ก๊าซเฉื่อย: ลักษณะและตัวอย่าง - เคมี

ก๊าซเฉื่อยที่เรียกว่าเป็นก๊าซที่หายากหรือมีเกียรติเป็นผู้ที่ไม่ได้มีการเกิดปฏิกิริยาเห็น คำว่า 'เฉื่อย' หมายความว่าอะตอมของก๊าซเหล่านี้ไม่สามารถสร้างสารประกอบจำนวนมากได้และบางชนิดเช่นฮีเลียมไม่ทำปฏิกิริยาเลย

ดังนั้นในพื้นที่ที่ถูกครอบครองโดยอะตอมของก๊าซเฉื่อยสิ่งเหล่านี้จะทำปฏิกิริยากับอะตอมที่เฉพาะเจาะจงมากโดยไม่คำนึงถึงสภาวะความดันหรืออุณหภูมิที่พวกมันอยู่ภายใต้ ในตารางธาตุประกอบด้วยกลุ่ม VIIIA หรือ 18 เรียกว่ากลุ่มของก๊าซมีตระกูล

ที่มา: โดยภาพความละเอียดสูงขององค์ประกอบทางเคมี (http://images-of-elements.com/xenon.php) ผ่าน Wikimedia Commons

ภาพบนตรงกับหลอดไฟที่เต็มไปด้วยซีนอนที่ถูกกระตุ้นด้วยกระแสไฟฟ้า ก๊าซมีตระกูลแต่ละชนิดสามารถเปล่งประกายด้วยสีของตัวเองผ่านการเกิดไฟฟ้า

ก๊าซเฉื่อยสามารถพบได้ในบรรยากาศแม้ว่าจะอยู่ในสัดส่วนที่ต่างกัน ตัวอย่างเช่นอาร์กอนมีความเข้มข้น 0.93% ของอากาศในขณะที่นีออนเท่ากับ 0.0015% ก๊าซเฉื่อยอื่น ๆ เล็ดลอดออกมาจากดวงอาทิตย์และมาถึงโลกหรือถูกสร้างขึ้นในฐานหินซึ่งพบว่าเป็นผลิตภัณฑ์กัมมันตภาพรังสี

ลักษณะของก๊าซเฉื่อย

ก๊าซเฉื่อยจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับเซลล์อะตอมของมัน อย่างไรก็ตามทั้งหมดมีลักษณะที่กำหนดโดยโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอม

เลเยอร์วาเลนเซียแบบเต็ม

เมื่อเคลื่อนที่ผ่านช่วงเวลาใด ๆ ของตารางธาตุจากซ้ายไปขวาอิเล็กตรอนจะครอบครองวงโคจรที่มีอยู่สำหรับเปลือกอิเล็กทรอนิกส์ n เมื่อเติมเต็มวงโคจรแล้วตามด้วย d (จากคาบที่สี่) แล้วตามด้วย p ออร์บิทัล

บล็อกหน้าเป็นลักษณะโดยมีการกำหนดค่า nsnp อิเล็กทรอนิกส์ให้สูงขึ้นเพื่อจำนวนสูงสุดของแปดอิเล็กตรอนเรียกว่า octet จุ, NS ² NP 6องค์ประกอบที่นำเสนอเลเยอร์ที่เติมเต็มนี้จะอยู่ที่ด้านขวาสุดของตารางธาตุ: องค์ประกอบของกลุ่ม 18 ซึ่งเป็นก๊าซมีตระกูล

ดังนั้นทุกก๊าซเฉื่อยมีเปลือกหอยจุสมบูรณ์ด้วย NS ² NP ⁶การกำหนดค่า ดังนั้นจึงได้จำนวน n ก๊าซเฉื่อยแต่ละชนิดที่แตกต่างกัน

ข้อยกเว้นประการเดียวสำหรับลักษณะนี้คือฮีเลียมซึ่งมี n = 1 ดังนั้นจึงไม่มี p ออร์บิทัลสำหรับระดับพลังงานนั้น ดังนั้นโครงร่างอิเล็กตรอนของฮีเลียมคือ 1s ²และไม่มีเวเลนซ์ออคเต็ตหนึ่งตัว แต่มีอิเล็กตรอนสองตัว

พวกเขาโต้ตอบโดยกองกำลังของลอนดอน

อะตอมของก๊าซมีตระกูลสามารถมองเห็นเป็นทรงกลมที่แยกได้โดยมีแนวโน้มที่จะเกิดปฏิกิริยาน้อยมาก โดยการเติมวาเลนซ์เชลล์พวกเขาไม่จำเป็นต้องรับอิเล็กตรอนเพื่อสร้างพันธะและยังมีการกระจายแบบอิเล็กทรอนิกส์ที่เป็นเนื้อเดียวกันอีกด้วย ดังนั้นจึงไม่สร้างพันธะหรือระหว่างกันเอง (ไม่เหมือนกับออกซิเจน, O ₂ , O = O)

ในฐานะที่เป็นอะตอมพวกเขาไม่สามารถโต้ตอบซึ่งกันและกันผ่านแรงไดโพล - ไดโพล ดังนั้นแรงเดียวที่สามารถจับอะตอมของก๊าซเฉื่อยสองอะตอมเข้าด้วยกันได้ในชั่วขณะคือลอนดอนหรือแรงกระจัดกระจาย

เนื่องจากแม้จะเป็นทรงกลมที่มีการกระจายแบบอิเล็กทรอนิกส์ที่เป็นเนื้อเดียวกันอิเล็กตรอนของพวกมันก็สามารถกำเนิดไดโพลแบบทันทีทันใดที่สั้นมาก เพียงพอที่จะแบ่งขั้วของอะตอมของก๊าซเฉื่อยที่อยู่ใกล้เคียง ดังนั้นอะตอม B สองตัวจึงดึงดูดซึ่งกันและกันและในช่วงเวลาสั้น ๆ พวกมันจะรวมตัวกันเป็นคู่ BB (ไม่ใช่พันธะ BB)

จุดหลอมเหลวและจุดเดือดต่ำมาก

อันเป็นผลมาจากกองกำลังของลอนดอนที่อ่อนแอซึ่งยึดอะตอมไว้ด้วยกันพวกมันแทบไม่สามารถโต้ตอบเพื่อแสดงเป็นก๊าซที่ไม่มีสีได้ ในการควบแน่นเป็นเฟสของเหลวพวกเขาต้องการอุณหภูมิที่ต่ำมากดังนั้นจึงบังคับให้อะตอมของพวกมัน "ช้าลง" และปฏิสัมพันธ์ของ BBB ···จะนานขึ้น

สิ่งนี้สามารถทำได้โดยการเพิ่มความดัน การทำเช่นนี้จะบังคับให้อะตอมของมันชนกันด้วยความเร็วที่สูงขึ้นบังคับให้รวมตัวเป็นของเหลวที่มีคุณสมบัติที่น่าสนใจมาก

ถ้าความดันสูงมาก (สูงกว่าบรรยากาศหลายสิบเท่า) และอุณหภูมิต่ำมากก๊าซมีตระกูลก็สามารถผ่านเข้าไปในเฟสของแข็งได้ ดังนั้นก๊าซเฉื่อยสามารถมีอยู่ในสามขั้นตอนหลักของสสาร (ของแข็ง - ของเหลว - ก๊าซ) อย่างไรก็ตามเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับสิ่งนี้ต้องการเทคโนโลยีและวิธีการที่ลำบาก

พลังงานไอออไนเซชัน

ก๊าซมีตระกูลมีพลังงานไอออไนเซชันสูงมาก สูงสุดขององค์ประกอบทั้งหมดในตารางธาตุ ทำไม? ด้วยเหตุผลของคุณสมบัติแรก: เลเยอร์วาเลนซ์เต็ม

การมีเวเลนซ์ออกเตต ns ² np ⁶การถอดอิเล็กตรอนออกจากออร์บิทัล p และกลายเป็น B ⁺ไอออนของการกำหนดค่าอิเล็กตรอน ns ² np ⁵นั้นต้องใช้พลังงานจำนวนมาก มากจนพลังงานไอออไนเซชันแรก I ¹สำหรับก๊าซเหล่านี้มีค่าเกิน 1,000 กิโลจูล / โมล

ลิงค์ที่แข็งแกร่ง

ก๊าซเฉื่อยบางชนิดไม่ได้อยู่ในกลุ่ม 18 ของตารางธาตุ บางคนสร้างพันธะที่แข็งแรงและมั่นคงเพียงพอที่ไม่สามารถหักได้ง่าย สองโมเลกุลกรอบประเภทของก๊าซเฉื่อยนี้ว่าไนโตรเจน N ₂และที่ของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์, CO 2

ไนโตรเจนมีลักษณะเฉพาะคือมีพันธะสามที่แข็งแกร่งมากN≡Nซึ่งไม่สามารถแตกหักได้หากไม่มีสภาวะที่มีพลังงานมาก ตัวอย่างเช่นสิ่งที่เกิดจากฟ้าผ่า ในขณะที่ CO ₂มีพันธะคู่สองพันธะ O = C = O และเป็นผลคูณของปฏิกิริยาการเผาไหม้ทั้งหมดที่มีออกซิเจนส่วนเกิน

ตัวอย่างของก๊าซเฉื่อย

ฮีเลียม

กำหนดด้วยตัวอักษร He ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่มีอยู่มากที่สุดในจักรวาลรองจากไฮโดรเจน มีมวลประมาณหนึ่งในห้าของมวลดาวและดวงอาทิตย์

บนโลกสามารถพบได้ในแหล่งกักเก็บก๊าซธรรมชาติซึ่งตั้งอยู่ในสหรัฐอเมริกาและยุโรปตะวันออก

นีออนอาร์กอนคริปทอนซีนอนเรดอน

ส่วนที่เหลือของก๊าซมีตระกูลในกลุ่ม 18 ได้แก่ Ne, Ar, Kr, Xe และ Rn

อาร์กอนมีมากที่สุดในเปลือกโลก (0.93% ของอากาศที่เราหายใจคืออาร์กอน) ในขณะที่เรดอนนั้นหายากที่สุดซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์จากการสลายกัมมันตภาพรังสีของยูเรเนียมและทอเรียม ดังนั้นจึงพบได้ในภูมิประเทศต่างๆที่มีองค์ประกอบกัมมันตภาพรังสีเหล่านี้แม้ว่าจะพบลึกลงไปใต้ดินก็ตาม

เนื่องจากองค์ประกอบเหล่านี้เฉื่อยจึงมีประโยชน์มากในการกำจัดออกซิเจนและน้ำออกจากสิ่งแวดล้อม เพื่อรับประกันว่าพวกเขาจะไม่เข้าไปแทรกแซงในปฏิกิริยาบางอย่างที่พวกเขาเปลี่ยนแปลงผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย อาร์กอนพบการใช้งานจำนวนมากเพื่อจุดประสงค์นี้

นอกจากนี้ยังใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสง (ไฟนีออนโคมไฟรถยนต์โคมไฟเลเซอร์ ฯลฯ )

อ้างอิง

ซินเทียชอนเบิร์ก (2018) ก๊าซเฉื่อย: ความหมายประเภทและตัวอย่าง ดึงมาจาก: study.com
ตัวสั่นและแอตกินส์ (2008) เคมีอนินทรีย์. ในองค์ประกอบของกลุ่ม 18. (พิมพ์ครั้งที่สี่). Mc Graw Hill
Whitten, Davis, Peck & Stanley เคมี. (ฉบับที่ 8) CENGAGE Learning, p 879-881
วิกิพีเดีย (2018) ก๊าซเฉื่อย. สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
Brian L. Smith (1962) ก๊าซเฉื่อย: อะตอมในอุดมคติสำหรับการวิจัย . นำมาจาก: calteches.library.caltech.edu
ศาสตราจารย์ Patricia Shapley (2011) ก๊าซมีตระกูล มหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ สืบค้นจาก: butane.chem.uiuc.edu
กลุ่ม Bodner (เอสเอฟ) เคมีของก๊าซหายาก กู้คืนจาก: chemed.chem.purdue.edu

ก๊าซเฉื่อย: ลักษณะและตัวอย่าง - เคมี - 2025