خصائص الغازات الخاملة والأمثلة

ال الغازات الخاملة, تُعرف أيضًا باسم الغازات النادرة أو النبيلة ، وهي تلك التي ليس لها تفاعل ملموس. تعني كلمة "خاملة" أن ذرات هذه الغازات غير قادرة على تكوين عدد من المركبات التي تم أخذها في الاعتبار ، وبعضها ، مثل الهليوم ، لا يتفاعل مطلقًا.

وهكذا ، في الفضاء الذي تشغله ذرات الغازات الخاملة ، سوف تتفاعل مع ذرات محددة للغاية ، بغض النظر عن ظروف الضغط أو درجة الحرارة التي تتعرض لها. في الجدول الدوري ، يؤلفون المجموعة VIIIA أو 18 ، وتسمى مجموعة من الغازات النبيلة.

تتوافق الصورة العليا مع لمبة مملوءة بزينون متحمس بتيار كهربائي. كل من الغازات النبيلة قادرة على التألق بألوانها الخاصة من خلال حدوث الكهرباء.

يمكن العثور على الغازات الخاملة في الغلاف الجوي ، ولكن بنسب مختلفة. الأرجون ، على سبيل المثال ، لديه تركيز 0.93 ٪ من الهواء ، في حين أن النيون من 0.0015 ٪. تنبعث الغازات الخاملة الأخرى من الشمس وتصل إلى الأرض ، أو تتولد في أسسها الصخرية ، التي يتم العثور عليها كمنتجات مشعة.

مؤشر

• 1 خصائص الغازات الخاملة
  • 1.1 طبقات التكافؤ الكامل
  • 1.2 التفاعل من خلال قوات لندن
  • 1.3 نقاط ذوبان وغليان منخفضة للغاية
  • 1.4 طاقات التأين
  • 1.5 روابط قوية
• 2 أمثلة للغازات الخاملة
  • 2.1 الهيليوم
  • 2.2 النيون ، الأرجون ، الكريبتون ، زينون ، الرادون
• 3 المراجع

خصائص الغازات الخاملة

تختلف الغازات الخاملة وفقًا لشجيراتها الذرية. ومع ذلك ، فإن جميعها تقدم سلسلة من الخصائص التي تحددها الهياكل الإلكترونية لذراتها.

طبقات التكافؤ كاملة

تمر أي فترة من الجدول الدوري من اليسار إلى اليمين ، تحتل الإلكترونات المدارات المتاحة لطبقة إلكترونية ن. بمجرد ملء المدارات s ، يتبعها d (من الفترة الرابعة) ثم المدارات p.

تتميز كتلة p بوجود تكوين nsnp إلكتروني ، مما يؤدي إلى عدد لا يزيد عن ثمانية إلكترونات ، تسمى الثمان التكافؤ ، ns²أرستها⁶. توجد العناصر التي تقدم هذه الطبقة المملوءة بالكامل في أقصى يمين الجدول الدوري: عناصر المجموعة 18 ، وعناصر الغازات النبيلة.

لذلك ، تحتوي جميع الغازات الخاملة على طبقات تكافؤ كاملة بتكوين ns²أرستها⁶. وبالتالي ، متفاوتة عدد ن تحصل على كل من الغازات الخاملة.

الاستثناء الوحيد لهذه الميزة هو الهيليوم ، الذي ن= 1 وبالتالي تفتقر إلى المدارات p لمستوى الطاقة. وبالتالي ، التكوين الإلكتروني للهيليوم هو 1 ثانية² وليس لديها ثماني التكافؤ ، ولكن اثنين من الإلكترونات.

التفاعل من خلال قوات لندن

يمكن تصور ذرات الغازات النبيلة على أنها كرات معزولة مع ميل ضئيل للغاية للتفاعل. من خلال امتلاء طبقات التكافؤ الخاصة بهم ، لا يحتاجون إلى قبول الإلكترونات لتكوين روابط ، ولديهم أيضًا توزيع إلكتروني متجانس. لذلك ، فإنها لا تشكل روابط أو فيما بينها (على عكس الأكسجين ، أو₂, يا = يا).

كونها ذرات ، فإنها لا يمكن أن تتفاعل مع بعضها البعض عن طريق قوات ثنائي القطب. وبالتالي فإن القوة الوحيدة التي يمكن أن تتجمع لحظتين من ذرات الغازات الخاملة هي قوى لندن أو التشتت.

ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه ، على الرغم من أنها كروية ذات توزيع إلكتروني متجانس ، فإن إلكتروناتها يمكن أن تنتج ثنائيات أقطاب موجزة للغاية ؛ بما يكفي لاستقطاب ذرة مجاورة من الغاز الخامل. وبالتالي ، فإن ذرتين B تجذبان بعضهما البعض ، ولوقت قصير جدًا تشكل زوج BB (وليس رابطة B-B).

درجة انصهار وغليان منخفضة للغاية

نتيجة لقوى لندن الضعيفة التي تجمع ذراتها معًا ، فإنها بالكاد تستطيع التفاعل لتظهر كغازات عديمة اللون. للتكثيف في الطور السائل ، فإنها تتطلب درجات حرارة منخفضة للغاية ، من أجل إجبار ذراتها على "التباطؤ" وتستمر لفترة أطول في التفاعلات BBB ···.

ويمكن تحقيق ذلك أيضًا عن طريق زيادة الضغط. من خلال القيام بذلك ، يجبرون ذراتهم على الاصطدام بسرعات أعلى مع بعضهم البعض ، مما يجبرهم على التكثيف في سوائل بخصائص مثيرة للاهتمام للغاية.

إذا كان الضغط مرتفعًا جدًا (أعلى بعشرات المرات من الغلاف الجوي) ، وكانت درجة الحرارة منخفضة جدًا ، فقد تنتقل الغازات النبيلة إلى الطور الصلب. وبالتالي ، يمكن أن توجد الغازات الخاملة في المراحل الرئيسية الثلاثة للمادة (الغاز الصلب السائل). ومع ذلك ، فإن الشروط اللازمة لهذا الطلب التكنولوجيا وأساليب شاقة.

طاقات التأين

الغازات النبيلة لديها طاقات تأين عالية جدا. أعلى عناصر الجدول الدوري. لماذا؟ لسبب أول سمة: قذيفة التكافؤ الكامل.

من خلال وجود ثمان التكافؤ نانوثانية²أرستها⁶, إزالة الإلكترون من المداري p ، وتصبح أيون B⁺ التكوين الإلكتروني ns²أرستها⁵, يتطلب الكثير من الطاقة. كثيرا ، أن طاقة التأين الأولى¹ لهذه الغازات لها قيمة تتجاوز 1000 كيلو جول / مول.

روابط قوية

لا تنتمي جميع الغازات الخاملة إلى المجموعة 18 من الجدول الدوري. بعضها ببساطة تشكيل روابط قوية بما فيه الكفاية ومستقرة بما فيه الكفاية بحيث لا يمكن كسر بسهولة. اثنين من الجزيئات تأطير هذا النوع من الغازات الخاملة: النيتروجين ، N₂, وذلك من ثاني أكسيد الكربون ، CO₂.

يتميز النيتروجين بوجود رابطة ثلاثية قوية للغاية ، N≡N ، والتي لا يمكن كسرها دون ظروف الطاقة القصوى ؛ على سبيل المثال ، تلك التي أطلقها شعاع كهربائي. بينما CO₂ له صلتان مزدوجتان ، O = C = O ، وهو نتاج كل تفاعلات الاحتراق بالأكسجين الزائد.

أمثلة للغازات الخاملة

الهيليوم

تم تعيينه بأحرف هو ، وهو العنصر الأكثر وفرة في الكون بعد الهيدروجين. تشكل حوالي خمس كتلة النجوم والشمس.

على الأرض ، يمكن العثور عليها في خزانات الغاز الطبيعي ، الموجودة في الولايات المتحدة وأوروبا الشرقية..

النيون ، الأرجون ، الكريبتون ، زينون ، الرادون

بقية الغازات النبيلة للمجموعة 18 هي Ne و Ar و Kr و Xe و Rn.

من بين كل هؤلاء ، يعد الأرجون الأكثر وفرة في قشرة الأرض (0.93٪ من الهواء الذي نتنفسه هو الأرجون) ، في حين أن الرادون هو الأكثر ندرة ، وهو نتاج التحلل الإشعاعي لليورانيوم والثوريوم. لذلك ، توجد في العديد من التضاريس مع هذه العناصر المشعة ، حتى لو وجدت في أعماق كبيرة تحت الأرض.

نظرًا لأن هذه العناصر خاملة ، فهي مفيدة جدًا لتحل محل الأكسجين والماء من البيئة ؛ وبهذه الطريقة ، تأكد من أنها لا تتدخل في بعض ردود الفعل حيث يغيرون المنتجات النهائية. يجد الأرجون فائدة كبيرة لهذا الغرض.

كما أنها تستخدم كمصادر للضوء (أضواء النيون ، فوانيس السيارة ، المصابيح ، أشعة الليزر ، إلخ.).

مراجع

1. سينثيا شونبيرج (2018). غاز خامل: التعريف ، أنواع وأمثلة. تم الاسترجاع من: study.com
2. رعشة واتكينز. (2008). كيمياء غير عضوية. في عناصر المجموعة 18. (الطبعة الرابعة). مولودية جراو هيل.
3. بياض ، ديفيس ، بيك وستانلي. الكيمياء. (الطبعة الثامنة). CENGAGE Learning ، ص 879-881.
4. ويكيبيديا. (2018). غاز خامل. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
5. براين ل. سميث. (1962). الغازات الخاملة: الذرات المثالية للبحث. [PDF]. مأخوذة من: calteches.library.caltech.edu
6. البروفيسور باتريشيا شبلي. (2011). الغازات النبيلة جامعة إلينوي. تم الاسترجاع من: butane.chem.uiuc.edu
7.  مجموعة بودنر. (بدون تاريخ). كيمياء الغازات النادرة. تم الاسترجاع من: chemed.chem.purdue.edu