Χαρακτηριστικά και παραδείγματα αδρανών αερίων

Το αδρανή αέρια, Επίσης γνωστά ως σπάνια ή ευγενή αέρια, είναι αυτά που δεν έχουν αξιοσημείωτη αντιδραστικότητα. Η λέξη «αδρανής» σημαίνει ότι τα άτομα των αερίων αυτών δεν είναι σε θέση να σχηματίσουν μια μελετημένη αριθμό ενώσεων, ορισμένες από αυτές, όπως είναι το ήλιο, δεν αντιδρούν καθόλου.

Έτσι, ένας χώρος που καταλαμβάνεται από αδρανές αέριο άτομα, αυτά τα άτομα αντιδρούν με πολύ συγκεκριμένες, ανεξάρτητα από τις συνθήκες της πίεσης ή της θερμοκρασίας στην οποία υποβλήθηκαν. Στον περιοδικό πίνακα συνθέτουν την ομάδα VIIIA ή 18, που ονομάζεται ομάδα ευγενών αερίων.

Η επάνω εικόνα αντιστοιχεί σε ένα βολβό γεμάτο με ξένον διεγερμένο από ένα ηλεκτρικό ρεύμα. Κάθε ένα από τα ευγενή αέρια είναι σε θέση να λάμψει με τα δικά του χρώματα μέσω της επίπτωσης του ηλεκτρικού ρεύματος.

Αδρανή αέρια μπορούν να βρεθούν στην ατμόσφαιρα, αν και σε διαφορετικές αναλογίες. Το αργόν, για παράδειγμα, έχει συγκέντρωση 0,93% του αέρα, ενώ το νέον 0,0015%. Άλλα αδρανή αέρια προέρχονται από τον ήλιο και φθάνουν στη γη ή παράγονται στα βραχώδη θεμέλιά τους, τα οποία βρίσκονται ως ραδιενεργά προϊόντα.

Ευρετήριο

• 1 Χαρακτηριστικά των αδρανών αερίων
  • 1.1 Στρώματα πλήρους σθένους
  • 1.2 Αλληλεπίδραση μέσω των δυνάμεων του Λονδίνου
  • 1.3 Πολύ χαμηλά σημεία τήξης και βρασμού
  • 1.4 Ενέργειες ιονισμού
  • 1.5 Ισχυροί δεσμοί
• 2 Παραδείγματα αδρανών αερίων
  • 2.1 Ήλιο
  • 2.2 Νεόν, αργό, κρυπτόνιο, ξένον, ραδόνιο
• 3 Αναφορές

Χαρακτηριστικά των αδρανών αερίων

Τα αδρανή αέρια ποικίλλουν ανάλογα με τους ατομικούς δακτυλίους τους. Ωστόσο, όλα παρουσιάζουν μια σειρά χαρακτηριστικών που καθορίζονται από τις ηλεκτρονικές δομές των ατόμων τους.

Πλήρεις στρώσεις σθένους

Πηγαίνοντας από οποιαδήποτε περίοδο του περιοδικού πίνακα από αριστερά προς τα δεξιά, τα ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν τα διαθέσιμα τροχιακά για ένα ηλεκτρονικό στρώμα n. Μετά τη συμπλήρωση των τροχιακών, ακολουθούμενη από το d (από την τέταρτη περίοδο) και μετά από τις τροχιές p.

Το μπλοκ p χαρακτηρίζεται από την ύπαρξη ηλεκτρονικής διαμόρφωσης nsnp, με αποτέλεσμα τον μέγιστο αριθμό οκτώ ηλεκτρονίων, που ονομάζεται octet σθένους, ns²np⁶. Τα στοιχεία που παρουσιάζουν αυτό το πλήρως γεμισμένο στρώμα βρίσκονται στην άκρα δεξιά του περιοδικού πίνακα: τα στοιχεία της ομάδας 18, εκείνα των ευγενών αερίων.

Επομένως, όλα τα αδρανή αέρια έχουν πλήρη στρώματα σθένους με διαμόρφωση ns²np⁶. Έτσι, μεταβάλλοντας τον αριθμό των n παίρνετε καθένα από τα αδρανή αέρια.

Η μόνη εξαίρεση σε αυτό το χαρακτηριστικό είναι το ήλιο, του οποίου n= 1 και ως εκ τούτου δεν υπάρχουν p τροχιακά για το εν λόγω επίπεδο ενέργειας. Έτσι, η ηλεκτρονική διαμόρφωση του ηλίου είναι 1s² και δεν έχει οκτάδα σθένους, αλλά δύο ηλεκτρόνια.

Αλληλεπίδραση μέσω των δυνάμεων του Λονδίνου

Τα άτομα των ευγενών αερίων μπορούν να εμφανιστούν ως απομονωμένες σφαίρες με πολύ μικρή τάση να αντιδράσουν. Με το να έχουν γεμίσει τα στρώματά τους σθένους, δεν χρειάζεται να δέχονται ηλεκτρόνια για να σχηματίσουν δεσμούς, και έχουν επίσης μια ομοιογενή ηλεκτρονική διανομή. Επομένως, δεν σχηματίζουν δεσμούς ή μεταξύ τους (σε αντίθεση με το οξυγόνο, OR₂, O = O).

Όντας άτομα, δεν μπορούν να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους με δυνάμεις δίπολο-διπόλης. Έτσι, η μόνη δύναμη που μπορεί να συγκρατήσει στιγμιαία δύο άτομα αδρανών αερίων είναι οι δυνάμεις του Λονδίνου ή η διασπορά.

Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι, αν και είναι σφαίρες με ομοιογενή ηλεκτρονική διανομή, τα ηλεκτρόνια τους μπορούν να παράγουν πολύ σύντομα στιγμιαία δίπολα. αρκετά για να πολώσει ένα γειτονικό άτομο αδρανούς αερίου. Έτσι, δύο άτομα Β προσελκύουν το ένα το άλλο και για πολύ μικρό χρονικό διάστημα ένα ζεύγος ΒΒ (όχι ένας δεσμός Β-Β).

Πολύ χαμηλά σημεία τήξης και βρασμού

Ως αποτέλεσμα των ασθενών δυνάμεων του Λονδίνου που συγκρατούν τα άτομα τους μαζί, μπορούν να αλληλεπιδράσουν μόλις και να εμφανιστούν ως άχρωμα αέρια. Για να συμπυκνωθεί σε μια υγρή φάση, που απαιτούν πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, αναγκάζοντας έτσι τα άτομα του «αργή» και περισσότερο υπομείνει τις αλληλεπιδράσεις ΒΒΒ ···.

Αυτό μπορεί επίσης να επιτευχθεί με την αύξηση της πίεσης. Κάνοντας αυτό, αναγκάζουν τα άτομα τους να συγκρούονται σε υψηλότερες ταχύτητες μεταξύ τους, αναγκάζοντάς τους να συμπυκνώσουν σε υγρά με πολύ ενδιαφέρουσες ιδιότητες.

Αν η πίεση είναι πολύ υψηλή (δεκάδες φορές μεγαλύτερη από την ατμοσφαιρική), και πολύ χαμηλή θερμοκρασία, τα ευγενή αέρια μπορούν να περάσουν ακόμη και στερεά φάση. Έτσι, αδρανή αέρια μπορούν να υπάρχουν στις τρεις κύριες φάσεις της ύλης (στερεό-υγρό-αέριο). Ωστόσο, οι απαραίτητες προϋποθέσεις για αυτή την τεχνολογία ζήτησης και επίπονες μεθόδους.

Ενέργειες ιονισμού

Τα ευγενή αέρια έχουν πολύ υψηλές ενέργειες ιονισμού. το υψηλότερο από όλα τα στοιχεία του περιοδικού πίνακα. Γιατί; Για το πρώτο χαρακτηριστικό του: ένα κέλυφος πλήρους σθένους.

Έχοντας την οκτάτη σθένους²np⁶, αφαιρώντας ένα ηλεκτρόνιο από ένα τροχιακό, και μετατρέποντας το ιόν Β⁺ ηλεκτρονική διαμόρφωση ns²np⁵, Απαιτεί πολλή ενέργεια. Τόσο η πρώτη ενέργεια ιονισμού Ι¹ για αυτά τα αέρια έχει τιμή που υπερβαίνει τα 1000 kJ / mol.

Ισχυροί δεσμοί

Δεν είναι όλα τα αδρανή αέρια της ομάδας 18 του περιοδικού πίνακα. Ορισμένοι απλώς σχηματίζουν δεσμούς αρκετά ισχυρούς και αρκετά σταθερούς ώστε να μην μπορούν εύκολα να σπάσουν. Δύο μόρια πλαισιώνουν αυτόν τον τύπο αδρανών αερίων: άζωτο, Ν₂, και του διοξειδίου του άνθρακα, CO₂.

Το άζωτο χαρακτηρίζεται από έναν πολύ ισχυρό τριπλό δεσμό, N = N, ο οποίος δεν μπορεί να σπάσει χωρίς ακραίες συνθήκες ενέργειας. για παράδειγμα, εκείνοι που απελευθερώνονται από μια ηλεκτρική δέσμη. Ενώ η CO₂ έχει δύο διπλούς δεσμούς, O = C = O, και είναι το προϊόν όλων των αντιδράσεων καύσης με περίσσεια οξυγόνου.

Παραδείγματα αδρανών αερίων

Helio

Ονομάζεται με τα γράμματα Αυτός είναι το πιο άφθονο στοιχείο του σύμπαντος μετά το υδρογόνο. Φτιάξτε περίπου το ένα πέμπτο της μάζας των αστεριών και του ήλιου.

Στη Γη, μπορεί να βρεθεί σε δεξαμενές φυσικού αερίου, που βρίσκονται στις Ηνωμένες Πολιτείες και την Ανατολική Ευρώπη..

Νέον, αργό, κρυπτόν, ξένον, ραδόνιο

Τα υπόλοιπα ευγενή αέρια της ομάδας 18 είναι Ne, Ar, Kr, Xe και Rn.

Από αυτά, αργόν είναι το πιο άφθονο στον φλοιό της γης (0,93% του αέρα που αναπνέουμε είναι αργόν), ενώ το ραδόνιο είναι μακράν το πιο σπάνιο προϊόν της ραδιενεργού διάσπασης του ουρανίου και θορίου. Επομένως, βρίσκεται σε αρκετά εδάφη με αυτά τα ραδιενεργά στοιχεία, ακόμα και αν βρίσκονται σε μεγάλα βάθη υπόγεια.

Επειδή αυτά τα στοιχεία είναι αδρανή, είναι πολύ χρήσιμα να μετατοπίσουν το οξυγόνο και το νερό από το περιβάλλον. με αυτόν τον τρόπο, να διασφαλίζουν ότι δεν παρεμβαίνουν σε ορισμένες αντιδράσεις όπου μεταβάλλουν τα τελικά προϊόντα. Το Argon βρίσκει μεγάλη χρησιμότητα για το σκοπό αυτό.

Χρησιμοποιούνται επίσης ως πηγές φωτός (φώτα νέον, φανάρια οχημάτων, λάμπες, λέιζερ κ.λπ.).

Αναφορές

1. Σίντζι Σόνμπεργκ (2018). Αδρανές αέριο: ορισμός, τύποι και παραδείγματα. Ανακτήθηκε από: study.com
2. Shiver & Atkins. (2008). Ανόργανη Χημεία. Στα στοιχεία της ομάδας 18. (τέταρτη έκδοση). Mc Graw Hill.
3. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Χημεία (8η έκδοση). CENGAGE Learning, σελ. 879-881.
4. Wikipedia. (2018). Αδρανές αέριο. Ανακτήθηκε από: en.wikipedia.org
5. Brian L. Smith. (1962). Αδρανή Αέρια: Ιδανικά Όρια για την Έρευνα. [PDF] Από: calteches.library.caltech.edu
6. Καθηγήτρια Patricia Shapley. (2011). Ευγενή αέρια Πανεπιστήμιο του Ιλινόις. Ανακτήθηκε από: butane.chem.uiuc.edu
7.  Η ομάδα Bodner. (s.f.). Η χημεία των σπάνιων αερίων. Ανακτήθηκε από: chemed.chem.purdue.edu