INERTE GASSEN: KENMERKEN EN VOORBEELDEN - CHEMIE - 2026

De inerte gassen , ook wel zeldzame of edelgassen genoemd, hebben geen noemenswaardige reactiviteit. Het woord 'inert' betekent dat de atomen van deze gassen niet in staat zijn om een ​​aanzienlijk aantal verbindingen te vormen en dat sommige ervan, zoals helium, helemaal niet reageren.

Dus in een ruimte die wordt ingenomen door inerte gasatomen, zullen deze reageren met zeer specifieke atomen, ongeacht de druk- of temperatuuromstandigheden waaraan ze worden blootgesteld. In het periodiek systeem vormen ze de groep VIIIA of 18, de zogenaamde groep edelgassen.

Bron: door hi-res afbeeldingen van chemische elementen (http://images-of-elements.com/xenon.php), via Wikimedia Commons

De bovenste afbeelding komt overeen met een lamp gevuld met xenon opgewekt door een elektrische stroom. Elk van de edelgassen kan door de inval van elektriciteit met zijn eigen kleuren schijnen.

Inerte gassen kunnen in de atmosfeer worden aangetroffen, zij het in verschillende verhoudingen. Argon heeft bijvoorbeeld een concentratie van 0,93% lucht, terwijl neon 0,0015% is. Andere inerte gassen komen uit de zon en bereiken de aarde, of worden gegenereerd in de rotsachtige fundamenten en worden aangetroffen als radioactieve producten.

Kenmerken van inert gas

Inerte gassen variëren afhankelijk van hun atomaire cellen. Ze hebben echter allemaal een reeks kenmerken die worden bepaald door de elektronische structuren van hun atomen.

Volledige Valencia-lagen

Terwijl ze van links naar rechts door een periode van het periodiek systeem gaan, bezetten de elektronen de orbitalen die beschikbaar zijn voor een elektronische schaal n. Zodra de s orbitalen zijn gevuld, gevolgd door de d (uit de vierde periode) en vervolgens de p orbitalen.

Het p-blok wordt gekenmerkt door een elektronische configuratie nsnp, die aanleiding geeft tot maximaal acht elektronen, het valentie-octet, ns ² np ^{6 genoemd} . De elementen die deze volledig gevulde laag presenteren, bevinden zich helemaal rechts van het periodiek systeem: de elementen van groep 18, die van de edelgassen.

Daarom hebben alle inerte gassen complete valentieschalen met een ns ² np ^6- configuratie . Aldus wordt het aantal van n elk van de inerte gassen gevarieerd.

De enige uitzondering op deze eigenschap is helium, waarvan n = 1 en dus geen p orbitalen voor dat energieniveau. De elektronenconfiguratie van helium is dus 1s ² en het heeft niet één valentie-octet, maar twee elektronen.

Ze werken samen door krachten van Londen

De edelgasatomen kunnen worden gevisualiseerd als geïsoleerde bollen met een zeer geringe neiging tot reageren. Door hun valentieschalen te laten vullen, hoeven ze geen elektronen te accepteren om bindingen te vormen, en hebben ze ook een homogene elektronische distributie. Daarom vormen ze geen bindingen of onderling (in tegenstelling tot zuurstof, O ₂ , O = O).

Omdat ze atomen zijn, kunnen ze geen interactie met elkaar hebben door middel van dipool-dipoolkrachten. Dus de enige kracht die twee inerte gasatomen tijdelijk bij elkaar kan houden, zijn de Londense of verstrooiende krachten.

Dit komt doordat, zelfs als bollen met een homogene elektronische distributie, hun elektronen zeer korte momentane dipolen kunnen voortbrengen; genoeg om een ​​naburig inert gasatoom te polariseren. Dus twee B-atomen trekken elkaar aan en vormen gedurende een zeer korte tijd een BB-paar (geen BB-binding).

Zeer lage smelt- en kookpunten

Als gevolg van de zwakke Londense krachten die hun atomen bij elkaar houden, kunnen ze nauwelijks samenwerken en verschijnen als kleurloze gassen. Om tot een vloeistoffase te condenseren, hebben ze zeer lage temperaturen nodig, waardoor hun atomen gedwongen worden te "vertragen" en de BBB ···-interacties langer duren.

Dit kan ook worden bereikt door de druk te verhogen. Door dit te doen, dwingt het zijn atomen om met hogere snelheden met elkaar in botsing te komen, waardoor ze worden gedwongen om te condenseren tot vloeistoffen met zeer interessante eigenschappen.

Als de druk erg hoog is (tientallen keren hoger dan atmosferisch), en de temperatuur erg laag, kunnen de edelgassen zelfs in de vaste fase terechtkomen. Inerte gassen kunnen dus voorkomen in de drie belangrijkste fasen van materie (vast-vloeibaar-gas). De voorwaarden hiervoor vereisen echter omslachtige technologie en methoden.

Ionisatie-energieën

Edelgassen hebben zeer hoge ionisatie-energieën; het hoogste van alle elementen in het periodiek systeem. Waarom? Vanwege het eerste kenmerk: een volledige valentie-laag.

Door het valentie-octet ns ² np ^{6 te hebben} , een elektron uit een p-orbitaal te verwijderen en een B ⁺ -ion ​​te worden met een elektronenconfiguratie ns ² np ⁵ , vereist veel energie. Zo erg zelfs dat de eerste ionisatie-energie I ¹ voor deze gassen een waarde heeft die hoger is dan 1000 kJ / mol.

Sterke links

Niet alle inerte gassen behoren tot groep 18 van het periodiek systeem. Sommigen van hen vormen eenvoudigweg sterk en stabiel genoeg banden die niet gemakkelijk kunnen worden verbroken. Twee moleculen vormen dit type inert gas: dat van stikstof, N ₂ , en dat van kooldioxide, CO ₂ .

Stikstof wordt gekenmerkt door een zeer sterke drievoudige binding, N≡N, die niet kan worden verbroken zonder condities van extreme energie; bijvoorbeeld die veroorzaakt door bliksem. Terwijl CO ₂ twee dubbele bindingen heeft, O = C = O, en het product is van alle verbrandingsreacties met overtollige zuurstof.

Voorbeelden van inerte gassen

Helium

Aangeduid met de letters He, is het na waterstof het meest voorkomende element in het universum. Het vormt ongeveer een vijfde van de massa van sterren en de zon.

Op aarde is het te vinden in aardgasreservoirs, gelegen in de Verenigde Staten en Oost-Europa.

Neon, argon, krypton, xenon, radon

De rest van de edelgassen in groep 18 zijn Ne, Ar, Kr, Xe en Rn.

Van al deze soorten komt argon het meest voor in de aardkorst (0,93% van de lucht die we inademen is argon), terwijl radon verreweg het meest schaars is, een product van het radioactieve verval van uranium en thorium. Daarom wordt het op verschillende terreinen met deze radioactieve elementen aangetroffen, zelfs als ze diep onder de grond worden aangetroffen.

Omdat deze elementen inert zijn, zijn ze erg nuttig om zuurstof en water uit de omgeving te verdrijven; om te garanderen dat ze niet tussenkomen in bepaalde reacties waarbij ze de eindproducten veranderen. Argon kan hiervoor veel worden gebruikt.

Ze worden ook gebruikt als lichtbron (neonlichten, voertuiglantaarns, lampen, lasers enz.).

Referenties

1. Cynthia Shonberg. (2018). Inert gas: definitie, typen en voorbeelden. Hersteld van: study.com
2. Shiver & Atkins. (2008). Anorganische scheikunde. In de elementen van groep 18. (vierde druk). Mc Graw Hill.
3. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chemie. (8e ed.). CENGAGE Leren, p 879-881.
4. Wikipedia. (2018). Inert gas. Hersteld van: en.wikipedia.org
5. Brian L. Smith. (1962). Inerte gassen: ideale atomen voor onderzoek. . Genomen uit: calteches.library.caltech.edu
6. Professor Patricia Shapley. (2011). Edele gassen. Universiteit van Illinois. Hersteld van: butane.chem.uiuc.edu
7. De Bodner Group. (sf). De chemie van de zeldzame gassen. Hersteld van: chemed.chem.purdue.edu