Caratteristiche ed esempi di gas inerte

il gas inerti, noti anche come gas rari o nobili, sono quelli che non hanno reattività apprezzabile. La parola "inerte" significa che gli atomi di questi gas non sono in grado di formare un numero di composti considerati, e alcuni di essi, come l'elio, non reagiscono affatto.

Così, in uno spazio occupato da atomi di gas inerti, questi reagiranno con atomi molto specifici, indipendentemente dalle condizioni di pressione o temperatura a cui sono sottoposti. Nella tavola periodica essi compongono il gruppo VIIIA o 18, chiamato gruppo di gas nobili.

L'immagine superiore corrisponde a una lampadina riempita di xeno eccitata da una corrente elettrica. Ciascuno dei gas nobili è in grado di brillare con i propri colori attraverso l'incidenza dell'elettricità.

I gas inerti possono essere trovati nell'atmosfera, anche se in proporzioni diverse. L'argon, per esempio, ha una concentrazione dello 0,93% dell'aria, mentre il neon dello 0,0015%. Altri gas inerti emanano dal sole e raggiungono la terra, o sono generati nelle sue fondamenta rocciose, essendo trovati come prodotti radioattivi.

indice

• 1 Caratteristiche dei gas inerti
  • 1.1 Livelli completi di valenza
  • 1.2 Interagire attraverso le forze di Londra
  • 1.3 Punto di fusione e di ebollizione molto bassi
  • 1.4 Energie di ionizzazione
  • 1.5 Collegamenti forti
• 2 Esempi di gas inerti
  • 2.1 Elio
  • 2.2 Neon, argon, krypton, xenon, radon
• 3 riferimenti

Caratteristiche dei gas inerti

I gas inerti variano a seconda dei loro cespugli atomici. Tuttavia, tutti hanno una serie di caratteristiche definite dalle strutture elettroniche dei loro atomi.

Livelli completi di valenza

Passando attraverso qualsiasi periodo della tavola periodica da sinistra a destra, gli elettroni stanno occupando gli orbitali disponibili per uno strato elettronico n. Una volta riempiti gli orbitali, seguito da d (dal quarto periodo) e poi dagli orbitali p.

Blocco p è caratterizzata da una configurazione elettronica NSNP, risultando in un numero massimo di otto elettroni, chiamato valenza ottetto, ns²np⁶. Gli elementi che presentano questo strato completamente riempito si trovano all'estrema destra della tavola periodica: gli elementi del gruppo 18, quello dei gas nobili.

Pertanto, tutti i gas inerti hanno strati di valenza completi con configurazione ns²np⁶. Quindi, variando il numero di n ciascuno dei gas inerti è ottenuto.

L'unica eccezione a questa funzione è l'elio, di chi n= 1 e quindi manca p orbitali per quel livello di energia. Pertanto, la configurazione elettronica dell'elio è 1s² e non ha un ottetto di valenza, ma due elettroni.

Interagire attraverso le forze di Londra

Gli atomi dei gas nobili possono essere visualizzati come sfere isolate con pochissima tendenza a reagire. Avendo i loro livelli di valenza pieni, non hanno bisogno di accettare elettroni per formare legami, e inoltre, hanno una distribuzione elettronica omogenea. Pertanto, non formano legami o tra di loro (a differenza dell'ossigeno, OR₂, O = O).

Essendo atomi, non possono interagire l'un l'altro con le forze dipolo-dipolo. Quindi l'unica forza che può tenere insieme momentaneamente due atomi di gas inerti sono le forze di Londra o di dispersione.

Ciò è dovuto al fatto che, anche se sono sfere con distribuzione elettronica omogenea, i loro elettroni possono produrre dipoli istantanei molto brevi; abbastanza per polarizzare un atomo vicino di gas inerte. Quindi, due atomi di B si attraggono e per un tempo molto breve formano una coppia BB (non un legame B-B).

Punti di fusione e di ebollizione molto bassi

Come risultato delle deboli forze di Londra che tengono insieme i loro atomi, difficilmente possono interagire per manifestarsi come gas incolori. Condensare in una fase liquida, richiedono temperature molto basse, costringendo così i suoi atomi "lenti" e sopportare più le interazioni BBB ···.

Questo può anche essere ottenuto aumentando la pressione. In questo modo, i loro atomi sono costretti a collidere a velocità più elevate l'uno con l'altro, costringendoli a condensare in liquidi con proprietà molto interessanti.

Se la pressione è molto elevata (decine di volte superiore a quella atmosferica), e bassissima temperatura, i gas nobili può anche passare fase solida. Pertanto, i gas inerti possono esistere nelle tre fasi principali della materia (solido-gas liquido). Tuttavia, le condizioni necessarie per questa tecnologia della domanda e metodi laboriosi.

Energie di ionizzazione

I gas nobili hanno energie di ionizzazione molto elevate; il più alto di tutti gli elementi della tavola periodica. Perché? Per la ragione della sua prima caratteristica: un guscio di valenza completo.

Avendo il valence octet ns²np⁶, rimuovendo un elettrone da un p orbitale, e diventando un ione B⁺ configurazione elettronica ns²np⁵Richiede molta energia. Così tanto, che la prima energia di ionizzazione I¹ per questi gas ha un valore superiore a 1000 kJ / mol.

Collegamenti forti

Non tutti i gas inerti appartengono al gruppo 18 della tavola periodica. Alcuni di loro semplicemente formano legami abbastanza forti e abbastanza stabili da non poterli rompere facilmente. Due molecole inquinano questo tipo di gas inerti: azoto, N₂e quello del biossido di carbonio, CO₂.

L'azoto è caratterizzato dall'avere un triplo legame molto forte, N≡N, che non può essere rotto senza condizioni di energia estrema; per esempio, quelli scatenati da un raggio elettrico. Mentre il CO₂ Ha due doppi legami, O = C = O, ed è il prodotto di tutte le reazioni di combustione con eccesso di ossigeno.

Esempi di gas inerti

elio

Designato con le lettere He, è l'elemento più abbondante dell'universo dopo l'idrogeno. Forma circa un quinto della massa delle stelle e del sole.

Sulla Terra, può essere trovato nei serbatoi di gas naturale, situati negli Stati Uniti e nell'Europa orientale.

Neon, argon, krypton, xeno, radon

Il resto dei gas nobili del gruppo 18 sono Ne, Ar, Kr, Xe e Rn.

Di tutti loro, l'argo è il più abbondante nella crosta terrestre (lo 0,93% dell'aria che respiriamo è argon), mentre il radon è di gran lunga il prodotto più scarso, il decadimento radioattivo dell'uranio e del torio. Pertanto, si trova in diversi terreni con questi elementi radioattivi, anche se si trovano a grandi profondità sottoterra.

Poiché questi elementi sono inerti, sono molto utili per spostare l'ossigeno e l'acqua dall'ambiente; in questo modo, assicurarsi di non intervenire in determinate reazioni dove alterano i prodotti finali. Argon trova molto utile per questo scopo.

Sono anche utilizzati come sorgenti luminose (luci al neon, lampade per veicoli, lampade, laser, ecc.).

riferimenti

1. Cynthia Shonberg (2018). Gas inerte: definizione, tipi ed esempi. Estratto da: study.com
2. Shiver e Atkins. (2008). Chimica inorganica Negli elementi del gruppo 18. (quarta edizione). Mc Graw Hill.
3. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chimica. (8 ° ed.). CENGAGE Learning, p 879-881.
4. Wikipedia. (2018). Gas inerte Estratto da: en.wikipedia.org
5. Brian L. Smith. (1962). Gas inerti: atomi ideali per la ricerca. [PDF]. Tratto da: calteches.library.caltech.edu
6. La professoressa Patricia Shapley. (2011). Gas nobili. Università dell'Illinois. Estratto da: butane.chem.uiuc.edu
7. Il gruppo Bodner. (N.d.). La chimica dei gas rare. Estratto da: chemed.chem.purdue.edu