Caractéristiques et exemples de gaz inerte

Le gaz inertes, également connus sous le nom de gaz rares ou nobles, sont ceux qui n’ont pas une réactivité appréciable. Le mot «inerte» signifie que les atomes de ces gaz ne sont pas capables de former un certain nombre de composés considérés, et certains d'entre eux, comme l'hélium, ne réagissent pas du tout.

Ainsi, dans un espace occupé par des atomes de gaz inertes, ceux-ci réagiront avec des atomes très spécifiques, quelles que soient les conditions de pression ou de température auxquelles ils sont soumis. Dans le tableau périodique ils composent le groupe VIIIA ou 18, appelé groupe de gaz nobles.

L'image supérieure correspond à une ampoule remplie de xénon excitée par un courant électrique. Chacun des gaz rares est capable de briller avec ses propres couleurs grâce à l'incidence de l'électricité.

Les gaz inertes peuvent être trouvés dans l'atmosphère, mais dans des proportions différentes. L'argon, par exemple, a une concentration de 0,93% de l'air, tandis que le néon est de 0,0015%. D'autres gaz inertes émanent du soleil et atteignent la terre, ou sont générés dans ses fondations rocheuses, se trouvant sous forme de produits radioactifs.

Index

• 1 Caractéristiques des gaz inertes
  • 1.1 couches de valence complètes
  • 1.2 Interagir avec les forces de Londres
  • 1.3 Points de fusion et d'ébullition très bas
  • 1.4 Énergies d'ionisation
  • 1.5 Liens forts
• 2 exemples de gaz inertes
  • 2.1 hélium
  • 2.2 Néon, argon, krypton, xénon, radon
• 3 références

Caractéristiques des gaz inertes

Les gaz inertes varient en fonction de leurs buissons atomiques. Cependant, tous ont une série de caractéristiques définies par les structures électroniques de leurs atomes.

Couches de valence complètes

En parcourant toute période du tableau périodique de gauche à droite, les électrons occupent les orbitales disponibles pour une couche électronique n. Une fois remplies les orbitales s, suivies des d (de la quatrième période), puis des orbitales p.

Le bloc p se caractérise par une configuration électronique nsnp, donnant lieu à un nombre maximum de huit électrons, appelé octet de valence, ns²np⁶. Les éléments qui présentent cette couche complètement remplie sont situés à l'extrême droite du tableau périodique: les éléments du groupe 18, celui des gaz rares.

Par conséquent, tous les gaz inertes ont des couches de valence complètes avec une configuration ns²np⁶. Donc, en variant le nombre de n chacun des gaz inertes est obtenu.

La seule exception à cette fonctionnalité est l’hélium, dont n= 1 et par conséquent, il manque des orbitales pour ce niveau d'énergie. Ainsi, la configuration électronique de l'hélium est 1s² et il n'a pas d'octet de valence, mais deux électrons.

Interagir avec les forces de Londres

Les atomes des gaz nobles peuvent être visualisés sous forme de sphères isolées ayant très peu tendance à réagir. Avec leurs couches de valence pleines, elles n’ont pas besoin d’accepter des électrons pour former des liaisons et, de plus, elles ont une distribution électronique homogène. Par conséquent, ils ne forment pas de liens ou entre eux (contrairement à l'oxygène, OU₂, O = O).

Étant des atomes, ils ne peuvent interagir les uns avec les autres par les forces dipolaires-dipolaires. Ainsi, les forces de Londres ou de dispersion constituent la seule force pouvant contenir deux atomes de gaz inertes.

Cela est dû au fait que, même si ce sont des sphères à distribution électronique homogène, leurs électrons peuvent produire des dipôles instantanés très brefs; assez pour polariser un atome voisin de gaz inerte. Ainsi, deux atomes de B s’attirent et pendant très peu de temps ils forment une paire BB (pas une liaison B-B).

Points de fusion et d'ébullition très bas

En raison des forces londoniennes faibles qui maintiennent leurs atomes ensemble, elles peuvent difficilement interagir pour se présenter sous forme de gaz incolores. Pour se condenser en phase liquide, il faut des températures très basses afin de forcer leurs atomes à "ralentir" et à durer plus longtemps les interactions BBB ···.

Cela peut également être réalisé en augmentant la pression. En agissant ainsi, leurs atomes sont forcés de se heurter à des vitesses plus élevées les forçant à se condenser en liquides aux propriétés très intéressantes.

Si la pression est très élevée (des dizaines de fois supérieure à la pression atmosphérique) et que la température est très basse, les gaz nobles peuvent même passer en phase solide. Ainsi, des gaz inertes peuvent exister dans les trois phases principales de la matière (solide-liquide-gaz). Cependant, les conditions nécessaires à cette demande de technologie et de méthodes laborieuses.

Énergies d'ionisation

Les gaz rares ont des énergies d'ionisation très élevées; le plus élevé de tous les éléments du tableau périodique. Parce que? Pour la raison de sa première caractéristique: une coquille de valence complète.

En ayant l'octet de valence ns²np⁶, enlever un électron d'un orbital p et devenir un ion B⁺ configuration électronique ns²np⁵Cela demande beaucoup d'énergie. Tant que la première énergie d'ionisation I¹ pour ces gaz, il a une valeur supérieure à 1000 kJ / mol.

Liens forts

Tous les gaz inertes n'appartiennent pas au groupe 18 du tableau périodique. Certains d'entre eux forment simplement des liens suffisamment solides et stables pour qu'ils ne puissent pas se casser facilement. Deux molécules encadrent ce type de gaz inerte: l'azote, N₂, et celui du dioxyde de carbone, CO₂.

L'azote est caractérisé par une triple liaison forte, N≡N, qui ne peut être rompue sans énergie extrême; par exemple, ceux déclenchés par un faisceau électrique. Alors que le CO₂ Il a deux doubles liaisons, O = C = O, et est le produit de toutes les réactions de combustion avec un excès d'oxygène.

Exemples de gaz inertes

Helio

Désigné avec les lettres He, c'est l'élément le plus abondant de l'univers après l'hydrogène. Il forme environ un cinquième de la masse des étoiles et du soleil.

Sur Terre, on le trouve dans des réservoirs de gaz naturel situés aux États-Unis et en Europe de l’Est.

Néon, argon, krypton, xénon, radon

Les autres gaz rares du groupe 18 sont Ne, Ar, Kr, Xe et Rn.

Parmi ceux-ci, l'argon est le plus abondant dans la croûte terrestre (0,93% de l'air que nous respirons est de l'argon) alors que le radon est de loin le produit le plus rare de la désintégration radioactive de l'uranium et du thorium. Par conséquent, il est dans divers domaines avec ces éléments radioactifs, même si elles sont à de grandes profondeurs sous terre.

Ces éléments étant inertes, ils sont très utiles pour déplacer l’oxygène et l’eau de l’environnement; de cette manière, s’assurer qu’ils n’interviennent pas dans certaines réactions où ils modifient les produits finis. L'argon est très utile à cette fin.

Ils sont également utilisés comme sources lumineuses (néons, lampes de véhicule, lampes, lasers, etc.).

Références

1. Cynthia Shonberg (2018). Gaz inerte: définition, types et exemples. Récupéré de: study.com
2. Shiver & Atkins. (2008). Chimie inorganique Dans les éléments du groupe 18. (quatrième édition). Mc Graw Hill.
3. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chimie (8ème éd.). CENGAGE Learning, p 879-881.
4. Wikipedia. (2018). Gaz inerte. Extrait de: en.wikipedia.org
5. Brian L. Smith. (1962). Gaz inertes: atomes idéaux pour la recherche. [PDF] Tiré de: calteches.library.caltech.edu
6. Professeur Patricia Shapley. (2011). Nobles gaz. Université de l'Illinois. Récupéré de: butane.chem.uiuc.edu
7. Le groupe Bodner. (s.f.) La chimie des gaz rares. Récupéré de: chemed.chem.purdue.edu