molecule cadru acest tip de gaz inert: aceea de azot, N ₂ , și de dioxid de carbon, CO ₂ .

Azotul se caracterizează prin faptul că are o legătură triplă foarte puternică, N≡N, care nu poate fi ruptă fără condiții de energie extremă; de exemplu, cele declanșate de fulgere. În timp ce CO ₂ are două duble legături, O = C = O, și este produsul tuturor reacțiilor de ardere cu exces de oxigen.

Exemple de gaze inerte

Heliu

Desemnat cu literele He, este cel mai abundent element din univers după hidrogen. Formează aproximativ o cincime din masa stelelor și a soarelui.

Pe Pământ, poate fi găsit în rezervoarele de gaze naturale, situate în Statele Unite și estul Europei.

Neon, argon, kripton, xenon, radon

Restul gazelor nobile din grupa 18 sunt Ne, Ar, Kr, Xe și Rn.

Dintre toate, argonul este cel mai abundent în scoarța terestră (0,93% din aerul pe care îl respirăm este argonul), în timp ce radonul este de departe cel mai rar, un produs al descompunerii radioactive a uraniului și a torului. Prin urmare, se găsește în diferite terenuri cu aceste elemente radioactive, chiar dacă se găsesc în subteran.

Deoarece aceste elemente sunt inerte, sunt foarte utile pentru a îndepărta oxigenul și apa din mediu; pentru a garanta că nu intervin în anumite reacții atunci când modifică produsele finale. Argon găsește foarte mult în acest scop.

De asemenea, sunt utilizate ca surse de lumină (lumini de neon, felinare pentru vehicule, lămpi, lasere etc.).

Referințe

1. Cynthia Shonberg. (2018). Gaz inert: definiție, tipuri și exemple. Recuperat din: studiu.com
2. Shiver & Atkins. (2008). Chimie anorganică. În elementele grupului 18. (a patra editie). Mc Graw Hill.
3. Whitten, Davis, Peck și Stanley. Chimie. (Ediția a VIII-a). CENGAGE Learning, p 879-881.
4. Wikipedia. (2018). Gaz inert. Recuperat de la: en.wikipedia.org
5. Brian L. Smith. (1962). Gaze inerte: atomi ideali pentru cercetare. . Luat de la: calteches.library.caltech.edu
6. Profesoara Patricia Shapley. (2011). Gaze nobile. Universitatea din Illinois. Recuperat din: butane.chem.uiuc.edu
7. Grupul Bodner. (Sf). Chimia gazelor rare. Recuperat din: chemed.chem.purdue.edu