的惰性气体,也被称为稀有或稀有气体,是指那些没有明显的反应性。“惰性”一词是指这些气体的原子不能形成大量化合物,并且其中一些气体(例如氦气)根本不反应。
因此,在惰性气体原子所占据的空间中,这些原子将与非常特定的原子反应,而与它们所承受的压力或温度条件无关。在元素周期表中,它们组成了VIIIA或18组,称为稀有气体组。
来源:通过Wikimedia Commons通过化学元素的高分辨率图像(http://images-of-elements.com/xenon.php)
上面的图像对应于一个充满氙气的灯泡,该氙气被电流激发。每种稀有气体都可以通过入射光以自己的颜色发光。
惰性气体可以在大气中找到,尽管比例不同。例如,氩气的空气浓度为0.93%,而氖气的浓度为0.0015%。其他惰性气体从太阳发出并到达地球,或在其岩石地基中产生,被发现为放射性产物。
惰性气体特性
惰性气体取决于其原子电池而有所不同。但是,所有原子都有其原子电子结构定义的一系列特性。
瓦伦西亚全层
电子从左到右在元素周期表的任何周期中移动,占据电子壳n可用的轨道。填满s轨道后,接着是d(从第四周期开始),然后是p轨道。
p块的特征是具有电子配置nsnp,从而产生最多八个电子,称为价八位位组ns 2 np 6。呈现该完全填充层的元素位于元素周期表的最右边:第18组元素,稀有气体元素。
因此,所有惰性气体均具有ns 2 np 6构型的完整化合价壳。因此,获得了每种惰性气体的n个数量的变化。
唯一的例外是氦,氦的n = 1,因此缺少该能级的p轨道。因此,氦的电子构型为1s 2,它不具有一个价八位位组,而是两个电子。
他们通过伦敦的力量进行互动
惰性气体原子可视为孤立的球体,几乎没有反应趋势。通过填充其价壳,它们不需要接受电子来形成键,并且它们还具有均匀的电子分布。因此,它们不会形成键或在它们之间形成键(不同于氧,O 2,O = O)。
作为原子,它们无法通过偶极-偶极力彼此相互作用。因此,可以将两个惰性气体原子暂时保持在一起的唯一力是伦敦力或散射力。
这是因为,即使是具有均一电子分布的球,它们的电子也可能会产生非常短的瞬时偶极子。足以极化相邻的惰性气体原子。因此,两个B原子相互吸引,并在很短的时间内形成BB对(不是BB键)。
极低的熔点和沸点
由于弱势的伦敦力量将其原子束缚在一起,它们几乎无法相互作用而显示为无色气体。为了凝结成液相,它们需要非常低的温度,因此迫使它们的原子“慢下来”,并且BBB···相互作用持续的时间更长。
这也可以通过增加压力来实现。通过这样做,它迫使其原子以更高的速度相互碰撞,从而迫使它们凝聚成具有非常有趣特性的液体。
如果压力非常高(比大气压高几十倍)并且温度非常低,则稀有气体甚至可能进入固相。因此,惰性气体可以存在于物质的三个主要相(固-液-气)中。但是,为此所需的条件要求费力的技术和方法。
电离能
稀有气体具有很高的电离能。元素周期表中所有元素中的最高元素。为什么?由于其第一个功能的原因:完整的价层。
通过具有价位八位位点ns 2 np 6,从p轨道去除电子并成为电子构型为ns 2 np 5的B +离子,需要大量能量。如此之多,以至于这些气体的第一电离能I 1的值超过1000 kJ / mol。
强有力的联系
并非所有惰性气体都属于元素周期表的第18组。它们中的一些仅形成足够牢固的结合,因此不容易被破坏。有两种分子构成这种惰性气体:氮气N 2和二氧化碳CO 2。
氮的特征是具有非常强的三键N≡N,如果没有极端能量的条件,该键不会被破坏。例如,闪电触发的那些。尽管CO 2具有两个双键,但O = C = O,并且是所有燃烧反应与过量氧气的产物。
惰性气体的例子
氦
以字母He表示,是氢之后宇宙中最丰富的元素。它约占恒星和太阳质量的五分之一。
在地球上,可以在美国和东欧的天然气储层中找到它。
氖,氩,k,氙,ra
第18组中的其余稀有气体为Ne,Ar,Kr,Xe和Rn。
在所有这些物质中,氩是地壳中含量最高的(我们呼吸的空气中的0.93%是氩),而ra最稀少,这是铀和th放射性衰变的产物。因此,即使在地下深处也发现了具有这些放射性元素的各种地形。
因为这些元素是惰性的,所以它们对于置换环境中的氧气和水非常有用。为了确保它们不会干预某些改变最终产物的反应。氩气为此目的有很多用途。
它们还用作光源(霓虹灯,汽车灯笼,灯,激光器等)。
参考文献
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