Nobele gassenkenmerken, configuratie, reacties, gebruik

De Edelgassen Ze zijn een reeks elementen die groep 18 van het periodiek systeem integreren. Door de jaren heen zijn ze ook zeldzame of inerte gassen genoemd, beide onnauwkeurige coupures; Sommigen van hen zijn zeer overvloedig buiten en op de planeet Aarde, en ze zijn ook in staat, onder extreme omstandigheden, om te reageren.

De zeven elementen integreren misschien wel de meest unieke groep van de periodieke tabel, waarvan de eigenschappen en weinig reactiviteiten net zo indruk maken als die van nobele metalen. Onder hen paradeen het meest inert (neon) element, het tweede meest voorkomende in de kosmos (helium), en de zwaarste en meest onstabiele (Oganese).

De helderheid van vijf van de edelgassen in wegen of glazen blaren. Bron: Nieuwe Workist-HP (Talk) www.Pse-Mendelejew.van); Originele enkele afbeeldingen: Jurii, http: // afbeeldingen-of-elements.com. [CC door 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/door/3.0)]

Nobele gassen zijn de koudste stoffen van de natuur; Zeer lage temperaturen weerstaan ​​voordat ze condenseren. Nog moeilijker is het bevriezen, omdat de intermoleculaire krachten op basis van de dispersie van Londen en de polariseerbaarheid van hun atomen erg zwak zijn alsof ze ze nauwelijks samenhangend in een kristal willen houden.

Vanwege hun lage reactiviteit zijn het relatief veilige gassen om op te slaan en vertegenwoordigen ze niet te veel risico's. Ze kunnen echter van de longen naar zuurstof gaan en verstikking veroorzaken als ze overtollig worden ingeademd. Aan de andere kant zijn twee van zijn leden zeer radioactieve elementen en daarom sterfelijk voor de gezondheid.

De lage reactiviteit van edelgassen wordt ook gebruikt om de reacties van een inerte atmosfeer te verschaffen; zodat geen enkele reagens of product het risico loopt om te oxideren en de prestaties van de synthese beïnvloedt. Dit bevordert ook elektrische boog lasprocessen.

Aan de andere kant zijn ze in hun vloeibare toestanden uitstekende cryogene koelmiddelen die de laagste temperaturen garanderen, onmisbaar voor het correct functioneren van zeer energieapparatuur, of voor sommige materialen om supergeleidingstoestanden te bereiken.

[TOC]

Kenmerken van edelgassen

Aan de rechterkant (gemarkeerd in oranje), is de groep edelgassen. Van boven naar beneden: Helium (HE), Neon (NE), Argon (AR), Crypton (KR), Xenon (XE) en Radon (RN).

Misschien zijn edelgassen de elementen die meer gemeenschappelijke kwaliteiten delen, zowel fysische als chemische stof. De belangrijkste kenmerken zijn:

- Ze zijn allemaal kleurloos, toiletten en smakeloos; Maar wanneer ze worden vergrendeld in ampullen bij lage drukken en een elektrische schok ontvangen, zijn kleurrijke lichten geïoniseerd en afgevuurd (bovenste afbeelding).

- Elk edelgas heeft zijn eigen licht en spectrum.

- Ze zijn monoatomische soorten, de enige in het periodiek systeem dat kan bestaan ​​in hun respectieve fysieke toestanden zonder de deelname van chemische links (omdat metalen worden binden door metaalbinding). Daarom zijn ze perfect om de eigenschappen van gassen te bestuderen, omdat ze zich zeer goed aanpassen aan het sferische model van een ideaal gas.

- Het zijn meestal de elementen met de laagste smeltende en kookpunten; Zozeer zelfs, dat helium kan zelfs niet in absolute nul kristalliseren zonder een toename van de druk.

- Van alle elementen zijn de minst reactief, zelfs minder dan de nobele metalen.

- De ionisatie -energieën zijn de hoogste, evenals hun elektronegativiteiten, ervan uitgaande dat ze puur covalente bindingen vormen.

- Zijn atomaire radio's zijn ook de kleinste omdat ze op de rechten van elke periode zijn.

De 7 edelgassen

De zeven edelgassen zijn van boven naar beneden af ​​en dalen per groep 18 van het periodiek systeem:

-Helio, hij

-Neon, ne

-Argon, AR

-Kripton, KR

-Xenón, xe

-Radón, rn

-Oganeson, OG

Kan u van dienst zijn: fenolftaleïne (C20H14O4)

Voor allemaal, behalve de onstabiele en kunstmatige Oganeseon, zijn hun fysische en chemische eigenschappen bestudeerd. Er wordt aangenomen dat Oganesen, vanwege de grote atoommassa, niet eens een gas is, maar een nobele vloeistof of vaste stof. Er is weinig bekend over de radon, vanwege zijn radioactiviteit, in relatie tot helium of argon.

Elektronische configuratie

Er is gezegd dat nobele gassen hun valentielaag volledig vol hebben. Dit is hoe de elektronische configuraties worden gebruikt om die van andere elementen te vereenvoudigen door hun symbolen te gebruiken die in vierkante haakjes zijn vergrendeld ([hij], [ne], [ar], enz.)). De elektronische configuraties zijn:

-Helio: 1s², [Hij] (2 elektronen)

-Neon: 1s²2s²2 p⁶, [Ne] (10 elektronen)

-Argon: 1s²2s²2 p⁶3S²3P⁶, [AR] (18 elektronen)

-Kripton: 1S²2s²2 p⁶3S²3P⁶3D¹⁰4S²4P⁶, [KR] (36 elektronen)

-Xenon: 1s²2s²2 p⁶3S²3P⁶3D¹⁰4S²4P⁶4d¹⁰5s²5 p⁶, [XE] (54 elektronen)

-Radon: 1s²2s²2 p⁶3S²3P⁶3D¹⁰4S²4P⁶4d¹⁰4F¹⁴5s²5 p⁶5 D¹⁰6s²6p⁶, [RN] (86 elektronen)

Het belangrijkste is om ze niet te onthouden, maar om te detailleren dat ze eindigen in ns²NP⁶: De Octeto de Valencia. Het wordt ook op prijs gesteld dat hun atomen veel elektronen hebben, die na de grote effectieve nucleaire kracht in een lager volume zijn in vergelijking met dat van de andere elementen; dat wil zeggen, hun atomaire radio's zijn kleiner.

Daarom vertonen de elektronisch dichte atoomradio's een chemisch kenmerk dat alle edelgassen delen: ze zijn moeilijk te polariseren.

Polariseerbaarheid

Nobele gassen kunnen zich voorstellen als elektronische wolkenbollen. Terwijl het afdaalt door groep 18, neemt de radio's toe en op dezelfde manier als de afstand die de kern scheidt van de Valencia -elektronen (die van de NS²NP⁶)).

Deze elektronen voelen een lagere aantrekkingskracht door de kern, kunnen met grotere vrijheid worden verplaatst; De bollen zijn gemakkelijker vertraagd hoe meer omvangrijker ze zijn. Als gevolg van dergelijke bewegingen verschijnen regio's met lage en hoge elektronische dichtheden: de polen A+ en A-.

Wanneer het atoom van een edelgas wordt gepolariseerd, wordt het een onmiddellijke dipool die in staat is om een ​​ander aan het aangrenzende atoom te induceren; dat wil zeggen, we worden geconfronteerd met de dispersieve krachten van Londen.

Dat is de reden waarom intermoleculaire krachten toenemen van helium naar de radon, die reflecteren in hun groeiende kookpunten; En niet alleen dat, maar ook hun reactiviteiten nemen toe.

Door meer atomen te polariseren, is er een grotere mogelijkheid dat hun valentie -elektronen deelnemen aan chemische reacties, waarna verbindingen van edelgassen worden gegenereerd.

Reacties

Helium en neon

Onder de edelgassen zijn de minste reagentia helium en neon. Neon is in feite het meest inerte element van allemaal, zelfs wanneer de elektronegativiteit ervan (van het vormen van covalente bindingen) die van fluor overtreft.

Geen van zijn verbindingen is niet bekend in terrestrische omstandigheden; In de kosmos is het bestaan ​​van de moleculaire ion heh echter vrij waarschijnlijk⁺. Wanneer ze elektronisch opgewonden zijn, kunnen ze ook communiceren met gasvormige atomen en efemere neutrale moleculen vormen die exciteers worden genoemd; zoals Hene, CSNE en NE₂.

Aan de andere kant, hoewel verbindingen niet in formele zin worden beschouwd, kunnen de atomen van hij en NE leiden tot moleculen van van der wanden; dat wil zeggen verbindingen die "verenigd" blijven, eenvoudig door dispersieve krachten. Bijvoorbeeld: Ag₃Hij, hao, hei₂, CF₄Ne, ne₃Klet₂ en Nebeco₃.

Evenzo kunnen dergelijke van der wanden moleculen bestaan ​​dankzij geïnduceerde ion-dipolo zwakke interacties; Bijvoorbeeld: NA⁺Hij₈, RB⁺Hij, cu⁺NE₃ En Cu⁺NE₁₂. Merk op dat het zelfs mogelijk is dat deze moleculen agglomeraten van atomen worden: clusters.

Kan u van dienst zijn: boorzuur: chemische structuur, eigenschappen, voorbereiding, gebruik

En ten slotte kunnen de atomen van hij en NE worden "gevangen" of afgewisseld in endoedische complexen van fullerenos of CLA -traktaten, zonder te reageren; Bijvoorbeeld: [e -mail beschermt]₆₀, (N₂))₆NE₇, Ik (h₂OF)₆ en NE • NH₄Geloof (hcoo)₃.

Argon en Kripton

Argon- en Kripton -edelgassen omdat ze meer polariseerbaar zijn, hebben de neiging om meer "verbindingen" te presenteren dan die van helium en neon. Een deel van hen is echter stabieler en gekarakteriseerd, omdat ze een langere levensduur hebben. Onder sommigen van hen is HARF, en de moleculaire ion arh⁺, aanwezig in de nevels door de werking van de kosmische stralen.

Van de Kripton begint de mogelijkheid om verbindingen in extreme, maar duurzame omstandigheden te verkrijgen. Dit gas reageert met fluoride volgens de volgende chemische vergelijking:

Kr + F₂ → KRF₂

Merk op dat de Kripton een oxidatienummer van +2 verwerft (KR²⁺) Dankzij fluoride. De KRF₂ In feite kan het worden gesynthetiseerd in verhandelbare hoeveelheden als een oxiderend en fluormiddelmiddel.

Argon en Kripton kunnen een breed repertoire van Clatrats vaststellen, endo -metal complex.

Xenon en Radon

De Xenon is, onder de edelgassen, de koning van de reactiviteit. Vorm de echt stabiele, handelaar en karakteriseerbare verbindingen. In feite lijkt de reactiviteit ervan op die van zuurstof in passende omstandigheden.

Zijn eerste gesynthetiseerde verbinding was de "Xeptf₆”, In 1962 door Neil Bartlett. Dit zout bestond eigenlijk, volgens de bibliografie, uit een complex mengsel van andere gefluoreerde xenon- en platinowouten.

Dit was echter meer dan genoeg om de affiniteit tussen Xenon en Fluoride aan te tonen. Onder sommige van deze verbindingen hebben we: XEF₂, XEF₄, XEF₆ en [xef]⁺[PTF₅]^-. Wanneer de XEF₆ Het lost op in water, genereert een oxide:

XEF₆ + 3 H₂O → Xeo₃ + 6 HF

Deze xeo₃ kan de soort veroorzaken die bekend staat als xenatos (hxeo₄^-) of xénic acid (h₂Xeo₄)). Xenatos Disproportion to Perxenatos (Xeo₆^4-); En als het medium wordt aangezuurd, in perxénic zuur (h₄Xeo₆), die wordt uitgedroogd tot xenon tetroxide (xeo₄):

H₄Xeo₆ → 2 H₂O + xeo₄

De radon moet het meest reactief zijn van edelgassen; Maar het is zo radioactief, dat het praktisch nauwelijks tijd heeft om te reageren voordat ze uiteenvallen. De enige verbindingen die volledig zijn gesynthetiseerd, zijn fluoride (RNF₂) en oxide (rno₃)).

Productie

Luchtvloeibaarheid

De edelgassen worden overvloediger in het universum als we afdalen door groep 18. In de atmosfeer is het helium echter schaars, omdat het zwaartekrachtveld van de aarde het niet kan behouden in tegenstelling tot andere gassen. Daarom werd het niet in de lucht gedetecteerd, maar in de zon.

Aan de andere kant, in de lucht zijn er opmerkelijke hoeveelheden argon, van de radio -isotoop radioactieve verval ⁴⁰K. De lucht is de natuurlijke bron van Argon, Neon, Krpton en de belangrijkste Xenon op de planeet.

Om ze te produceren, moet de lucht worden onderworpen aan liquefactie om in een vloeistof te condenseren. Vervolgens wordt deze vloeistof gefractioneerde destillatie gemaakt, waardoor elk van de componenten van het mengsel wordt gescheiden (n₂, OF₂, CO₂, AR, etc.)).

Afhankelijk van hoe laag de temperatuur en overvloed aan gas zouden moeten zijn, stijgen de prijzen, de Xenon als de duurste, terwijl helium als de goedkoopste.

Aardgasstillatie en radioactieve mineralen

Het helium wordt ondertussen verkregen uit een andere fractionele destillatie; Maar niet van de lucht, maar van het aardgas, verrijkt door helium dankzij de afgifte van alfa -deeltjes van de radioactieve mineralen van Torio en uranium.

Kan u van dienst zijn: Ethanamide: structuur, eigenschappen, gebruik, effecten

Evenzo wordt de radon "geboren" van het radioactieve verval van de straal in hun respectieve mineralen; Maar vanwege de lagere overvloed, en in de korte tijd van de helft van de RN -atomen, is de overvloed ervan belachelijk in vergelijking met die van hun leeftijdsgenoten (de andere edelgassen).

En ten slotte is Oganeseon een kunstmatige, ultra -ram en zeer radioactief nobel "gas", die alleen kort kan bestaan ​​onder gecontroleerde omstandigheden binnen een laboratorium.

Gevaren

Het belangrijkste risico op edelgassen is dat ze het gebruik van zuurstof door de mens beperken, vooral wanneer er een atmosfeer met een hoge concentratie ervan optreedt. Daarom wordt het niet aanbevolen om ze overdreven in te ademen.

In de Verenigde Staten is een hoge concentratie van het radon gedetecteerd op uranium -rijke landen, wat vanwege de radioactieve kenmerken een gezondheidsrisico zou kunnen zijn.

Toepassingen

Industrie

Helium en argon worden gebruikt om een ​​inerte atmosfeer te creëren die als bescherming dient tijdens het lassen en snijden. Bovendien worden ze gebruikt bij de productie van silicium halfgeleiders. Helium wordt gebruikt als vulgas in thermometers.

Argon, in combinatie met stikstof, wordt gebruikt bij de uitwerking van gloeilampen. De Kripton gemengd met halogenen, zoals broom en jodium, wordt gebruikt in ontladingslampen. Neon wordt gebruikt in lichte waarschuwingen, gemengd met wedstrijden en andere gassen om de rode kleur te verduidelijken.

De Xenon wordt gebruikt in booglampen die een licht uitzenden dat lijkt op daglicht, die worden gebruikt in autokoplampen en projectoren. Nobele gassen worden gemengd met halogenen om ARF, KRF of XECL te produceren, die worden gebruikt bij de productie van excite.

Dit type laser produceert een korte golf ultraviolet licht dat hoge precisiebeelden produceert en wordt gebruikt bij de vervaardiging van geïntegreerde circuits. Helium en neon worden gebruikt als cryogene koelmiddelgassen.

Ballonnen en ademtanks

Helium wordt gebruikt als stikstofvervanger in het mengsel van ademhalingsgassen, vanwege de oplosbaarheid met lage lichaam. Dit vermijdt de vorming van bubbels tijdens de decompressiefase tijdens de beklimming, naast het elimineren van stikstof door stikstof.

Helium heeft waterstof vervangen als gas dat de verhoging van het luchtschip en aerostatische ballonnen mogelijk maakt, omdat het een licht en onbekwaam gas is.

Geneesmiddel

Helium wordt gebruikt bij de productie van supergeleidersmagneten die worden gebruikt in nucleaire magnetische resonantieapparatuur: een tool met meerdere geneeskunde.

Kripton wordt gebruikt in halogeenlampen die worden gebruikt in laser -oculaire chirurgie en angioplastiek. Helium wordt gebruikt om de ademhaling in astmatische patiënten te vergemakkelijken.

Xenon wordt gebruikt als anesthetisch vanwege de hoge oplosbaarheid van lipiden, en men denkt dat het de verdoving van de toekomst is. Xenon wordt ook gebruikt in pulmonale medische afbeeldingen.

Het radon, een radioactief edelgas, wordt gebruikt in de radiotherapie van sommige soorten kanker.

Anderen

Argon wordt gebruikt bij de synthese van verbindingen die stikstof vervangen als een inerte atmosfeer. Helium wordt gebruikt als dragergas in gaschromatografie, evenals in de Geiger -tellers om straling te meten.

Referenties

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganische scheikunde. (Vierde druk). MC Graw Hill.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Scheikunde. (8e ed.)). Cengage leren.
3. Helmestine, Anne Marie, pH.D. (6 juni 2019). Edelgassen, gebruik en bronnen. Hersteld van: Thoughtco.com
4. Wikipedia. (2019). edelgas. Opgehaald uit: in.Wikipedia.borg
5. Philip Ball. (18 januari 2012). Onmogelijke chemie: het dwingen van edelgassen om te werken. Hersteld van: nieuwscientist.com
6. Professor Patricia Shaley. (2011). Noble Chemistry Gas. Hersteld van: Butane.Chem.Uiuc.Edu
7. Gary J. Schrobilgen. (28 februari 2019). edelgas. Encyclopædia Britannica. Hersteld van: Britannica.com