คุณสมบัติและตัวอย่างของก๊าซเฉื่อย

ก๊าซเฉื่อย, หรือที่เรียกว่าก๊าซที่หายากหรือมีเกียรติพวกมันคือสิ่งที่ไม่เกิดปฏิกิริยาที่น่าชื่นชม คำว่า 'เฉื่อย' หมายความว่าอะตอมของก๊าซเหล่านี้ไม่สามารถสร้างสารประกอบจำนวนมากที่พิจารณาและบางส่วนของพวกมันเช่นฮีเลียมจะไม่ตอบสนองเลย.

ดังนั้นในพื้นที่ที่ถูกครอบครองโดยอะตอมของก๊าซเฉื่อยสิ่งเหล่านี้จะทำปฏิกิริยากับอะตอมที่เฉพาะเจาะจงมาก ๆ โดยไม่คำนึงถึงสภาวะของแรงดันหรืออุณหภูมิที่พวกมันอยู่ภายใต้ ในตารางธาตุพวกเขาแต่งกลุ่ม VIIIA หรือ 18 เรียกว่ากลุ่มของก๊าซมีตระกูล.

ภาพด้านบนสอดคล้องกับหลอดไฟที่เต็มไปด้วยซีนอนที่ตื่นเต้นด้วยกระแสไฟฟ้า ก๊าซมีตระกูลแต่ละชนิดสามารถส่องแสงด้วยสีของมันเองผ่านการเกิดกระแสไฟฟ้า.

ก๊าซเฉื่อยสามารถพบได้ในบรรยากาศแม้ว่าจะอยู่ในสัดส่วนที่ต่างกัน ยกตัวอย่างเช่นอาร์กอนมีความเข้มข้น 0.93% ของอากาศในขณะที่นีออนของ 0.0015% ก๊าซเฉื่อยอื่น ๆ ที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์และไปถึงโลกหรือเกิดขึ้นในฐานหินของมันถูกพบว่าเป็นผลิตภัณฑ์กัมมันตรังสี.

ดัชนี

• 1 ลักษณะของก๊าซเฉื่อย
  • 1.1 เลเยอร์วาเลนซ์แบบเต็ม
  • 1.2 โต้ตอบผ่านกองกำลังของลอนดอน
  • 1.3 จุดหลอมเหลวและจุดเดือดต่ำมาก
  • 1.4 พลังงานไอออไนเซชัน
  • 1.5 การเชื่อมโยงที่แข็งแกร่ง
• 2 ตัวอย่างของก๊าซเฉื่อย
  • 2.1 ฮีเลียม
  • 2.2 Neon, argon, krypton, xenon, radon
• 3 อ้างอิง

ลักษณะของก๊าซเฉื่อย

ก๊าซเฉื่อยแตกต่างกันไปตามพุ่มไม้ของอะตอม อย่างไรก็ตามทุกชุดของคุณลักษณะที่กำหนดโดยโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมของพวกเขา.

ทำเลเยอร์เวเลนซ์สมบูรณ์

เมื่อผ่านช่วงเวลาใด ๆ ของตารางธาตุจากซ้ายไปขวาอิเล็กตรอนจะครอบครองวงโคจรที่มีอยู่สำหรับชั้นอิเล็กทรอนิกส์ n. เมื่อเติม orbitals s แล้วตามด้วย d (จากช่วงเวลาที่สี่) และตามด้วย p orbitals p.

บล็อก p มีลักษณะเฉพาะด้วยการกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์ nsnp ทำให้มีจำนวนอิเล็กตรอนสูงสุดแปดตัวเรียกว่าวาเลนซ์ออคเต็ต (n)²NP⁶. องค์ประกอบที่นำเสนอเลเยอร์ที่เติมอย่างสมบูรณ์นี้จะอยู่ที่ด้านขวาสุดของตารางธาตุ: องค์ประกอบของกลุ่ม 18, ของก๊าซมีตระกูล.

ดังนั้นก๊าซเฉื่อยทั้งหมดจึงมีเลเยอร์เวเลนซ์ที่สมบูรณ์พร้อมการกำหนดค่า ns²NP⁶. ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงจำนวนของ n คุณจะได้รับก๊าซเฉื่อยแต่ละอัน.

ข้อยกเว้นเพียงอย่างเดียวสำหรับฟีเจอร์นี้คือฮีเลียมซึ่ง n= 1 ดังนั้นจึงไม่มี p orbitals สำหรับระดับพลังงานนั้น ดังนั้นการกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์ของฮีเลียมคือ 1 วินาที² และมันไม่มีวาเลนต์ออคเต็ต แต่มีอิเล็กตรอนสองตัว.

โต้ตอบผ่านกองกำลังของลอนดอน

อะตอมของก๊าซมีตระกูลสามารถมองเห็นเป็นทรงกลมที่แยกได้และมีแนวโน้มที่จะตอบสนองน้อยมาก พวกเขาไม่จำเป็นต้องรับอิเล็กตรอนเพื่อสร้างพันธะและพวกเขาก็มีการกระจายทางอิเลคทรอนิคส์ที่เป็นเนื้อเดียวกัน ดังนั้นจึงไม่ได้สร้างพันธะหรือระหว่างตัวเอง (ต่างจากออกซิเจนหรือ₂, O = O).

การเป็นอะตอมพวกมันไม่สามารถโต้ตอบซึ่งกันและกันด้วยแรงไดโพล - ไดโพล ดังนั้นแรงเพียงอย่างเดียวที่สามารถรวมตัวกันได้ในไม่ช้าอะตอมสองตัวของก๊าซเฉื่อยคือแรงของลอนดอนหรือการกระจายตัว.

นี่เป็นเพราะข้อเท็จจริงที่ว่าแม้ว่าพวกมันจะเป็นทรงกลมที่มีการกระจายทางอิเล็กทรอนิกส์ที่เป็นเนื้อเดียวกันอิเล็กตรอนของพวกมันสามารถสร้างไดโพลทันทีที่สั้นมาก ๆ พอที่จะทำให้ขั้วของก๊าซเฉื่อยมีขั้ว ดังนั้นอะตอม B สองตัวดึงดูดซึ่งกันและกันและในช่วงเวลาสั้น ๆ ในรูปแบบคู่ BB (ไม่ใช่พันธะ B-B).

จุดหลอมเหลวและจุดเดือดต่ำมาก

อันเป็นผลมาจากกองกำลังที่อ่อนแอของกรุงลอนดอนที่ยึดอะตอมของพวกเขาไว้ด้วยกันพวกเขาแทบจะไม่สามารถโต้ตอบเพื่อแสดงเป็นก๊าซไม่มีสี ในการควบแน่นในสถานะของเหลวพวกเขาต้องการอุณหภูมิที่ต่ำมากเพื่อบังคับให้อะตอมของพวกเขา "ช้าลง" และใช้เวลานานในการโต้ตอบ BBB ···.

สิ่งนี้สามารถทำได้โดยการเพิ่มความดัน ด้วยการทำเช่นนี้พวกมันบังคับให้อะตอมชนกันด้วยความเร็วสูงขึ้นทำให้พวกมันควบแน่นเป็นของเหลวที่มีคุณสมบัติน่าสนใจมาก.

หากความดันสูงมาก (สูงกว่าบรรยากาศสิบเท่า) และอุณหภูมิต่ำมากก๊าซมีตระกูลก็สามารถผ่านไปยังสถานะของแข็งได้ ดังนั้นก๊าซเฉื่อยสามารถมีอยู่ในสามเฟสหลักของสสาร (ของแข็ง - ของเหลว - ก๊าซ) อย่างไรก็ตามเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับเทคโนโลยีความต้องการนี้และวิธีการที่ลำบาก.

พลังงานไอออนไนซ์

ก๊าซมีตระกูลมีพลังงานไอออนไนซ์สูงมาก องค์ประกอบสูงสุดของตารางธาตุ ทำไม? ด้วยเหตุผลของลักษณะแรก: เปลือกวาเลนซ์แบบเต็ม.

โดยมีวาเลนซ์ออคเต็ต ns²NP⁶, เอาอิเล็กตรอนออกจากวง p และกลายเป็นไอออน B⁺ การกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์ ns²NP⁵, มันต้องใช้พลังงานมาก มากนั่นคือพลังงานไอออนไนซ์แรกของฉัน¹ สำหรับก๊าซเหล่านี้มีค่าเกิน 1,000 kJ / mol.

ลิงก์ที่แข็งแกร่ง

ก๊าซเฉื่อยไม่ได้อยู่ในกลุ่ม 18 ของตารางธาตุ บางคนสร้างพันธะที่แข็งแกร่งเพียงพอและมั่นคงพอที่จะไม่สามารถทำลายได้ง่าย โมเลกุลสองโมเลกุลวางกรอบก๊าซเฉื่อยประเภทนี้: ไนโตรเจน, ไนโตรเจน₂, และคาร์บอนไดออกไซด์ CO₂.

ไนโตรเจนมีลักษณะโดยมีพันธะสามตัวที่แข็งแรงมากคือN≡Nซึ่งไม่สามารถแตกหักได้หากไม่มีสภาวะพลังงานสูง ตัวอย่างเช่นผู้ที่ปล่อยโดยลำแสงไฟฟ้า ในขณะที่ผู้บังคับกองร้อย₂ มีพันธะคู่สองครั้งคือ O = C = O และเป็นผลผลิตของปฏิกิริยาการเผาไหม้ทั้งหมดที่มีออกซิเจนมากเกินไป.

ตัวอย่างของก๊าซเฉื่อย

ฮีเลียม

กำหนดด้วยตัวอักษรเขามันเป็นองค์ประกอบที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดในจักรวาลหลังจากไฮโดรเจน ก่อตัวประมาณหนึ่งในห้าของมวลดวงดาวและดวงอาทิตย์.

บนโลกสามารถพบได้ในแหล่งก๊าซธรรมชาติซึ่งตั้งอยู่ในสหรัฐอเมริกาและยุโรปตะวันออก.

Neon, อาร์กอน, คริปทอน, ซีนอน, เรดอน

ก๊าซส่วนสูงที่เหลือของกลุ่ม 18 ได้แก่ Ne, Ar, Kr, Xe และ Rn.

อาร์กอนนั้นมีมากที่สุดในโลก (0.93% ของอากาศที่เราหายใจคืออาร์กอน) ในขณะที่เรดอนนั้นเป็นสิ่งที่ขาดแคลน ดังนั้นจึงพบได้ในหลายพื้นที่ด้วยธาตุกัมมันตรังสีเหล่านี้แม้ว่าจะพบได้ในระดับความลึกใต้ดิน.

เนื่องจากองค์ประกอบเหล่านี้เฉื่อยจึงมีประโยชน์อย่างมากในการกำจัดออกซิเจนและน้ำออกจากสิ่งแวดล้อม ด้วยวิธีนี้ตรวจสอบให้แน่ใจว่าพวกเขาไม่ได้เข้าไปแทรกแซงในปฏิกิริยาบางอย่างที่พวกเขาแก้ไขผลิตภัณฑ์สุดท้าย อาร์กอนพบประโยชน์มากมายสำหรับจุดประสงค์นี้.

พวกเขายังใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสง (ไฟนีออน, โคมไฟยานพาหนะ, โคมไฟ, เลเซอร์, ฯลฯ ).

การอ้างอิง

1. Cynthia Shonberg (2018) ก๊าซเฉื่อย: ความหมายประเภทและตัวอย่าง ดึงมาจาก: study.com
2. ตัวสั่นและแอตกินส์ (2008) เคมีอนินทรีย์. ในองค์ประกอบของกลุ่ม 18. (ฉบับที่สี่) Mc Graw Hill.
3. Whitten, Davis, Peck & Stanley เคมี (8th ed.) CENGAGE Learning, หน้า 879-881.
4. วิกิพีเดีย (2018) ก๊าซเฉื่อย สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
5. Brian L. Smith (1962) ก๊าซเฉื่อย: อะตอมในอุดมคติสำหรับการวิจัย [PDF] นำมาจาก: calteches.library.caltech.edu
6. ศาสตราจารย์แพทริเซียแชปลีย์ (2011) ก๊าซมีตระกูล มหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ สืบค้นจาก: butane.chem.uiuc.edu
7.  The Bodner Group ( N.d. ) เคมีของก๊าซหายาก สืบค้นจาก: chemed.chem.purdue.edu