ИНЕРТНИ ГАЗОВЕ: ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПРИМЕРИ - ХИМИЯ - 2025

На инертни газове, известни също като редки или благородни газове, са тези, които не са значително реактивност. Думата "инертен" означава, че атомите на тези газове не са в състояние да образуват значителен брой съединения и някои от тях, като хелий, изобщо не реагират.

По този начин, в пространство, заето от атоми на инертен газ, те ще реагират с много специфични атоми, независимо от условията на налягане или температура, на които са подложени. В периодичната таблица те съставят група VIIIA или 18, наречена група благородни газове.

Източник: От Hi-Res изображения на химически елементи (http://images-of-elements.com/xenon.php), чрез Wikimedia Commons

Горното изображение съответства на крушка, изпълнена с ксенон, възбуден от електрически ток. Всеки от благородните газове е в състояние да свети със собствените си цветове чрез появата на електричество.

Инертните газове могат да се намерят в атмосферата, макар и в различни пропорции. Аргонът например има концентрация от 0,93% въздух, докато неон е 0,0015%. Други инертни газове се отделят от слънцето и достигат до земята, или се генерират в скалистите му основи, намирайки се като радиоактивни продукти.

Характеристики на инертния газ

Инертните газове варират в зависимост от техните атомни клетки. Всички обаче имат поредица от характеристики, определени от електронните структури на техните атоми.

Пълни слоеве на Валенсия

Придвижвайки се през всеки период от периодичната таблица отляво надясно, електроните заемат орбиталите, налични за електронна обвивка n. След като s орбитали са попълнени, последвани от d (от четвъртия период) и след това p орбитали.

P блокът се характеризира с това, че има електронна конфигурация nsnp, пораждаща максимален брой от осем електрона, наречени валентен октет, ns ² np ⁶. Елементите, които представят този напълно запълнен слой, са разположени в крайната дясна част на периодичната таблица: елементите от група 18, тази на благородните газове.

Следователно, всички инертни газове имат пълна валентна обвивка с ns ² np ⁶ конфигурация. По този начин се получава вариране на броя n на всеки от инертните газове.

Единственото изключение от тази характеристика е хелий, чийто n = 1 и следователно няма p орбитали за това енергийно ниво. По този начин, електронната конфигурация на хелий е 1s ² и той няма един валентен октет, а два електрона.

Те си взаимодействат от силите на Лондон

Благородните газови атоми могат да бъдат визуализирани като изолирани сфери с много малка склонност към реакция. С попълването на валентните им черупки те не се нуждаят от приемане на електрони за образуване на връзки и те също имат хомогенно електронно разпределение. Следователно, те не образуват връзки или между себе си (за разлика от кислород, О ₂, О = О).

Бидейки атоми, те не могат да си взаимодействат помежду си чрез дипол-диполни сили. Така че единствената сила, която за момент може да задържи два инертни газови атома, са силите на Лондон или разсейването.

Това е така, защото дори и да са сфери с хомогенно електронно разпределение, техните електрони могат да произведат много къси мигновени диполи; достатъчно, за да поляризира съседен атом на инертен газ. По този начин два В атома се привличат взаимно и за много кратко време образуват BB двойка (не BB връзка).

Много ниски точки на топене и кипене

В резултат на слабите лондонски сили, които държат атомите си заедно, те едва могат да си взаимодействат, за да се покажат като безцветни газове. За да се кондензират в течна фаза, те се нуждаят от много ниски температури, като по този начин принуждават атомите си да „забавят” и взаимодействията на BBB ··· продължават по-дълго.

Това може да се постигне и чрез увеличаване на налягането. Правейки това, той принуждава атомите си да се сблъскват един с друг при по-висока скорост, принуждавайки ги да се кондензират в течности с много интересни свойства.

Ако налягането е много високо (десетки пъти по-високо от атмосферното) и температурата е много ниска, благородните газове могат дори да преминат в твърдата фаза. По този начин инертните газове могат да съществуват в трите основни фази на материята (твърда течност-газ). Условията, необходими за това, обаче изискват трудоемки технологии и методи.

Йонизационни енергии

Благородните газове имат много висока йонизационна енергия; най-високият от всички елементи в периодичната таблица. Защо? Поради причината за първата му характеристика: пълен валентен слой.

Притежавайки валентния октет ns ² np ⁶, премахването на електрон от p орбитала и превръщането в B ⁺ йон на електронна конфигурация ns ² np ⁵, изисква много енергия. Толкова, че първата енергия на йонизация I ¹ за тези газове има стойност, която надвишава 1000 kJ / mol.

Силни връзки

Не всички инертни газове принадлежат към група 18 на периодичната таблица. Някои от тях просто образуват достатъчно силни и стабилни връзки, които не могат да бъдат прекъснати лесно. Две молекули рамката този тип инертен газ: тази на азот, N ₂, и на въглероден диоксид, СО ₂.

Азотът се характеризира с това, че има много силна тройна връзка, N≡N, която не може да бъде прекъсната без условия на изключителна енергия; например тези, задействани от мълнии. Докато СО ₂ има две двойни връзки, О = С = О и е продукт на всички реакции на горене с излишък от кислород.

Примери за инертни газове

хелий

Обозначен с буквите He, той е най-изобилният елемент във Вселената след водорода. Образува около една пета от масата на звездите и слънцето.

На Земята може да се намери в резервоари за природен газ, разположени в САЩ и Източна Европа.

Неон, аргон, криптон, ксенон, радон

Останалите от благородните газове от група 18 са Ne, Ar, Kr, Xe и Rn.

От всички тях аргонът е най-изобилният в земната кора (0,93% от въздуха, който дишаме, е аргон), докато радонът е най-редкият, продукт на радиоактивното разпадане на уран и торий. Следователно той се намира в различни терени с тези радиоактивни елементи, дори ако те са открити дълбоко под земята.

Тъй като тези елементи са инертни, те са много полезни за изместване на кислорода и водата от околната среда; за да се гарантира, че те не се намесват в определени реакции, когато променят крайните продукти. Аргон намира много полза за тази цел.

Те се използват и като източници на светлина (неонови светлини, фенери на превозни средства, лампи, лазери и др.).

Препратки

1. Синтия Шонберг. (2018). Инертен газ: Определение, видове и примери. Възстановено от: study.com
2. Шивър и Аткинс. (2008 г.). Неорганична химия. В елементите на група 18. (четвърто издание). Mc Graw Hill.
3. Уитън, Дейвис, Пек и Стенли. Химия. (8-мо изд.). CENGAGE Learning, стр. 879-881.
4. Wikipedia. (2018). Инертен газ. Възстановено от: en.wikipedia.org
5. Брайън Л. Смит. (1962). Инертни газове: Идеални атоми за изследване., Взета от: calteches.library.caltech.edu
6. Професор Патриша Шапли. (2011 г.). Благородни газове. Университета на Илинойс. Възстановено от: butane.chem.uiuc.edu
7. Групата на Боднър. (SF). Химията на редките газове. Възстановени от: chemed.chem.purdue.edu