1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 1. 3 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | ||
1 | H | Hei | |||||||||||||||||
2 | Li | Være | B | VS | IKKE | O | F | Født | |||||||||||
3 | Ikke relevant | Mg | Al | Ja | P | S | Cl | Ar | |||||||||||
4 | K | Den | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Eller | Cu | Zn | Ga | Ge | Ess | Se | Br | Kr | |
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | CD | I | Sn | Sb | Du | Jeg | Xe | |
6 | Cs | Ba |
* |
Lese | Hf | Din | W | Re | Bein | Ir | Pt | På | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | På | Rn |
7 | Fr | Ra |
* * |
Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og |
↓ | |||||||||||||||||||
* |
De | Dette | Pr | Nd | Pm | Sm | Hadde | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | |||||
* * |
Ac | Th | Pa | U | Np | Kunne | Er | Cm | Bk | Jf | Er | Fm | Md | Nei | |||||
Li | Alkalimetaller | ||||||||||||||||||
Være | Jordalkalimetaller | ||||||||||||||||||
De | Lanthanides | ||||||||||||||||||
Ac | Actinides | ||||||||||||||||||
Sc | Overgangsmetaller | ||||||||||||||||||
Al | Dårlige metaller | ||||||||||||||||||
B | Metalloider | ||||||||||||||||||
H | Ikke-metaller | ||||||||||||||||||
F | Halogen | ||||||||||||||||||
Hei | Edelgasser | ||||||||||||||||||
Mt | Ukjent kjemisk natur |
Vi kaller edelgasser , eller sjeldne gasser , de kjemiske elementene i gruppe 18 (tidligere “ gruppe VIIIA ”, eller til og med “ gruppe 0 ”) i det periodiske systemet . Disse er helium 2 He, neon 10 Ne, argon 18 Ar, krypton 36 Kr, xenon 54 Xe og radon 86 Rn, sistnevnte er radioaktiv , med en halveringstid på 3,8 dager for radon. 222 , den mest stabile isotopen . De danner en familie av veldig homogene kjemiske elementer av fargeløse og luktfrie monatomiske gasser som er kjemisk veldig ureaktive, eller til og med helt inaktive for de to lettere - unntatt under veldig spesifikke forhold. Den oganesson 118 Og oppdaget ved begynnelsen av XXI th århundre, strekker 18 th -gruppen, men dens kjemiske egenskaper er fortsatt for stor grad ukjent for å være i stand til å sette i enhver familie; de relativistiske effektene av en høyt ladet atomkjerne på dens elektroniske prosesjon kunne tilstrekkelig endre dens egenskaper, slik at dette elementet, som sannsynligvis ville være solid og ikke gassformig, ikke lenger nødvendigvis ville være en edelgass.
Egenskapene til edelgasser stemmer godt overens med moderne teorier som beskriver strukturen til atomer. Deres valenslag er mettet, så de etablerer normalt ikke en kovalent binding med andre atomer, derav deres kjemiske inertitet. Bare noen få hundre edelgassforbindelser er kjent , hovedsakelig xenon. Ved atmosfæretrykk overstiger aldri forskjellen mellom kokepunktet og smeltepunktet til en edelgass 10 ° C , slik at de bare eksisterer i flytende tilstand i et veldig temperaturområde.
Neon, argon, krypton og xenon oppnås fra jordens atmosfære ved kondensering og fraksjonell destillasjon . Helium kommer fra naturgass , hvorfra det ekstraheres ved hjelp av kryogene separasjonsteknikker . Radon isoleres vanligvis fra det radioaktive forfallet av oppløst radium , thorium eller uranforbindelser .
Den kjemisk inerte naturen til edelgasser gjør dem nyttige for alle anvendelser der kjemiske reaksjoner er uønskede. Argon brukes således i glødelamper for å unngå oksidasjon av glødetråden av wolfram . I et annet register brukes helium i dykking som åndedrettsgass i form av heliox eller trimix for å begrense både turbulensen til gassen som sirkulerer i åndedrettsutstyret, toksisiteten til nitrogen ( narkosenitrogen ) og oksygentoksisiteten ( hyperoksi ). Edelgassene brukes også i felt som er så forskjellige som belysning , sveising eller til og med astronautikk .
Navnet edelgasser kommer fra den lave historiske utbredelsen av edelgasser som kjemiske stoffer, selv om denne betegnelse er teknisk upassende på grunn helium utgjør 24% av den baryonic materie i universet , og argon 0,94% av. Den atmosfæren jorden ved havnivå , så de er ikke uvanlige.
Navnet inerte gasser man har opplevd tidligere har falt i bruk siden nesten tusen forbindelser og kjemiske arter ble syntetisert som inneholdt hver av de seks edelgassene, selv om disse artene ofte krever - men ikke nødvendigvis - utenfor forhold .
Anbefalt av IUPAC og den offisielle bulletinen til det franske departementet for nasjonal utdanning , navnet edelgasser , avledet av den tyske Edelgas , oppfunnet av den tyske kjemikeren Hugo Erdmann i 1908 analogt med edelmetallene (som l ( gull , også ikke veldig reaktivt), virker derfor mer og mer som å måtte erstatte det på sikt med sjeldne gasser på lang sikt ; det er den som er beholdt i denne artikkelen.
Edelgasser viser svake interatomiske interaksjoner, så kokepunktet er veldig lavt. Under normale temperatur- og trykkforhold er de alle monoatomiske gasser: radon er således gassformet mens dets atommasse er større enn for eksempel bly og vismut . Den helium skiller seg fra andre edelgasser på forskjellige måter: dens smeltepunkt og dens kokepunkt er lavere enn for alle andre kjente substanser; det er det eneste kjente elementet som ikke kan stivnes ved atmosfæretrykk (det kreves et trykk på minst 2,5 MPa ved -272,2 ° C ); det er det eneste kjente elementet som viser fenomenet superfluiditet . Smelte- og koketemperaturene til edelgasser øker med atomnummeret, det vil si ved å gå ned langs kolonnen til det periodiske systemet.
Den elektroniske konfigurasjon av edelgasser er kjennetegnet ved det faktum at deres sublayers s og p utvendig er fullført, med henholdsvis to og seks elektroner, slik at det ikke forblir dem til valenselektron tilgjengelig for å etablere en kjemisk binding med et annet atom , i henhold til byte-regel . Dette forklarer deres kjemiske treghet. Denne tregheten er mer relativ for krypton og enda mer for xenon , hvorfra flere hundre forbindelser har blitt isolert, hvorav noen er stabile ved romtemperatur. Den radon virker også ganske rask, men dens radioaktivitet har hemmet studien. Den oganesson ville ha, ifølge numeriske simuleringer, en elektronisk konfigurasjon påvirkes av spin-bane-koplinger gir det en kjemisk reaktivitet kan sammenlignes med de fleste andre elementer; de numeriske dataene nedenfor om oganesson kommer fra numeriske ekstrapolasjoner og presenteres kun for informasjon, dette elementet er ikke på forhånd ikke klassifisert blant edelgassene.
Element |
Atomic masse |
Smeltetemperaturen |
temperatur koke |
masse volum |
Strål kovalent |
Elektronisk konfigurasjon |
ionisering energi |
Elektronegativitet | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Pauling | Allen | ||||||||
Helium | 4.002602 u | - | −268,928 ° C | 0,1786 g · L- 1 | 28 pm | 1s 2 | 2 372,3 kJ · mol -1 | - | 4.16 |
Neon | 20.1797 (6) u | −248,59 ° C | −246,046 ° C | 0,9002 g · L -1 | 58 pm | [ Han ] 2s 2 2p 6 | 2080,7 kJ · mol -1 | - | 4.79 |
Argon | 39.948 (1) u | −189,34 ° C | −185,848 ° C | 1.784 g · L- 1 | 106 ± 22.00 | [ Ne ] 3s 2 3p 6 | 1 520,6 kJ · mol -1 | - | 3.24 |
Krypton | 83.798 (2) u | −157,37 ° C | −153,415 ° C | 3,749 g · L -1 | 116 ± 16.00 | [ Ar ] 4s 2 3d 10 4p 6 | 1 350,8 kJ · mol -1 | 3.00 | 2,97 |
Xenon | 131,293 (6) u | −111,75 ° C | −108,099 ° C | 5,894 g · L -1 | 140 ± 21.00 | [ Kr ] 5s 2 4d 10 5p 6 | 1170,4 kJ · mol -1 | 2.6 | 2,58 |
Radon | [222] | −71 ° C | −61,7 ° C | 9,73 g · L -1 | 150 pm | [ Xe ] 6s 2 4f 14 5d 10 6p 6 | 1037 kJ · mol -1 | 2.2 | 2,60 |
Oganesson | [294] | - | 80 ± 30 ° C | 4,9 til 5,1 g · cm -3 | 157 pm | [ Rn ] 7s 2 5f 14 6d 10 7p 6 | 839,4 kJ · mol -1 | - | - |
Edelgasser opp til xenon har hverandre flere stabile isotoper ; radon har derimot ingen: det er et radioaktivt element. Den radon-222 , har sin mest stabile isotop en halveringstid på 3,8 dager, og gir polonium 218 ved α desintegrering , og gir til slutt bly.
Den atomradius av edelgassen øker nedover langs 18 th kolonnen på grunn av det økende antall sublayers elektroniske . Størrelsen på disse atomene bestemmer mange av deres egenskaper. Dermed avtar ioniseringspotensialet når atomradiusen øker fordi valenselektronene er lenger og lenger borte fra kjernen og derfor samhandler mindre og mindre tett med sistnevnte. Ioniseringspotensialet til edelgasser er det høyeste av elementene i hver periode, noe som gjenspeiler stabiliteten i deres elektroniske konfigurasjon , preget av metning av valenslaget.
Den høye verdien av deres ioniseringspotensial er også knyttet til deres lave kjemiske reaktivitet. De tyngre edelgassene har derimot en ioniseringsenergi som kan sammenlignes med andre kjemiske grunnstoffer og visse molekyler. Det er observasjonen at ioniseringsenergien til xenon er av samme rekkefølge som oksygenmolekylet O 2som førte til at Neil Bartlett forsøkte å oksidere xenon med platina hexafluoride PtF 6, kjent for å oksidere oksygen, noe som gjorde det mulig å syntetisere xenonheksafluoroplatinat , den første kjente xenonforbindelsen.
Edelgasser er ikke elektronakseptorer som kan danne stabile anioner: deres elektroniske tilhørighet er negativ.
De makroskopiske egenskapene til edelgasser domineres av deres svake van des Waals-krefter mellom atomer. Denne attraktive kraften øker med størrelsen på atomene fordi deres polariserbarhet øker og deres ioniseringspotensial avtar. Som et resultat, når man beveger seg nedover i kolonnen, øker smelte- og koketemperaturen, det samme gjør fordampingens entalpi og løseligheten .
Edelgassene er praktisk talt perfekt gass til standardbetingelser for temperatur og trykk , men avvikene fra den ideelle gassloven ga nøkkelelementer for studiet av intermolekylære interaksjoner . Deres Lennard-Jones potensiale , ofte brukt til å modellere intermolekylære interaksjoner, ble utledt av John Lennard-Jones fra eksperimentelle data om argon , før utviklingen av kvantemekanikk ga verktøyene til å forstå dem. Teoretiske analyser av disse interaksjonene var relativt enkle i den grad edelgassene er monoatomiske, med sfæriske atomer, slik at interaksjonen mellom atomer er uavhengig av deres retninger, det vil si at de er isotrope .
Element | Kritisk punkt | Trippel punkt | Utslippsspektrum | Utslippsfarge | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Helium 3 | 3.3093 K | 114,59 kPa | 0,04119 g · cm -3 | Ikke-eksisterende |
![]() |
![]() |
|
Helium 4 | 5.2014 K | 227,5 kPa | 0,06945 g · cm -3 | ||||
Neon | 44.448 K | 2,66 MPa | 0,4835 g · cm -3 | 24,54 K | 43,3 kPa |
![]() |
![]() |
Argon | 150,7 K | 4,87 MPa | 0,535 g · cm -3 | 83.798 K | 68 892 kPa |
![]() |
![]() |
Krypton | 209,40 K | 5,51 MPa | 0,909 g · cm -3 | 115,96 K | 732 kPa |
![]() |
![]() |
Xenon | 289 777 K | 5,88 MPa | 1,105 g · cm -3 | 161,35 K | 816 kPa |
![]() |
![]() |
Radon | 377,7 K | 6,19 MPa | 1,528 g · cm -3 | 200,0 K | 58,8 kPa |
Overfloden av edelgasser i universet er desto lavere ettersom atomnummeret er større. Den helium er det mest tallrike av disse, og den nest mest grunnstoffet i universet etter hydrogen , som utgjør ca 24% av massen av det baryonic saken . Det meste av helium i universet ble dannet under urnukleosyntese etter Big Bang , og den totale mengden øker jevnt og grunn på grunn av proton-protonkjeden til stjernenukleosyntese .
På jorden er den relative overflod av edelgasser forskjellig. Helium er bare den tredje mest vanlige edelgassen i jordens atmosfære . Helium er faktisk for lett til at urheliumet har vært i stand til å bli beholdt av jordens tyngdekraft, slik at helium som er tilstede på jorden kommer fra α-forfallet av radioaktive elementer som uran og thorium fra jordskorpen .
Den argon , derimot, er mer tallrike på jorden og i universet, fordi det kommer fra β forfallet av kalium-40 , også til stede i jordskorpen, og gir Argon 40 , den viktigste isotopen bakkenett argon, som imidlertid er ganske sjelden i solsystemet : dette fenomenet er grunnlaget for kalium-argon-datering .
Den xenon er uvanlig knappe på jorden, som lenge har vært en gåte. Det er mulig at det er fanget i mineraler, xenon dioxide Xeo 2kan erstatte silisiumdioksid SiO 2i silikater , slik som kvarts .
Den radon dannes i jordskorpen ved α nedbrytning av radium .
Helium oppnås ved fraksjonert destillasjon fra naturgass , som kan inneholde opptil 7% helium. Neon, argon, krypton og xenon oppnås fra luft ved kondensering og deretter fraksjonell destillasjon. Argon er den med lavest kostpris, mens xenon er den dyreste edelgassen.
Den kjemien edelgasser har blitt studert eksperimentelt siden 1960 og arbeidet med Neil Bartlett på xenon hexafluoroplatinate . Den xenon er den mest reaktive effekten av edelgasser - bortsett fra radon , for radioaktiv som skal studeres i detalj - og danner en rekke oksyder og fluorider i hvilke xenon har oksidasjonstilstander 2, 4, 6 og 8:
XeO 3 trioksidog tetraoksyd XeO 4xenon er løselig i vann, hvor de gir to oksosyrer , henholdsvis xeninsyre H 2 XeO 4og perxenic syre H- 4 xeo 6. Sistnevnte gir perxenates slik som natrium perxenate Na 4 xeo 6, kaliumperxenat K 4 XeO 6, eller bariumperksenat Ba 4 XeO 6.
De aller fleste xenonforbindelser produsert opp til 1980-tallet kombinerte fluor og / eller oksygen med xenon ; når intégraient andre elementer, slik som hydrogen eller karbon , var det vanligvis med karbon elektro av oksygen og / eller fluor . Likevel publiserte et team ledet av Markku Räsänen ved Universitetet i Helsingfors i 1995 syntesen av xenondihydrid XeH 2., deretter den for xenonhydroksyhydrid HXeOH, hydroksenacetylen HXeCCHog andre xenonforbindelser . Deretter Khriatchev et al. publiserte syntesen av forbindelsen HXeOXeHved fotolyse av vann i en kryogen xenonmatrise. De rapporterte også om deutererte molekyler HXeOD og DXeOD. Antall kjente forbindelser av xenon er i dag i størrelsesorden tusen, noen viser bindinger mellom xenon og karbon , nitrogen , klor , gull eller kvikksølv , mens andre, observert under ekstreme forhold ( kryogene matriser eller supersoniske gassstråler) viser bindinger mellom xenon og hydrogen , bor , beryllium , svovel , jod , brom , titan , kobber og sølv .
En av de mest uventede forbindelsene til xenon er komplekset det danner med gull . Tetraxenon-gull kation AuXe 42+ ble faktisk preget av det tyske laget til Konrad Seppelt i komplekset AuXe 4 2+ (Sb 2 F 11 - ) 2.
Hvis kjemien til edelgasser i det vesentlige er den for xenon, finnes det likevel kjemiske forbindelser med andre edelgasser enn xenon. Vi vet dermed radon trioxide RNO 3så vel som radon difluorid RnF 2. Krypton danner kryptondifluorid KrF 2, som gir kationene KrF + og Kr 2 F 3+ . Lettere edelgasser danner også eksiplekser , det vil si molekyler som bare er stabile i eksitert tilstand , spesielt brukt til å lage lasere ( excimer laser ). Vi kjenner også mange molekylioner av edelgasser, enda mindre reaktive blant dem, slik som neon , som gir ionene HNe + , HeNe + , Ne2 + og NeAr + .
Edelgasser har et spesielt lavt smeltepunkt og kokepunkt , derav deres bruk som kryogene kjølemidler . Spesielt brukes det flytende heliumet som koker ved -268,95 ° C ved atmosfærisk trykk, med superledende elektromagneter (en) som de som brukes i magnetisk resonansavbildning (MR) og kjernemagnetisk resonans (NMR). Den neon væske brukes også i Cryogenics, til tross for det faktum at den ikke når temperaturer så kald som flytende helium, fordi den har en kjølekapasitet førti ganger høyere enn for flytende helium, og mer enn trippel som flytende hydrogen .
Den helium brukes som en bestanddel av den respiratoriske gass i stedet for nitrogen på grunn av dens lave løselighet i fysiologiske væsker, spesielt i lipider . Gassene absorberes i blodet og det biologiske vevet under trykk, for eksempel under dykking , noe som forårsaker en bedøvende effekt som kalles nitrogennarkose . På grunn av den reduserte løseligheten absorberes helium dårlig i cellemembranene , så bruk av helium i stedet for nitrogen i heliox eller trimix reduserer den narkotiske effekten av luftveiene i kroppen. Denne lave løseligheten har også fordelen av å begrense risikoen for dekompresjonssykdom , fordi vevet inneholder mindre oppløst gass som er i stand til å danne bobler når trykket synker under oppstigningen. Den argon , i mellomtiden, regnes som den beste kandidaten til å fylle dykkerdrakter .
Helium brukes av sikkerhetsmessige årsaker i stedet for hydrogen i luftskip og ballonger , til tross for 8,6% tap av heis.
Edelgasser brukes også i mange applikasjoner som krever en kjemisk inert atmosfære . Argon brukes til syntese av forbindelser som er følsomme for nitrogen i atmosfæren. Solid argon gjør det mulig å studere veldig ustabile molekyler ved å immobilisere dem i en fast matrise ved veldig lav temperatur som forhindrer kontakter og nedbrytningsreaksjoner. Helium kan anvendes ved gasskromatografi (GC), for å fylle gasstermometre , og i anordninger for måling av radioaktivitet , så som geigertellere og boblekammere . Helium og argon brukes ofte til å isolere metallet fra atmosfæren under skjæring eller sveising til lysbuen , så vel som for forskjellige andre metallurgiske prosesser og for produksjon av silisium av industriens halvleder .
Edelgasser brukes ofte til belysning på grunn av kjemisk inertitet. Den argon blandet med nitrogen brukes til å fylle ampuller med glødelamper , som hindrer oksydasjon av filamentet i wolfram mens begrenser gjenavsetning av wolfram sublimert på veggene av pæren. Den Krypton brukes for pærer høy ytelse med en fargetemperatur høyere og bedre drivstoffeffektivitet fordi det reduserer fordampningshastigheten av filamentet i forhold til argon pærer; spesielt bruker halogenlamper en blanding av krypton med små mengder jod og bromforbindelser . Edelgasser lyser med spesielle farger når de brukes i utladningslamper , for eksempel "neonrør". Til tross for sitt vanlige navn inneholder disse lampene generelt andre gasser enn neon som et fosforescerende stoff, noe som gir mange fargetoner til den oransjerøde neonfargen. Den Xenon er vanligvis brukes i Xenon lamper (en) på grunn av deres nesten kontinuerlig spektrum som ligner dagslys, med applikasjoner som filmprojektorer og billys.
Edelgassene brukes til å lage excimerlasere , hvis prinsipp er basert på elektronisk eksitering av molekyler for å danne excimerer . De kan være dimerer som Ar 2, Kr 2eller Xe 2, eller oftere halogenerte arter slik som ArF, KrF, XeF eller XeCl. Disse laserne produserer ultrafiolett lys hvis korte bølgelengde ( 193 nm for ArF og 248 nm for KrF) gjør det mulig å produsere bilder med høy oppløsning. Excimer-lasere har mange industrielle, medisinske og vitenskapelige anvendelser. De brukes i mikrolitografi og mikrofabrikasjon , teknologier som er essensielle for produksjon av integrerte kretser , så vel som til laserkirurgi , for eksempel angioplastikk og øyekirurgi .
Visse edelgasser har direkte anvendelse i medisin. Helium brukes noen ganger for å hjelpe puste hos personer med astma , og xenon brukes i anestesi både på grunn av den høye løseligheten i lipider, noe som gjør det mer effektivt enn lystgass N 2 O, og fordi det lett blir eliminert fra kroppen, noe som gir raskere gjenoppretting. Xenon brukes også til medisinsk avbildning av lungene ved hyperpolarisert MR . Den radon , som bare er tilgjengelig i små mengder, er brukt i radioterapi .
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 1. 3 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | ||||||||||||||||
1 | H | Hei | |||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Være | B | VS | IKKE | O | F | Født | |||||||||||||||||||||||||
3 | Ikke relevant | Mg | Al | Ja | P | S | Cl | Ar | |||||||||||||||||||||||||
4 | K | Den | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Eller | Cu | Zn | Ga | Ge | Ess | Se | Br | Kr | |||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | CD | I | Sn | Sb | Du | Jeg | Xe | |||||||||||||||
6 | Cs | Ba | De | Dette | Pr | Nd | Pm | Sm | Hadde | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lese | Hf | Din | W | Re | Bein | Ir | Pt | På | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | På | Rn | |
7 | Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Kunne | Er | Cm | Bk | Jf | Er | Fm | Md | Nei | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og | |
8 | 119 | 120 | * | ||||||||||||||||||||||||||||||
* | 121 | 122 | 123 | 124 | 125 | 126 | 127 | 128 | 129 | 130 | 131 | 132 | 133 | 134 | 135 | 136 | 137 | 138 | 139 | 140 | 141 | 142 |
Alkali- metaller |
Alkalisk jord |
Lanthanides |
Overgangs metaller |
Dårlige metaller |
metall loids |
Ikke- metaller |
halogen gener |
Noble gasser |
Varer uklassifisert |
Actinides | |||||||||
Superaktinider |